Interaction du facteur Willebrand avec l'héparine

Functional studies of the interactions between von Willebrand factor and heparin

• Auteur / Autrice : Ghasem Rastegar Lari
• Direction : Dominique Baruch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Vaisseaux, hémostase, coagulation
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Meyer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Baruch, Dominique Meyer, Anne-Marie Fischer, Philip De Groot, Bruno Villoutreix
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Marie Fischer, Philip De Groot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteurs de la coagulation sanguine

Plaquettes

Héparines

Facteur de von Willebrand

Hématologie

Mots clés libres

Modélisation

Résumé

Le facteur Willebrand (VWF) joue un rôle essentiel dans l'hémostase en permettant l'adhésion et l'agrégation des plaquettes au sous-endothélium mis à nu lors de lésions vasculaires. Ce mémoire porte sur l'interaction entre le VWF avec l'héparine. L'étude de la liaison du VWF à l'héparine dans le plasma de 92 patients atteints des types 1 et 2 de maladie de Willebrand (VWD) a montré que la valeur moyenne de liaison à l'héparine du VWF des types 2A d'une part et 2M d'autre part est significativement plus basse que celle des sujets normaux, des types 28, des types 2N et des types 1. L'étude de liaison à l'héparine de 15 recombinants de VWF (rVWF) mutés au niveau du domaine A1, reproduisant les mutations présentes dans les plasmas des patients a permis de mettre en évidence l'importance des résidus en position 509, 551, 552 et 611 dans la liaison à l'héparine. L'analyse structurale par modélisation a montré que ces résidus n'interagissent pas directement avec l'héparine, mais qu'une mutation au niveau de ces résidus induit une ré-organisation au niveau des séquences impliquées dans la liaison à l'héparine sur la surface du domaine A1. En substituant par alanine ou glycine des résidus chargés de ces séquences, nous avons obtenu 15 rVWF contenant une ou plusieurs mutations. Trois mutants (K643G/K644G, K642G/K643G/K644G/K645G et R571 A/K572A/R573A/R578A/R579A/K585A) présentaient une liaison significativement diminuée à l'héparine. Le calcul des potentiels électrostatiques des différents mutants a montré que les propriétés électrostatiques de ces trois derniers étaient profondément perturbées par rapport au rVWF sauvage. Ces résultats ont permis d'orienter la fixation de l'héparine sur la surface du domaine A1 du VWF et montré que le site de liaison à l'héparine était unique, chevauchant deux groupements de résidus chargés en position 571-572-573-578-579-585 et 642-643-644-645. Ces travaux contribuent à une meilleure connaissance des relations structure fonction du VWF avec l'héparine.

Von Willebrand factor (VWF) plays an essential role in hemostasis. It mediates platelet adhesion and aggregation after a vascular lesion. The present study is focused on the interaction of VWF with heparin. Heparin binding studies in 92 patients plasma with type 1 or 2 von Willebrand disease (VWD) showed that the mean value of heparin binding in type 2A on the one hand and 2M on the other hand, was significantly lower than in normal plasma, type 2 N, type 28 and type 1. Moreover, we characterised heparin-binding properties of mutated VWF in 24 patients plasma with type 2 VWD, and in 15 recombinant VWF (rVWF) with the corresponding mutations located in the A1 domain VWF. Four mutations, at position 509, 551, 552 and 611 lead to significantly decreased binding to heparin in bath plasma and rVWF. Structural analysis suggested how folding problems and destabilisation due to these mutations could induce reorganisation of surface regions involved in heparin binding. Next, we expressed fifteen mutated rVWF containing single or multiple mutations within these regions. Three variants (K643G/K644G, K642G/K643G/K644G/K645G and R571A/K572A/R573A/R578A/R579A/K585A) displayed significant reduction in heparin binding. Computational investigations showed that the most striking alterations of the electrostatic potential contours were seen for the same mutants. Taken together, these information allow us to propose the most likely position of heparin on the A1 domain surface, with VWF residues at position 571-572-573-578-579-585 and 642-643-644-645 acting in concert for optimal interaction with the polyanion. This work contributes to a better understanding the relation structure function of VWF with heparin.