1.3.2. Angiogenèse de germination
Les étapes de base de l’angiogenèse de germination comprennent la dégradation enzymatique de la membrane basale capillaire, la prolifération des cellules endothéliales (CE), la migration dirigée des CE, la tubulogenèse (formation de tubes CE), la fusion des vaisseaux, l’élagage des vaisseaux et la stabilisation des péricytes. L’angiogenèse germinative est initiée dans les tissus mal perfusés lorsque les mécanismes de détection de l’oxygène détectent un niveau d’hypoxie qui exige la formation de nouveaux vaisseaux sanguins pour satisfaire les besoins métaboliques des cellules parenchymateuses (figure 1.4). La plupart des types de cellules parenchymateuses (myocytes, hépatocytes, neurones, astrocytes, etc.) répondent à un environnement hypoxique en sécrétant un facteur de croissance proangiogénique clé appelé facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF-A). Il ne semble pas exister de mécanismes de facteurs de croissance redondants pouvant remplacer le rôle du VEGF-A dans l’angiogenèse induite par l’hypoxie.
FIGURE 1.4
Le VEGF-A a dirigé la croissance capillaire vers des tissus mal perfusés. (A) Les cellules endothéliales exposées à la plus forte concentration de VEGF-A deviennent des cellules de pointe (en vert). Le tissu hypoxique est indiqué par le fondu circulaire bleu. (B) Les cellules de pointe guident le bourgeon en développement (suite…)
Une cellule de pointe endothéliale guide le bourgeon capillaire en développement à travers l’ECM vers un stimulus angiogénique tel que le VEGF-A . Des processus cellulaires longs et fins sur les cellules de pointe appelés filopodes sécrètent de grandes quantités d’enzymes protéolytiques, qui digèrent un chemin à travers l’ECM pour le germe en développement . Les filopodes des cellules de la pointe sont fortement dotés de récepteurs du VEGF-A (VEGFR2), ce qui leur permet de « sentir » les différences de concentration de VEGF-A et de s’aligner sur le gradient de VEGF-A (figure 1.5). Lorsqu’un nombre suffisant de filopodes d’une cellule terminale donnée s’est ancré au substrat, la contraction des filaments d’actine à l’intérieur des filopodes tire littéralement la cellule terminale vers le stimulus du VEGF-A. Pendant ce temps, la tige endothéliale se contracte et s’aligne sur le substrat. Pendant ce temps, les cellules de la tige endothéliale prolifèrent en suivant la cellule de pointe, ce qui provoque l’allongement de la pousse capillaire. Les vacuoles se développent et fusionnent, formant une lumière à l’intérieur d’une série de cellules souches. Ces cellules pédonculaires deviennent le tronc du capillaire nouvellement formé. Lorsque les cellules de pointe de deux ou plusieurs pousses capillaires convergent vers la source de sécrétion du VEGF-A, les cellules de pointe fusionnent ensemble, créant une lumière continue dans laquelle le sang oxygéné peut circuler. Lorsque les tissus locaux reçoivent des quantités adéquates d’oxygène, les niveaux de VEGF-A reviennent à un niveau proche de la normale. La maturation et la stabilisation du capillaire nécessitent le recrutement de péricytes et le dépôt d’ECM ainsi que des contraintes de cisaillement et d’autres signaux mécaniques .
FIGURE 1.5
Microanatomie d’un germe capillaire et sélection des cellules de pointe. (A) Un gradient interstitiel pour le VEGF-A et un gradient de cellules endothéliales pour le VEGFR2 sont représentés. On pense que la migration des cellules de pointe dépend du gradient de VEGF-A et que la prolifération des cellules de tige est (suite…)
La signalisation delta-Notch est un élément clé de la formation des germes (figure 1.5). Il s’agit d’un système de signalisation cellule-cellule dans lequel le ligand, Delta-like-4 (Dll4) s’accouple avec son récepteur Notch sur les cellules voisines. Le récepteur et le ligand sont tous deux liés aux cellules et n’agissent donc que par contact entre les cellules. Le VEGF-A induit la production de Dll4 par les cellules de la pointe, ce qui entraîne l’activation des récepteurs Notch dans les cellules de la tige. L’activation des récepteurs Notch supprime la production de VEGFR2 dans les cellules de la tige, ce qui atténue le comportement migratoire par rapport à celui des cellules de la pointe. Par conséquent, les cellules endothéliales exposées à la plus forte concentration de VEGF-A sont les plus susceptibles de devenir des cellules de pointe. Bien que les cellules de pointe soient exposées à la plus forte concentration de VEGF-A, leur taux de prolifération est bien moindre par rapport à celui des cellules de tige.
On ne comprend pas tous les aspects de la voie de signalisation Delta-Notch, mais il est clair que la production d’un système vasculaire normal dépend fortement de la concentration de VEGF-A dans les tissus. Une réduction de 50 % de l’expression du VEGF-A est létale sur le plan embryonnaire en raison des défauts vasculaires, et l’excès de VEGF-A dans les tumeurs induit une surproduction de cellules de pointe qui conduit à une vascularisation désorganisée. Cette dépendance critique à l’égard des concentrations physiologiques de VEGF-A pour la construction de vaisseaux sanguins viables pourrait contribuer à expliquer pourquoi les tentatives d’induction de l’angiogenèse dans des tissus mal perfusés par l’administration de VEGF-A et la thérapie génique n’ont pas été très fructueuses.