Identification d'une nouvelle cible pour la prévention de la resténose intra-stent : la phosphoinositide 3-kinase gamma

Identification of phosphoinositide 3-kinase gamma as a new therapeutic target for in-stent restenosis prevention

• Auteur / Autrice : Natalia Smirnova
• Direction : Muriel Laffargue
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiopathologie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phospho-inositides

Prothèses internes

Complications (médecine)

Angioplastie

Sténose coronaire

Mots clés libres

Hyperplasie intimale

Phosphoinositide 3-kinase gamma

Lymphocytes T

Résumé

L'angioplastie avec pose de stent est le traitement de prédilection de la plaque d'athérome symptomatique. Une complication fréquente de cette intervention est la resténose intra-stent qui mène à une nouvelle obstruction de la lumière artérielle. Cette pathologie repose sur le processus d'hyperplasie intimale, combinaison d'une inflammation locale et d'une modulation phénotypique des cellules musculaires lisses (CML) de la paroi artérielle. Afin de pallier à cette pathologie, les stents ont été recouverts d'agents anti-prolifératifs. Bien qu'efficace dans la prévention de la resténose, l'utilisation de ce type de stents a été associée à une augmentation de la fréquence de thromboses à long terme, probablement en lien avec un défaut de la cicatrisation de l'endothélium. Il est donc impératif de trouver des alternatives thérapeutiques pour la prévention de la resténose intra-stent. Dans ce contexte, ce travail de thèse s'intéresse à l'isoforme gamma de la famille des phosphoinositide 3-kinases (PI3K gamma). La PI3K gamma est très exprimée dans le compartiment hématopoïétique, ce qui lui confère des rôles dans diverses pathologies inflammatoires. Elle est également présente à un plus faible niveau dans le système cardiovasculaire, dont les CML artérielles. D'abord, ce travail a contribué à montrer in vitro que la PI3K gamma, surtout connue pour ses fonctions immunes, participait à la migration des CML artérielles en aval de la chimiokine MCP-1, et indirectement en réponse au PDGF. Antérieurement, la PI3K gamma avait été identifiée au laboratoire comme un acteur déterminant dans les processus immuns de l'athérosclérose, pathologie inflammatoire de la paroi artérielle. Au vu de l'implication cruciale de MCP-1 et du PDGF, de la migration des CML, mais aussi de l'inflammation dans l'hyperplasie intimale, nous avons donc proposé la PI3K gamma comme un acteur potentiel dans cette pathologie in vivo. Ensuite, un modèle d'hyperplasie intimale murin a été adapté au laboratoire afin d'évaluer l'implication de la PI3K gamma. Elle a effectivement pu être incriminée dans ce processus via son activité inflammatoire, grâce à deux modèles d'invalidation génétique et une stratégie d'inhibition pharmacologique de la kinase. Notre travail a également contribué à la compréhension générale des mécanismes de la pathologie : nous avons en effet identifié un rôle délétère des lymphocytes T CD4+ associé à une augmentation drastique de la production de cytokines de type Th1 et Th17 dans l'artère lésée. Dans ce contexte, la PI3Kgamma est capable de moduler la réponse de type Th1. Enfin, au vu des effets secondaires des traitements actuels sur la cicatrisation endothéliale, l'impact d'une invalidation de la PI3K gamma dans ce processus a été étudié. L'absence d'activité PI3K gamma dans le compartiment hématopoïétique a permis d'accélérer la cicatrisation endothéliale. Dans ce même contexte, l'effet d'un revêtement par de nouveaux biomatériaux sur le comportement des cellules endothéliales in vitro a également été évalué, apportant des résultats prometteurs. L'ensemble de ces données désigne la PI3K gamma comme une cible thérapeutique intéressante pour la prévention de la resténose intra-stent puisque son invalidation atténue l'hyperplasie intimale tout en accélérant la cicatrisation endothéliale après une lésion artérielle

Angioplasty with stent placement is the most used treatment against symptomatic atherosclerosis. A frequent side effect of this intervention is in-stent restenosis, which leads to a de novo obstruction of the arterial lumen. This pathology is characterized by intimal hyperplasia, a combination of a local inflammation and a phenotypic modulation of medial smooth muscle cells (SMC). In order to overcome this complication, stents have been coated with antiproliferative drugs. Although these devices proved to be efficient in retenosis prevention, their use has been statistically associated with an increase in long term thromboses, probably linked to a defect in endothelial healing. So it is necessary to find alternative treatments for in-stent restenosis prevention. In this context, this work takes an interest in the gamma isoform of the phosphoinositide 3-kinase (PI3K) family. PI3K gamma is highly expressed in the hematopoietic compartment and displays a large variety of functions in numerous inflammatory pathologies. This protein is also expressed at a lower level in the cardiovascular system, in particular in arterial SMC. Firstly, the present work has contributed to show that PI3K gamma, well-known for its immune functions, participates to arterial SMC migration in response to the chemokine MCP-1, and indirectly downstream PDGF. Previously, PI3K gamma has been identified in the laboratory as a key player in the immune processes governing atherosclerosis, a chronic inflammatory disease of the arterial wall. Given the crucial involvement of MCP-1 and PDGF, SMC migration and inflammation in intimal hyperplasia, we proposed PI3Kgamma as a potential candidate in the development of this process in vivo. Secondly, a mouse model of intimal hyperplasia has been developed in the laboratory to evaluate the involvement of PI3K gamma. Indeed, we were able to prove that PI3K gamma participated to inflammatory mechanisms of intimal hyperplasia. Our work contributed to the global understanding of the mechanisms underlying this pathology : we have identified a deleterious role of CD4+ T cells accompanied by a drastic increase in Th1 and Th17 cytokines in response to arterial injury. In this context, PI3K gamma was able to modulate Th1 response. Finally, given the side effects of current restenosis treatments upon endothelial healing, the impact of PI3K gamma invalidation in this process has been investigated. Absence of immune PI3K gamma activity enabled an acceleration of endothelial healing. For the same purpose, endothelial cells behavior on new hydrogenocarbonated materials has been evaluated in vitro, bringing promising results. Altogether, these data pinpoint PI3Kgamma as an interesting therapeutic target for in-stent restenosis prevention since its invalidation is both able to prevent restenosis and to accelerate endothelial healing after arterial injury