> Le système vasculaire adulte comprendtrois compartiments : artériel, veineux etlymphatique, mais jusqu’à récemment,le contrôle de l’identité de ces vaisseauxétait mal connu. Au cours du développe-ment embryonnaire, la mise en place duréseau artérioveineux s’effectue trèsprécocement, peu après les premiersbattements cardiaques, afin d’assurerla circulation embryonnaire. La décou-verte récente de marqueurs artériels etveineux spécifiques pouvait laisser sup-poser une prédétermination des cellulesendothéliales (CE) à participer soit àune artère, soit à une veine et, de cefait, un destin irréversiblement fixé pardes facteurs génétiques. En dépit del’expression de ces gènes spécifiques,nous avons montré que les CE gardentune plasticité vis-à-vis de leur différen-ciation artérielle ou veineuse, et ce enrelation avec des facteurs hémodyna-miques.

Le remodelage artères/veinesDans l’embryon, la mise en place duréseau endothélial primitif s’effectuealors que le cœur ne bat pas encore, lorsdu processus de vasculogenèse [1].Lorsque le cœur devient fonctionnel etque la circulation s’établit, ces vais-seaux primitifs sont remodelés enartères ou en veines. Cette étape estcruciale pour la survie de l’embryon, etde nombreuses mutations de gènesimpliqués dans le développement vascu-laire conduisent à la mort des embryonsau cours de cette phase de différencia-tion [2]. L’apparente homogénéité desvaisseaux primitifs avant leur remode-lage pouvait suggérer une implication

importante des forceshémodynamiques dans ceremodelage [3].Nous avons récemment réalisé uneétude détaillée du remodelage duplexus vasculaire primitif en artères eten veines chez l’embryon de poulet [4].Dans ce modèle, on peut visualiserdirectement, in vivo, la circulation san-guine et le sens du flux par vidéo-microscopie. Le sang artériel qui sort ducœur via les aortes dorsales, gagne lesac vitellin au niveau des artèresomphalomésentériques puis de leursbranches avant de retourner au cœur,soit directement, soit via le sinus mar-ginal et le plexus veineux antérieur.L’observation minutieuse de la circula-tion à ce stade révèle que le flux arté-riel, qui provient du cœur, et le flux vei-neux, qui y retourne, circulent au seind’un même tube endothélial, le carac-tère artériel ou veineux étant déterminépar le sens du flux. Cette configurationparticulière de la circulation embryon-naire contraste avec celle de l’adulte oùsang artériel et sang veineux emprun-tent des conduits différents. Si elle per-sistait, cette configuration créeraitd’importantes anastomoses artériovei-neuses avec pour conséquence un défi-cit de perfusion des régions les plus dis-tales du sac vitellin et la mort del’embryon. L’embryon a résolu le pro-blème simplement, en déconnectant desbranches annexes du réseau artérielpour limiter le nombre de capillairesappelés à former l’artère omphalomé-sentérique. Ce processus est contrôlépar le flux sanguin qui croît dans lestubes vitellins majeurs, ce qui entraîne

une diminution du dia-mètre des tubes annexessuivie de leur obturation.Ces vaisseaux déconnec-tés sont, par la suite,réutilisés pour façonnerle réseau veineux secon-daire qui se met en place

dorsalement et parallèlement au réseauartériel [4]. Pour se reconnecter à lacirculation veineuse, les branchesannexes bourgeonnent dorsalement etperpendiculairement aux artères. Lesbases moléculaires de ce processusdemeurent encore inconnues, mais doi-vent assurément impliquer certains desrécepteurs de guidage neuronal expri-més au sein des CE artérielles et vei-neuses.

Les marqueurs moléculairesspécifiques des artères et des veinesAu cours des dernières années en effet,plusieurs molécules spécifiques des CEartérielles ou veineuses ont été identi-fiées. Toutes sont également expriméesdans le système nerveux où elles contrô-lent la destinée et le guidage des précur-seurs neuronaux et des axones, ce quisuggère leur rôle dans l’établissement duréseau vasculaire. Les CE artérielles dupoisson zèbre, du poulet et de la sourisexpriment sélectivement l’éphrine-B2, laneuropiline 1 (NRP1), le récepteur notch3,le ligand de Notch Delta-like 4 et gridlock[5-11, 9-16]. D’autres molécules sontspécifiquement exprimées par les CE vei-neuses, notamment EphB4, le récepteurdu marqueur artériel éphrine-B2 [12].Précocement, le récepteur neuropiline 2est aussi présent à la surface des CE vei-neuses puis son expression se restreintaux CE lymphatiques plus tardivement [5,13]. La spécificité d’expression de cesmarqueurs ainsi que l’analyse du phéno-type des mutants de ces molécules chez la

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Différenciationartérioveineuse:génétique ou hémodynamique ?Anne Eichmann, Ferdinand LeNoble, Luc Pardanaud

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Inserm U.36,Collège de France,11, place Marcelin Berthelot,75005 Paris, France.anne.eichmann@college-de-France.fr

Article disponible sur le site http://www.medecinesciences.org ou http://dx.doi.org/10.1051/medsci/2004206-7626

souris et le poisson zèbre ont conduit cer-tains auteurs à postuler que la différen-ciation artérioveineuse était génétique-ment prédéterminée [10, 15, 16]. Chez lepoisson zèbre, l’analyse directe du devenird’angioblastes fluorescents a montréqu’un précurseur endothélial unique étaitcapable de donner naissance à des clonesartériels ou veineux mais en aucun cas àdes clones mixtes [14].

La différenciation artérioveineusenécessite une plasticité endothélialeNos travaux ont montré un degré deplasticité important des CE au cours dela différenciation artérioveineuse. Dansune première série d’expériences, nousavons isolé chez l’embryon de caille, àdifférents stades de développement, desfragments d’artères et de veines avec lecompartiment musculaire. Ces frag-ments ont été greffés dans le cœlome ouen lieu et place d’un somite chez unembryon de poulet hôte âgé de2 jours [7]. Les greffes sont analyséespar immunomarquage avec l’anticorpsmonoclonal QH1 spécifique des CE de lacaille [17], et par hybridation in situ(HIS) avec des sondes éphrine-B2 ouNRP1 exprimées par les CE artériellesdans les deux espèces. Jusqu’au 11e jour

de développement, les CE artérielles ouveineuses de caille colonisent, dans uneproportion équivalente, à la fois lesartères et les veines de l’hôte. L’HISrévèle une modulation de l’expressiondes marqueurs artériels en fonction del’environnement: celle-ci persiste quandles CE QH1+ gagnent une artère, maisdisparaît quand elles colonisent uneveine, quelle que soit l’origine artérielleou veineuse des CE greffées. Après11 jours, cette plasticité endothélialeest perdue et les CE artérielles grefféesne colonisent que les artères de l’hôtetandis que des CE issues d’un greffon deveine ne gagnent que les veines du pou-let. Nous avons déterminé la source dusignal restreignant cette plasticitéendothéliale : en effet, la plasticitéendothéliale est restaurée si on retire lemur vasculaire (partie musculaire) defragments d’aorte de caille de 14 joursavant de les greffer. La nature du signalissu du mur vasculaire demeure incon-nue.

Le flux sanguin contrôle ladifférenciation artérioveineusedu sac vitellinPour déterminer si la plasticité endo-théliale observée pour la différencia-

tion artérioveineuse existe au cours dudéveloppement embryonnaire normal,nous avons examiné des sacs vitellinsd’embryons de poulet à différentsstades de développement en utilisantla vidéo-microscopie in vivo et l’HISavec des marqueurs artériels et veineux[4]. Nous avons observé que les mar-queurs artériels sont exprimés, avant lamise en place de la circulation, au seindu plexus capillaire artériel présent aupôle postérieur de l’embryon, le futurterritoire de l’artère omphalomésenté-rique et de ses branches. Les petitesbranches capillaires qui se déconnec-tent du tube endothélial principal (voirplus haut) perdent rapidement l’ex-pression des marqueurs artériels. Cespetits capillaires sont utilisés pour for-mer la veine vitelline postérieure et ceprocessus témoigne de la plasticitéendothéliale requise au cours de la dif-férenciation artérioveineuse. De plus,nos observations suggèrent que desforces hémodynamiques jouent un rôleimportant au cours du remodelage vas-culaire.Pour vérifier cette hypothèse, nousavons perturbé le flux dans le sac vitellinde l’embryon de poulet [4]. Nous avonstout d’abord produit des embryons com-plètement dépourvus de système circu-latoire en détruisant le cœur embryon-naire. Dans ces conditions, le sac vitellincontinue de croître au moins pendantsept jours de développement, en dépitde la dégénérescence du territoireembryonnaire et de l’absence de perfu-sion. Un réseau endothélial primitif semet en place mais aucune artère ouveine ne se différencie dans ces sacsvitellins. L’HIS avec des marqueurs arté-riels montre que certaines régions expri-ment, par exemple, éphrine-B2 tandisque d’autres ne l’expriment pas. Ainsi,l’induction de l’expression des mar-queurs artériels est indépendante duflux.Nous avons ensuite entrepris des liga-tures de l’artère omphalomésentériqued’un côté du sac vitellin [18] (Figure 1).Chez ces embryons, le plexus artériel

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Figure 1. La manipulation du flux sanguin transforme une artère en veine. A. Embryon ligaturé24heures plus tôt, on observe une transformation de l’artère ophalomésentérique du côté liga-turé en veine (flèches bleues), ramenant le sang de la veine circulaire périphérique au cœur.L’artère du côté témoin (à gauche) s’est élargie et traverse la ligne médiane de l’axeembryon/sac vitellin (flèches rouges). B. Hybridation in situ avec une sonde reconnaissant NRP1sur un embryon ligaturé pendant une heure. Du côté opéré (droit), on constate une diminution del’expression de ce gène. Du côté témoin, le récepteur s’exprime exclusivement au niveau de l’ar-tère.

ligaturé se « veinularise » dans les24 heures suivant l’opération, ainsiqu’en témoignent, d’une part, le sens duflux sanguin qui s’inverse et, d’autrepart, la diminution de l’expression desmarqueurs artériels [4] (Figure 1A, B).La manipulation du flux sanguin peutdonc transformer morphologiquement etgénétiquement des artères en veines. Latransformation de veines en artères estégalement possible par ce type d’opéra-tion. Ainsi, l’artère omphalomésenté-rique, du côté non opéré, reçoit plus desang, ce qui entraîne une augmentationde son diamètre. Il en résulte une exten-sion de ce vaisseau au-delà de la lignemédiane, antérieurement et postérieu-rement (Figure 1A). L’observationvidéomicroscopique met en évidencel’intégration de branches de la veinevitelline antérieure au sein de l’artèreau niveau où elle franchit la lignemédiane. Dès lors, le flux sanguin appa-raît comme le déterminant principal dela différenciation artérioveineuse dansle sac vitellin. Les CE du sac vitellin,plutôt que d’être prédéterminées dansune voie de différenciation donnée, secomportent comme des modules indé-pendants utilisés et réutilisés par lesystème vasculaire afin de façonnerartères et veines.

ConclusionsNos travaux récents mettent en évidenceque la différenciation artérioveineuseest un processus très dynamique, sous lecontrôle du flux sanguin et impliquantun important degré de plasticité endo-théliale. Comprendre la régulation decette plasticité en regard de l’identitéartérielle ou veineuse d’un vaisseauconstitue un défi d’importance, ce d’au-tant que des segments veineux sont uti-lisés dans nombre d’interventions vas-culaires (coronoroplasties, traitementdes resténoses, artériogenèse thérapeu-tique). ◊Arteriovenous differentiation:genetics or hemodynamics?

RéféREnCES

1. Risau W. Mechanisms of angiogenesis. Nature 1997 ;386: 671-4.

2. Roman BL, Weinstein BM. Building the vertebratevasculature: research is going swimmingly. Bioessays2000 ; 22: 882-93.

3. Thoma R. Untersuchungen über die histogeneseund histomechanik des gefässsytems. Stuttgart :Ferdinand Enke, 1893.

4. Lenoble FA, Moyon D, Pardanaud L, et al. Flowregulates arterial-venous differentiation in the chickembryo yolk sac. Development 2004 ; 131 : 361-75.

5. Herzog Y, Kalcheim C, Kahane N, Reshef R, Neufeld G.Differential expression of neuropilin-1and neuropilin-2 in arteries and veins. Mech Dev2001; 109: 115-9.

6. Lawson ND, Scheer N, Pham VN, et al. Notch signalingis required for arterial-venous differentiation duringembryonic vascular development. Development 2001 ;128: 3675-83.

7. Moyon D, Pardanaud L, Yuan L, et al. Plasticity ofendothelial cells during arterial-venous differentia-tion in the avian embryo. Development 2001; 128:3359-70.

8. Moyon D, Pardanaud L, Yuan L, et al. Selective expres-sion of angiopoietin 1 and 2in mesenchymal cells surrounding veins and arteriesof the avian embryo. Mech Dev 2001 ; 106: 133-6.

9. Villa N, Walker L, Lindsell CE, et al. Vascular expressionof Notch pathway receptors and ligands is restrictedto arterial vessels. Mech Dev 2001 ;108: 161-4.

10. Wang HU, Chen ZF, Anderson DJ. Molecular distinctionand angiogenic interaction between embryonicarteries and veins revealed by ephrin-B2and its receptor Eph-B4. Cell 1998 ; 93 : 741-53.

11. Zhong TP, Rosenberg M, Mohideen MA, et al. Gridlock,an HLH gene required for assembly of the aorta in zebrafish. Science 2000 ;287: 1820-4.

12. Gerety SS, Wang HU, Chen ZF, Anderson DJ.Symmetrical mutant phenotypes of the receptorephb4 and its specific transmembrane ligandephrin-B2 in cardiovascular development. Mol Cell1999 ; 4: 403-14.

13. Yuan L, Moyon D, Pardanaud L, et al. Abnormallymphatic vessel development in neuropilin 2 mutantmice. Development 2002 ; 129: 4797-806.

14. Zhong TP, Childs S, Leu JP, Fishman MC. Gridlock signal-ling pathway fashions the first embryonic artery.Nature 2001 ; 414 : 216-20.

15. Adams R, Wilkinson GA, Weiss C, et al. Rolesof ephrin B ligands and Ephb receptors in cardiovas-cular development: demarcation of arterial/venousdomains, vascular morphogenesis, and sproutingangiogenesis. Genes Dev 1999 ; 13: 295-306.

16. Xue Y, Gao X, Lindsell CE, et al. Embryonic lethalityand vascular defects in mice lacking the Notch ligandJagged1. Hum Mol Genet 1999 ; 8: 723-30.

17. Pardanaud L, Altmann C, Kitos P, et al. Vasculogenesisin the early quail blastodisc as studied with a mono-clonal antibody recognizing endothelial cells.Development 1987 ; 100: 339-49.

18. Stephan F. Contribution expérimentale à l'étudedu développement du système circulatoirechez l’embryon de poulet. In : Bulletin Biologique de laFrance et de la Belgique, vol. LXXXVI. Paris : LPUDFrance, 1952: 218-310.

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Ni maître ni esclavechez les horloges biologiquesMichèle Teboul, Franck Delaunay

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Université de Nice-SophiaAntipolis, CNRS FRE 2721,284, chemin du Lazaret,06230 Villefranche-sur-Mer,France. teboulm@unice.fr

> Chez les mammifères, la rythmicité cir-cadienne de la physiologie et du compor-tement est assurée par un système d’os-cillateurs moléculaires que l’on a identi-fié d’abord dans les noyaux suprachias-matiques (NSC) de l’hypothalamus puis

dans la plupart des organes périphé-riques [1]. À l’heure actuelle, il est com-munément admis que le système circa-dien des mammifères est organisé selonun modèle hiérarchisé dans lequel unehorloge centrale située dans les NSC qui

est composée d’une voie de synchronisa-tion lumineuse via l’axe rétino-hypotha-lamique et d’un oscillateur moléculaireauto-entrenu, commande et synchronise,via des signaux probablement de natureneurohormonale, une multitude d’hor-