Responsable : Stéphane Germain

Recherche : hypoxie, angiogenèse et intégrité vasculaire en pathologie cardiovasculaire et tumorale

1L’hypoxie, ou diminution de la pression partielle d’oxygène, est une caractéristique des tumeurs et des maladies cardiovasculaires ischémiques. Cette altération du microenvironnement hypoxique provoque une reprogrammation de l’expression de gènes codant pour des protéines impliquées dans la régulation de l’intégrité vasculaire et la reperfusion tissulaire. Notre recherche porte sur l’étude des mécanismes moléculaires impliqués dans l’hypoxie et l’angiogenèse en réponse à l’ischémie. Dans ce contexte, nous avons émis l’hypothèse que les gènes régulés par l’hypoxie peuvent constituer des marqueurs de diagnostic et/ou de cibles thérapeutiques de pathologies ischémiques et tumorales, où l’angiogenèse est modulée par l’hypoxie.

A. Pathologies ischémiques

217 millions de personnes meurent de maladies cardio-vasculaires, principalement d’infarctus du myocarde (AMI) et d’accident vasculaire cérébral (AVC), par an. La reperfusion est le traitement de choix pour limiter les atteintes tissulaires. Cependant, un endothélium endommagé ne permet pas une reperfusion optimale, on parle alors de no-reflow. Ainsi, optimiser les stratégies thérapeutiques visant au maintien de l’intégrité vasculaire et à une reperfusion la plus efficace possible représente un enjeu médical important.

4En clinique (41 patients présentant un premier infarctus, analysés dans les 12 heures suivant les symptômes), nous avons étudié si les taux sériques d’ANGPTL4 sont associés à un no-reflow après intervention coronarienne percutanée primaire. Le no-reflow a été évalué par imagerie cardiaque par résonance magnétique (IRM), la méthode de référence. Après analyse de régression logistique multivariée, les variables indépendamment associés au no-reflow sont : les taux sériques bas d’ANGPTL4 (odds ratio 0,82, IC 95 % 0,70 à 0,98, P = 0,02), un pic élevé de troponine T (odds ratio 1,03, IC à 95 % 1,00-1,05, P = 0,03) et des niveaux plus élevés de protéine C réactive (odds ratio 1,18, 95 % CI 1,00 à 1,39, P = 0,05). Cette étude est soumise à publication.

B. Cancer

C. Identification de nouveaux régulateurs de l’angiogenèse

6L’analyse protéomique de la matrice extracellulaire de cellules endothéliales cultivées en normoxie ou hypoxie nous a permis d’identifier la Lysyl Oxidase like 2 (LOXL2) et la Transglutaminase 2 (TG2).

La LOXL2

– la caractérisation de l’impact de LOXL2 sur la formation d’hydrogels de collagène et sur l’angiogenèse dans des modèles d’angiogenèse in vitro en 3D. Ces travaux pluridisciplinaires, financés par le programme Émergence de l’UPMC, sont menés avec le groupe de Thibaud Coradin dans le LCMCP (Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris) au Collège de France. Cette étude a permis d’obtenir une gamme d’hydrogels de collagène ayant des propriétés de rigidité et de structure spécifiques, en faisant varier trois paramètres de polymérisation : le pH, la température et la concentration. Nous avons montré que LOXL2 est capable de renforcer la rigidité de ces matériaux et de modifier leurs structures. En ce qui concerne l’angiogenèse, nous avons identifié les facteurs de rigidité et de porosité importants pour la formation de capillaires. L’étude de l’impact de LOXL2 sur la formation de capillaires dans ces gels se poursuit et constitue la dernière étape pour publication de cette étude ;

– l’étude de la régulation de l’angiogenèse par la LOXL2. Nous poursuivons l’étude de la régulation de l’angiogenèse par la LOXL2 par l’analyse de : i) la fonction autonome cellulaire de LOXL2 endothéliale in vitro dans des modèles cellulaires en 3D et in vivo au cours du développement du zebrafish ; ii) la fonction non autonome cellulaire de LOXL2 extracellulaire microenvironnementale (protéine recombinante LOXL2 purifiée au laboratoire), et iii) la LOXL2 des fibroblastes activés (Cancer-associated fibroblasts, CAF) isolés à partir de biopsies de cancers du rein.

8Ces travaux permettront de confirmer si l’activité catalytique de LOXL2 connue pour favoriser le développement d’un microenvironnement fibrotique pathologique n’est pas impliquée dans la régulation de l’angiogenèse. Dans ce cas, inhiber l’activité catalytique de LOXL2 permettrait de réduire le développement d’un microenvironnement pathologique (fibrose) sans altérer le potentiel angiogénique.

La TG2

9La TG2 est à la fois une enzyme de transamidation et une protéine de la matrice impliquée dans les interactions cellule-matrice. Nous avons démontré que l’invalidation de TG2 dans les cellules endothéliales n’affecte pas le dépôt de matrice mais augmente fortement la formation des capillaires par la modulation de la voie du VEGF-165 qui se lie aux sulfates d’héparane glycosoaminoglycanes. Cette étude, soumise à publication, a permis de déterminer les mécanismes d’action de la TG2 dans l’inhibition de la réponse angiogénique au cours des pathologies cardiovasculaires ischémiques.

10L’ensemble de ces travaux permettra de caractériser l’action de protéines matricielles régulées par l’hypoxie, contribuant aux modifications du microenvironnement et impliquées dans les processus angiogéniques.

Publications

11Gauvrit S., Philippe J., Lesage M., Tjwa M., Godin I. et Germain S., « The role of RNA interference in the developmental separation of blood and lymphatic vasculature », Vascular Cell, 6(1), 2014, 9, DOI : 10.1186/2045-824X-6-9.

Besnier M., Galaup A., Nicol L., Henry J.-P., Coquerel D., Gueret A., Mulder P., Brakenhielm E., Thuillez C., Germain S., Richard V. et Ouvrard-Pascaud A., « Enhanced angiogenesis and increased cardiac perfusion after myocardial infarction in protein tyrosine phosphatase 1B-deficient mice », FASEB, 28(8), 2014, 3351-3361, DOI : 10.1096/fj.13-245753.

Le Gal L., Alonso F., Wagner C., Germain S., Nardelli Haefliger D., Meda P. et Haefliger J.-A., « Restoration of connexin 40 (cx40) in Renin-producing cells reduces the hypertension of cx40 null mice », Hypertension, 63(6), 2014, 1198-1204, DOI : 10.1161/HYPERTENSIONAHA.113.02976.

Bouleti C., Mathivet T., Coqueran B., Serfaty J.-M., Lesage M., Berland E., Ardidie-Robouant C., Kauffenstein G., Henrion D., Lapergue B., Mazighi M., Duyckaerts C., Thurston G., Valenzuela D.M., Murphy A.J., Yancopoulos G.D., Monnot C., Margaill I. et Germain S., « Protective effects of angiopoietin-like 4 on cerebrovascular and functional damages in ischaemic stroke », European Heart Journal, 34(47), 2013, 3657-3668, DOI : 10.1093/eurheartj/eht153.

Bouleti C., Mathivet T., Lapergue B., Monnot C. et Germain S., « Accident vasculaire cérébral. Protection de l’intégrité vasculaire lors de la reperfusion », Médecine/sciences, 30(6-7), 2014, 608-610, DOI : 10.1051/medsci/20143006003.

Bousquet G., Varna M., Ferreira I., Wang L., Mongiat-Artus P., Leboeuf C., de Bazelaire C., Faivre S., Bertheau P., Raymond E., Germain S. et Janin A., « Differential regulation of sunitinib targets predicts its tumor-type-specific effect on endothelial and/or tumor cell apoptosis », Cancer Chemotherapy and Pharmacology, 72(6), 1183-1193, 2013, DOI : 10.1007/s00280-013-2300-0.