Inflammation et stress oxydant dans l'athérosclérose: rôle dans les réponses vasculaires des S-nitrosothiols

Résumé en Français

L'athérosclérose est une maladie chronique à évolution lente caractérisée par la formation de plaques d'athérome, consistant en l’accumulation de lipoprotéines de basse densité (LDL), de leucocytes, de cellules spumeuses, la migration des cellules musculaires lisses (CML) et l’altération des cellules endotheliales (ECs). Ces phénomènes conduisent à la formation d'un noyau nécrotique incluant des régions calcifiées. La genèse de l'athérosclérose et de l’instabilité de la plaque d’athérome sont le résultat d'une synergie entre inflammation et stress oxydant. Les données actuelles identifient plusieurs populations de macrophages dans la plaque d’athérome présentant différents phénotypes en lien avec l’inflammation (pro-inflammatoire: M1, anti-inflammatoire: M2) ou avec des modifications redox de l’environnement (Mox). Stress oxydant et inflammation sont liés et jouent un rôle important dans (i) la dysfonction endothéliale induisant une diminution de la biodisponibilité du monoxyde d’azote (NO), ii) l'oxydation des LDL, (iii) le remodelage de la lésion (régulation de protéases et d’antiprotéases) et (iv) la prolifération des CML. Les CML sont le deuxième type cellulaire le plus abondant dans la lésion athérosclérotique après les macrophages, leur hyperprolifération est la conséquence d’une dédifférenciation cellulaire d’un phénotype contractile à sécrétoire, augmentant leur capacité proliférative et migratoire. Les donneurs de NO, comme les S-nitrosothiols, connus également pour protéger contre le stress oxydant grâce essentiellement à la S-nitrosation, peuvent contrer la carence en NO. Parmi eux, le S-nitrosoglutathion (GSNO), forme physiologique de stockage de NO dans les tissus, spécifiquement metabolisé par la gamma-glutamyl transférase (GGT) peut être envisagé. La corrélation entre l’augmentation des concentrations sériques de GGT et les facteurs de risque cardiovasculaire a récemment été démontrée. En particulier, seule la b-GGT s'accumule dans les plaques d'athérome, et concorde avec l’apparition d'autres marqueurs histologiques de vulnérabilité de la plaque. Étant donné que, les macrophages et les CML sont les principaux types cellulaires retrouvés dans les lésions athérosclérotiques et semblaient être colocalisés avec la GGT, l'attention de ce travail de thèse a été centrée sur la compréhension de la provenance de la GGT et son rôle dans le métabolisme du GSNO au sein de la plaque d’athérome. Une première partie de ce manuscrit vise à identifier l'origine de la GGT accumulée dans la plaque d’athérome, et à élucider entre le stimulus inflammatoire et oxydant, qui est responsable de l'accumulation de GGT dans la plaque d'athérome. La deuxième partie a été consacrée à la restauration de la biodisponibilité de NO dans les CML en condition de stress oxydant avec un intérêt particulier porté sur l'identification des protéines S-Nitrosés.

Résumé en Anglais

Atherosclerosis is a slowly progressing chronic disease characterized by the formation of atherosclerotic plaques consisting of accumulated low density lipoprotein (LDL), leukocytes, foam cells, migrated smooth muscle cells (SMCs) and altered endothelial cells (ECs), leading to the formation of necrotic cores with calcified regions. Atherosclerosis genesis and subsequent instability of atherosclerotic plaques result from a synergy between inflammation and oxidative stress. Current data identified several macrophage populations within the atherosclerotic plaque showing different inflammatory phenotypes (pro-inflammatory: M1, anti-inflammatory: M2) or functions in response to redox changes in the environment (Mox). The oxidative stress linked to inflammation plays an important role in (i) endothelial dysfunction, with reduced nitric oxide (NO) bioavailability, (ii) LDL oxidation, (iii) lesion remodeling (regulation of proteases and antiproteases) and (iv) SMCs proliferation. Indeed, SMCs are the second more abundant cell type, after macrophages, in the atherosclerotic lesion because their dedifferentiation from contractile to secreting phenotype increased their proliferation and migration capacity. NO donors, like S-nitrosothiols, also known to protect from oxidative stress by S-nitrosation, could counteract this NO deficiency. Among them, the S-nitrosoglutathione (GSNO), a physiological storage form of NO in tissues, specifically catabolized by the gamma-glutamyltransferase (GGT) is considered. Recently, it has been shown that the increased serum level of GGT is an independent risk factor for cardiovascular mortality related to atherosclerotic disease. In particular, only the big fraction (b-GGT) has been detected inside human atherosclerotic plaques associated to CD68+ macrophage-derived foam cells. As macrophages and SMCs are the main cell types found in atherosclerotic lesion and seemed to be colocalized with GGT, the attention of this thesis work was focused on the understanding of GGT provenance and its role in the GSNO metabolism within the atherosclerotic plaque. A first part of the thesis was to identify the origin of GGT accumulating inside atherosclerotic plaques, and to decipher between inflammation and oxidative stress stimuli, which one is responsible of GGT accumulation in atherosclerotic plaques. The second part was dedicated to the restoration of NO bioavailability within SMCs under oxidative stress with a focus on the identification of S-nitrosated proteins.