Rôle de la maladie microvasculaire dans la physiopathologie de l'artériopathie oblitérante des membres inférieurs

Role of microvascular disease in the pathophysiology of peripheral artery disease

• Auteur / Autrice : Ninon Foussard
• Direction : Marie-Ange Renault
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie des maladies cardiovasculaires
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Gautier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Ange Renault, Dominique Sigaudo-roussel, Benoît Ho-tin-noe
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Dominique Sigaudo-roussel, Benoît Ho-tin-noe

Mots clés

Mots clés libres

Diabète de type 2

Ischémie chronique menaçant le membre

Dysfonction endothéliale

Maladie microvasculaire

Maladie macrovasculaire

Artériopathie oblitérante des membres inférieurs

Type 2 diabetes

Chronic limb-threatening ischemia

Endothelial dysfunction

Microvascular disease

Macrovascular disease

Peripheral artery disease

Résumé

L'ischémie chronique menaçant le membre (CLTI), maladie macrovasculaire, est le stade ultime de l’artériopathie oblitérante des membres inférieurs (AOMI). Ce stade est à haut risque d’amputation. Ce risque est lié notamment à un manque de compréhension de sa physiopathologie, et donc de thérapies efficaces. Le diabète est un facteur de risque de progression de l’AOMI vers la CLTI, mais aussi de maladie microvasculaire. Nous supposons qu’étudier par quels mécanismes le diabète aggrave l’AOMI pourrait permettre de mieux comprendre la physiopathologie de la CLTI, et qu’une altération de la perfusion à l’étage microvasculaire consécutive à une dysfonction endothéliale capillaire pourrait participer à l’exacerbation de l’AOMI vers le stade de CLTI. L’objectif est d'identifier de nouveaux mécanismes responsables de l'exacerbation de l’AOMI en comparant la récupération de l'ischémie du membre postérieur chez des souris diabétiques versus non diabétiques, et d’explorer la contribution potentielle de l’atteinte microvasculaire dans la CLTI en contexte diabétique. La CLTI a été induite par double ligature et excision de l'artère fémorale postérieure gauche chez 2 modèles murins mimant un diabète de type 2, comparés à leurs contrôles non diabétiques : 1) des souris Leprdb/db et 2) des C57BL6/J soumis à un régime hyperlipidique et à des injections de streptozotocine à faible dose. En condition de CLTI, c’est-à-dire à J28 postopératoire, les souris diabétiques versus non diabétiques présentaient une altération de la perfusion de l'ensemble du membre ischémique sans altération de l’angiogenèse, ce qui montre que l’altération de la reperfusion n’est pas liée à un défaut d’angiogenèse. Ces capillaires, présents, sont néanmoins dysfonctionnels en contexte diabétique, présentant une diminution de la vitesse des leucocytes circulants et de leur perfusion par la lectine-BS1-FITC. Cette altération était associée à une dysfonction endothéliale capillaire marquée, avec une augmentation de l’expression des molécules d’adhésion aux leucocytes circulants, notamment ICAM1. En outre, l’augmentation d’ICAM1 est également retrouvée dans les muscles de patients en CLTI, comparés à des muscles sains. Afin d’évaluer l’impact de la dysfonction endothéliale capillaire dans la CLTI des souris diabétiques, nous l’avons tout d’abord ciblée par le praliciguat, un stimulateur de la Guanylate Cyclase soluble. Le traitement par praliciguat versus placebo chez les souris diabétiques ischémiques améliorait, à J28, la perfusion microvasculaire (vitesse des leucocytes dans les capillaires, nombre de capillaires perfusés), en améliorant la vasodilatation artériolaire mais aussi en diminuant indirectement ICAM1 par l’intermédiaire des myocytes. Comme attendu, l’angiogenèse n’était pas modifiée. Afin de cibler plus spécifiquement l’effet d’ICAM1 sur la perfusion microvasculaire, nous avons ensuite utilisé un anticorps monoclonal bloquant versus son isotype. Les injections étaient réalisées entre J14 et J28 pour ne pas affecter le recrutement précoce des cellules inflammatoires nécessaires à l'angiogenèse et à la myogenèse. L’anticorps anti-ICAM1 améliorait également les différents paramètres de perfusion microvasculaire sans modifier l’angiogenèse. Ainsi, cette étude suggère qu’au stade chronique d’une ischémie, il est probable que la récupération du flux sanguin soit plutôt due à la maturation et à l’amélioration de la fonctionnalité de la nouvelle vascularisation formée par l’angiogenèse, et que cette étape de maturation est déficiente chez les souris diabétiques. La surexpression d'ICAM1 semble pouvoir compromettre la récupération de la CLTI en altérant la perfusion des microvaisseaux, et apparait comme une cible thérapeutique potentielle pour la CLTI.

Chronic limb-threatening ischemia (CLTI), a macrovascular disease, is the final stage of lower-limb extremity arterial disease (LEAD). This stage is at risk of amputation. This risk is notably due to a lack of understanding of its pathophysiology and, consequently, to the absence of effective therapies. Diabetes is a risk factor in the progression from LEAD to CLTI, but also in microvascular disease. We hypothesize that studying the mechanisms by which diabetes aggravates LEAD could provide a better understanding of the pathophysiology of CLTI. We assume that impaired perfusion at the microvascular level following capillary endothelial dysfunction could contribute to the worsening of LEAD towards CLTI. The aim is to identify new mechanisms responsible for the aggravation of LEAD by comparing the recovery of hindlimb ischemia in diabetic versus non-diabetic mice, and to explore the potential contribution of microvascular damage to CLTI in a diabetic context. CLTI was induced by double ligation and excision of the left posterior femoral artery in 2 mouse models representing type 2 diabetes, compared with their non-diabetic controls: 1) Leprdb/db mice and 2) C57BL6/J with a high-fat diet and low-dose streptozotocin injections. Under CLTI conditions, i.e. at postoperative Day 28, diabetic versus non-diabetic mice showed impaired perfusion of the whole ischemic limb without impaired angiogenesis, demonstrating that impaired reperfusion is not associated with a defect in angiogenesis. These capillaries, which are present, are nevertheless dysfunctional in the diabetic context, presenting a decrease in the velocity of circulating leukocytes, and their perfusion by lectin-BS1-FITC. This alteration was associated with significant capillary endothelial dysfunction, with increased expression of circulating leukocyte adhesion molecules, notably ICAM1. Furthermore, increased ICAM1 was also found in muscles from CLTI patients, compared with healthy muscles. To assess the impact of endothelial dysfunction in CLTI of diabetic mice, we first targeted it with praliciguat, a soluble Guanylate Cyclase stimulator. Treatment with praliciguat versus placebo in ischemic diabetic mice improved microvascular perfusion (leukocyte velocity in capillaries, number of capillaries perfused) at D28, by improving arteriolar vasodilation but also by indirectly decreasing ICAM1 via myocytes. As expected, angiogenesis was unaffected. To target more specifically the effect of ICAM1 on microvascular perfusion, we then used a monoclonal antibody blocking versus its isotype. Injections were performed from D14 to D28, to avoid affecting the early recruitment of inflammatory cells required for angiogenesis and myogenesis. The anti-ICAM1 antibody also improved microvascular perfusion parameters without affecting angiogenesis. Thus, this study suggests that in the chronic stage of ischemia, it is probable that the blood flow recovery is due to maturation and improved functionality of the new vasculature formed by angiogenesis, and that this maturation stage is deficient in diabetic mice. Overexpression of ICAM1 appears to compromise recovery from CLTI by impairing microvessel perfusion and seems to be a potential therapeutic target for CLTI.