Rôle du CD31 dans l'issu des lésions tissulaires cardiovasculaire aigues

Role of CD31 in the outcome of acute cardiovascular injuries

• Auteur / Autrice : Varouna Syvannarath
• Direction : Giuseppina Caligiuri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie. Immunologie
• Date : Soutenance le 03/07/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche vasculaire translationnelle (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Sébastien Silvestre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giuseppina Caligiuri, Jean-Sébastien Silvestre, Bijan Ghaleh, Renaud Tissier, Delphine Baetz, Stéphane Potteaux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bijan Ghaleh, Renaud Tissier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phénomène de non reperfusion

Antigènes CD31

Reperfusion myocardique

Ischémie

Dissection aortique

Lésions et blessures -- Chirurgie

Mots clés libres

Lésions tissulaires aiguës

Lésions cardiovasculaires aiguës

[Acute tissue damage]

Acute cardiovascular injuries

Résumé

Le CD31, aussi appelé PECAM-1 (Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule-1) est une glycoprotéine transmembranaire de 130 kDa comprenant 6 domaines de type « immunoglobuline » dans sa portion extracellulaire et deux motifs « ITIM » (Immunoreceptor Tyrosine based Inhibition Motif, qui recrutent des phosphatases) dans sa queue cytoplasmique. De par sa nature trans-homophile et son expression exclusive et constitutive par les cellules endothéliales, les plaquettes et les leucocytes, le CD31 joue un rôle central dans les mécanismes de régulation des cellules interagissant au niveau de l’interface sang-vaisseaux. L’engagement de ses motifs ITIMs favorise les voies de signalisation phosphatase-dépendantes alors que la signalisation tyrosine/inositol-dépendante se retrouve découplée. Ainsi, l’effet inhibiteur ou activateur du CD31 dépend de la nature de la cellule et du rôle des phosphatases recrutées par le CD31 dans chaque type cellulaire : l’engagement éphémère du CD31 par les cellules circulantes exerce un effet plutôt « inhibiteur » en provoquant le détachement cellulaire et l’élévation de seuil d’activation des plaquettes et des leucocytes alors qu’à l’inverse, son engagement pérenne aux niveau des jonctions des cellules endothéliales, stablement ancrées sur leur membrane basale et enchaînées entre elles, est essentiel pour assurer la survie et les fonctions physiologiques de l’endothélium. La régulation des interactions entre endothélium, plaquettes, et leucocytes par le CD31 pourrait être particulièrement importante au cours des réponses biologiques qui se mettent en place suite à une lésion du système cardiovasculaire. Pour évaluer cette hypothèse, j’ai étudié au cours de ma thèse le rôle du CD31 dans l’issue des lésions dues à la dissection de l’aorte et à l’ischémie reperfusion myocardique, deux conditions cliniques aiguës comportant un risque vital élevé non seulement dans l’immédiat mais aussi à distance, si le remodelage tissulaire n’est pas approprié. Mes travaux ont montré que la fonction du CD31 est importante dans l’issue des lésions cardiovasculaires aiguës : non seulement elle favorise le retour à l’homéostasie dans la microcirculation pour garantir la perfusion du tissu lésé mais elle contribue activement à la réparation tissulaire, en favorisant l’acquisition d’un phénotype réparateur par les leucocytes infiltrés aux sites de lésion. En effet, dans le cas de la dissection aortique, nos résultats montrent que la fonction du CD31 est cruciale pour permettre la résorption rapide de l’hématome et la formation d’une cicatrice riche en collagène au niveau de la lésion artérielle permettant ainsi de prévenir l’évolution anévrismale et le risque de rupture de l’aorte. Dans le cas de l’infarctus du myocarde faisant suite à une séquence d’ischémie reperfusion, l’efficacité des procédures de recanalisation, aussi promptes soient-elles, dépend du rétablissement de la circulation microvasculaire. En effet, la survie de chaque fibre musculaire cardiaque va dépendre de son propre capillaire. Chez des souris déficientes en CD31, nous avons constaté que la réponse des plaquettes, des leucocytes, et de l’endothélium au sein même de la microcirculation de l’infarctus est inappropriée. Ainsi, en l’absence de CD31, la dysfonction des éléments sanguins interagissant avec l’endothélium dans la microcirculation prévient la reperfusion à l’échelle tissulaire. Ce phénomène, connu comme le « no-reflow », correspond à une absence de reperfusion microvasculaire malgré la réouverture de l’artère occluse et se traduit par un élargissement de la nécrose myocardique. L’ensemble des résultats de mon travail de thèse indique que les fonctions régulatrices du CD31 jouent un rôle particulièrement déterminant dans l’issue des lésions aiguës du système cardiovasculaire, où les contraintes hémodynamiques rendent d’autant plus difficile et urgente la réparation tissulaire.

CD31 also called PECAM-1 (Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule-1) is a 130-kDa single pass transmembrane glycoprotein composed of 6 extracellular Ig-like domains and a cytoplasmic tail with two ITIMs motifs (Immunoreceptor Tyrosine based Inhibitory Motifs). The CD31 trans-homophilic receptor is exclusively and constitutively expressed by endothelial cells, platelets and all leukocytes and play a crucial role in cells regulation at blood-vessel interface.Upon sequential phosphorylation, the two ITIMs of CD31 promote phosphatase-dependent pathway while tyrosine/inositol-dependent pathway is uncoupled. Thus, activator or inhibitor CD31 effect depends on cell type. CD31 engagement drives mutual cell-cell detachment signals and raises the activation threshold of CD31+ cells, globally acting as a negative co-signaling receptor on platelet and leukocytes. The case is different for the endothelial cells, which adhere on their basal membrane and establish permanent CD31-CD31 interactions at their lateral borders. Indeed, the permanent trans-homophilic interaction of CD31 molecules engaged at the cell-cell junctions of the adherent endothelial cells and their basal serine phosphorylation may account for the prevalent positive effect on endothelial cell survival and physiologic functions. Regulation of endothelial, platelet and leukocyte interactions by CD31 may be particularly important during biological responses that develop following cardiovascular injury.To evaluate this hypothesis, I studied during my thesis the role of CD31 in the outcome of aortic dissection and myocardial ischemia reperfusion, two clinical conditions related to acute and high life-threatening lesions not only immediately but also in the long term, if tissue remodeling is not appropriate. My work has shown that the function of CD31 is important in the outcome of acute cardiovascular lesions: it promotes the return to homeostasis in the microcirculation to ensure perfusion of the injured tissue but it also actively contributes to the tissue repair, in particular favoring the acquisition of a repair phenotype by the leucocytes infiltrated at the lesion sites. In the case of aortic dissection, our results show that the function of CD31 is crucial to allow rapid resorption of the hematoma and the formation of a collagen-rich scar in the arterial lesion thus preventing aneurysmal evolution and the risk of rupture of the aorta. In the case of myocardial infarction, the effectiveness of recanalization procedures depends on the restoration of microvascular circulation. Indeed, the survival of each heart muscle fiber will depend on its own capillary. In CD31 KO mice, we found that the response of platelets, leukocytes, and endothelium within the microcirculation in the infarct area is inappropriate. Thus, in the absence of CD31, dysfunction of the blood cells interacting with the endothelium in microcirculation prevents tissus reperfusion. This phenomenon, also known as ''no-reflow'', corresponds to an absence of microvascular reperfusion despite the re-opening of the occluded artery and results in an enlargement of necrosis zone.Thus, the regulatory functions of CD31 seem to play a particularly determining role in the outcome of acute lesions of the cardiovascular system, where hemodynamic stresses make the tissue repair even more difficult and urgent.