Chapitre 5 :Biologie cellulairede l’angiogenèse

Docteur Laurent PELLETIERAnnée universitaire 2011/2012

Université Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits réservés.

Biologie cellulaire

AngiogenèseLéonard De Vinci, 1508“L’anatomie humaine : Le système cardiovasculaire”

Définitions

Angiogenèse :

Vasculogenèse :

Artériogenèse :

Physiologique ou pathologique ?

Structure d’un capillaire

Vasculogenèse & angiogenèse

Formation de nouveaux vaisseaux - structure déstabilisée- bourgeonnement vasculaire - risque de régression

1, 2

54

3- Réception stimulus- Dégradation de la lame basale

- Protrusion des cellules endothéliales

- Migration des CE- Division des CE en retrait

- Réorganisation des CE en capillaire- Reconstitution de la lame basale(stabilisation de la structure)

Etapes de l’angiogenèse

Etapes de l’angiogenèse

Angiogenèse = tumeur &

Tumeur = angiogenèse

?

Mesure de la croissance tumorale

J. Folkman & F. Becker, 1963J. Folkman & Cie…

Substitut du sang

Thyroïde

Temps de culture

Cellules tumorales

Efficacité substitut Temps de surviePetites tumeurs blanchesGrosses tumeurs vascularisées

Les tumeurs ne se développent pas dans un environnement avasculaire

J. Folkman & Cie…J. FolkmanAnti-angiogenesis : new concept for therapy of solid tumorsAnn. Surg., 175, 409-416, 1972

• Solid tumors are angiogenesis-dependent

“Once tumor take has occurred, every increase in tumor cellpopulation must be preceded by an increase in new capilaries that converge upon the tumor”

“Lorsqu’une tumeur est apparue, toute croissance de la population cellulaire tumorale doit être précédée par une augmentation de nouveaux capillaires qui convergent vers la tumeur”

J. Folkman & Cie…

Is angiogenesis the Achilles heel of cancer?

J. Folkman & Cie…

J. Folkman, 1996“Fighting cancer by attacking its blood supply”“Des garrots sur les tumeurs”

• Les tumeurs solides sont angiogénèse-dépendantes

• La thérapie anti-angiogénique doit aider à la lutte contre les tumeurs

Inhibitors

_

Thrombospondin, endostatin, angiostatin, interferons, TIMPs, and others

Angiogenesis

Stimulators

+

VEGF, FGF, PDGF, PD-ECGF, EGF, HGF, TGF-α, and others

Le switch angiogénique

Mécanismes cellulaireset moléculaires

Le VEGF et ses récepteurs(Vascular Endothelial Growth Factor)

4 VEGF : VEGF-A – VEGF-D + PlGF

VEGF-A : 121, 145, 165, 183, 189, 206

Dimères de 34-45 kDa (pont diS)

Fixation à l’ECM

Le VEGF et ses récepteurs(Vascular Endothelial Growth Factor)

Facteur angiogénique clé :

• 1er facteur angio décrit• Induit la perméabilité vasculaire• Stimule la prolifération des CE• Stimule la migration des CE• Facteur trophique des CE• « spécifique des CE »• Mobilise les cell. Souches hématopoiétiques• Angio physiologique et pathologique

Le VEGF et ses récepteurs

Embryos with yolk sac at E10; arrows indicate sites of vascularization*

KO VEGF-A

Le VEGF et ses récepteurs

Le VEGF et ses récepteurs

Ras-Raf-MAPK

Hypoxia

Angiopoïétines

Le VEGF doit agir de concert avec d’autres facteurs qui régulent et complètent son action

Angiopoïétine 1 et le récepteur Tie2– Tie2 exprimé par les CE– Vaisseaux adultes → Ang1 + Tie2 – stabilisation (cell. Péri-endothéliales + MEC)

Angiopoiétine 2

• Antagoniste de Ang1– Blocage de la stabilisation des vaisseaux– Déstabilisation initiale des vaisseaux

• Régression de la structure vasculaire en l’absence de facteur de VEGF

• Effet pro-angiogénique en présence de VEGF

• Médiateurs solubles sont-ils réellement diffusibles ?Crinopexie = séquestration

Protéoglycanes (PG) = cœur protéique + Glycoaminoglycanes (GAG)

COO-

H

H

CH2OH

H

H

O

H

H

NHCOOCH 3

O

H

-O3SO

O

OHHOH H

OH

GalNAc ( 1 4)(13)GlcAAcide glucuronique & N-acétyl-glucosamine

Biodisponibilité & Crinopexie

Biodisponibilité & Crinopexie

COO-

H

H

CH2OH

H

H

O

H

H

NHCOOCH 3

O

H

-O3SO

O

OHHOH H

OH

G A G 4 familles- résidus glucidiques- types liaisons- Nbre & position sulfates

Gel hydraté Hydrophile

Interaction :Vascular Endothelial Growth Factor

(VEGF)

Basic Fibroblast Growth Factor (bFGF)

Transforming Growth Factor (TGF )

Hepatocyte Growth Factor (HGF)

Charges négatives

Biodisponibilité & Crinopexie

Cellules tumorales

Tissusain

Capillairesanguin

Dégradation de la MEC

uPA-R Pgn-RPlasminePgnuPAPro-uPA

Pro-uPA MMP latentes

MMP activées(MMP1 & MMP3)

Collagènes, Fibronectine,

Laminine, Elastine

Fibrine, Fibronectine,

Laminine,

Peptides solubles+

Peptidesanti-angiogéniques

+Médiateurs libérées

de la MEC

tPAPAI-1, (PAI-2)

Cellule endothéliale

STOP

uPA : urokinase Plasminogen ActivatortPA : tissue Plasminogen ActivatorPAI : Plasminogen Activator InhibitorMMP : Matrix MetalloProtease

Plasmine

Maturation des vaisseaux

Bourgeonendothélial

Cellule mésenchymateuse

Migration

Facteur de

recrutement

PDGF-BB,Tie2

PDGF-Rβ,Ang1

Différenciation en péricyte / CML

(actine αSM)

Inhibition de la prolifération

Lame basale

Facteur de

maturation

Maturation des vaisseaux

Contact

Maturation des vaisseaux

Cellules endothéliales quiescentes+ péricytes / SMC

Vaisseaumature

TGFβ

3 TGFβ

Expression ubiquiste, action pléiotrope, complexe

TGFβ1 = Homodimère de 25 kDa (2 x 112 aa (12.5 kDa))

Sécrété sous une forme latente

3 récepteurs : TGFβR I-III + endogline

Transforming Growth Factor β

COOHCOOH

S-S

TGFβPro-TGFb1

(390 aa)SLN LAP TGFb1(112 aa)

H2N COOHRER

Golgi H2NH2N

S-S

S-S

Furine (endopeptidase)

S-S

S-SS-S

S-S

S-SS-S S-S

S-SS-S

S-S

Sécrétion

SLTC (100 kDa)

LLTC (260 kDa)

LTBP

25+75 kDa

Latency-Associated PeptideSmall Latent TGFb ComplexLarge Latent TGFb Complex Latent TGFb Binding Protein

TGFβ

L-TGFßCellules

endothéliales

Cellule mésenchymateuse

TGFß

PAI-1+-

LTBPTGFβ LAP

Différenciation en péricyte / CML

(actine αSM)

Inhibition de la prolifération

Lame basale

Facteur de maturation

= TGFβ

Maturation des vaisseaux

Contact

Hypoxie et angiogenèse

HIF1α

HIF1βHIF1

Promoteur Séquence codante

TranscriptionEPO, VEGFR1, VEGF, Ang2

Synthèse

HRE

HIF : Hypoxia-Inducible FactorHRE : HIF Responsive Element (Elément de Réponse à HIF)

Protéasome :dégradation

Prolyl hydroxylase

Ubiquitine ligase :Von Hippel

Lindau (pVHL)

HIF1αI

OH

HIF1αI

Ub-Ub-Ub…

HypoxieSTOP

Hypoxie et angiogenèse

Méthodes d’étude de l’angiogenèse

New vessel growthPupil

IrisImplanted disk

Rabbit Corneal Eyepocket

Anomalies des vaisseaux tumoraux

•Angiogenèse = processus multi-étapes, nombreuses régulations

•Réponse physiologique à des besoins accrus (hypoxie & VEGF)

•Modifications géniques des cellules tumorales

Anomalies des vaisseaux tumoraux

Réseau vasculaire normal

Réseau vasculaire tumoral

Thurston et al. Science. 1999;286:2511.

La voie VEGF

A. Réseau vasculaire d’une souris sauvage

B. Réseau vasculaire d’une souris surexprimant le VEGF

Impact de la surexpression du VEGF

1. Ligand sequestration : mAbs, soluble receptors

GRB2PLC

p85

5. Inhibition of downstream

signaling events

6. Transcriptionfactor inhibition

3. Tyrosine kinase inhibition : TKIs

2. Receptor blocking:mAbs

Approaches to VEGF Signal Inhibition

4. VEGFR antisense

oligonucleotideEndothelial cell

La voie VEGF

VEGFR-2VEGFR-1PPP

PPPP

P

Endothelial cellSmall-molecule

VEGFR inhibitors (PTK787, SU11248, ZD6474)

Anti-VEGFR antibodies(IMC-1121b)

Soluble VEGF

receptors(VEGF-TRAP)

VEGFAnti-VEGF antibodies

(bevacizumab)

Agents Targeting the VEGF Pathway

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