Chapitre 5 : Biologie cellulaire de...
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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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