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115 | 2016
Annuaire du Collège de France 2014-2015
Résumé des cours et travaux 115e année
VII. Équipes accueillies

Contrôle moléculaire du développement neuro-vasculaire

CIRB
Isabelle Brunet
p. 887-890

Texte intégral

   

Responsable : Isabelle Brunet

Recherche

1Au cours du développement, un réseau complexe d’axones et de vaisseaux sanguins se met en place de façon extrêmement précise grâce à des molécules leur permettant de s’orienter dans l’organisme. De nombreuses études ont établi que les artères guident les axones des neurones post-ganglionnaires sympathiques vers leurs cibles qui sont les cellules musculaires lisses (CML) de différents organes du corps. Cependant, les artères sont elles-mêmes des cibles innervées par des terminaisons sympathiques qui vont participer au contrôle de la pression artérielle. L’innervation des artères est physiologiquement importante car elle contribue à la réponse au stress, au maintien du flux sanguin dans les organes internes et à la régulation de la pression artérielle.

2Quels sont les signaux moléculaires impliqués dans le guidage des neurones sympathiques afin de permettre l’innervation des artères et l’établissement de connections fonctionnelles ? Nous avons identifié deux régulateurs de l’innervation artérielle, la nétrine-1 et l’ephrine-A4, et leurs récepteurs respectifs DCC et EPHA4. L’inactivation de la nétrine-1 et d’ephrine-A4 amène respectivement une perte ou un excès d’innervation artérielle. Nous avons donc développé des modèles murins afin d’inactiver spécifiquement ces molécules dans les artères ou dans les neurones sympathiques et de permettre pour la première fois d’étudier l’impact de l’innervation sympathique sur les grandes fonctions artérielles comme la vasomotricité et l’hypertension, et plus généralement dans la physiologie et physiopathologie cardio-vasculaire (artériogénèse et artériopathies).

Nétrine-1 régule le développement et la maturation de l’innervation artérielle

3L’expression sélective de la nétrine-1 dans les artérioles au moment où l’innervation s’établit amène à formuler l’hypothèse qu’elle pourrait jouer un rôle attractif sur les axones sympathiques et contrôler l’innervation artérielle en attirant les axones vers les CML.

4Afin de tester cette hypothèse, nous avons inactivé sélectivement la nétrine-1 dans les CML des artères. Nous avons généré des souris Ntn-1Fl/Fl dont l’exon 3 de nétrine-1 contenant l’ATG a été floxé, produisant un allèle muté (collaboration avec H. Elztschig, Denver), croisées avec la lignée SM22:Cre afin d’inactiver nétrine-1 dans les CML. L’inactivation de nétrine-1 n’était que partielle et le taux d’expression de nétrine-1 était diminué de 50 % par rapport aux souris contrôles. Néanmoins, l’inactivation de la nétrine-1 i) spécifiquement dans les CML, ou ii) par l’analyse de souris nétrine-1 lacZ+/-, provoque une perte significative de l’innervation artérielle à P2 (jour post-natal 2, auquel nous avons établi que l’innervation artérielle est initiée). Enfin, pour bloquer l’expression de la nétrine-1 au moment de l’innervation, l’injection d’un anticorps bloquant la nétrine-1 à P1 et P2 a encore révélé une diminution significative de l’innervation artérielle. Ces trois approches montrent donc une diminution significative de l’innervation artérielle, suggérant que la nétrine produite par les CML artérielles à P2 contrôle l’innervation. Le défaut de l’innervation artérielle est sélectif puisque ni la paroi artérielle, ni les CML, ni les axones sympathiques ne sont affectés.

5L’injection intra-péritonéale de cellules infectées par un lentivirus codant pour la nétrine-1 ou une molécule contrôle (néomycine) montre que l’expression ectopique de nétrine-1 provoque une arborisation ectopique des axones sympathiques. Enfin, des co-cultures en gel de collagène de ganglions sympathiques avec des artères mésentériques issues d’animaux sauvages ou nétrine-1+/LacZ montrent que les axones sympathiques sont attirés par les artères sauvages, mais pas par les artères des animaux hétérozygotes. En revanche, la présence de nétrine-1 dans des cultures d’axones sympathiques n’a aucun effet sur la survie des neurones ou le branchement des axones. L’ensemble de ces résultats suggère que la production de nétrine-1 par les CML artérielles attire les axones sympathiques et contrôle l’innervation artérielle.

6Nous avons ensuite montré la présence du récepteur DCC qui lie nétrine-1 sur les axones sympathiques in vivo et sur des cônes de croissance in vitro. L’injection d’anticorps bloquant le récepteur DCC diminue également l’innervation des artères. L’inactivation de DCC dans les axones sympathiques grâce à la lignée TH:CreERT2 et les DCC Flox a pour résultat une innervation artérielle diminuée. La mise en place de l’innervation implique donc nétrine-1 et son récepteur DCC.

7Nous avons alors regardé si la diminution de l’innervation artérielle persistait à l’âge adulte chez les souris nétrine-1 F/F SM22 Cre : l’innervation est drastiquement réduite, voire absente, dans les artères de résistance.

8La microscopie électronique à transmission a révélé que la densité de varicosités synaptiques est réduite et que les contacts synaptiques sont réduits en taille. Pour déterminer si ce phénotype anatomique avait des conséquences fonctionnelles et physiologiques, nous avons testé la perfusion de la patte par laser Doppler chez la souris anesthésiée. Nous avons montré, en collaboration avec Bernard Levy à l’Institut des vaisseaux et du sang, que les souris nétrine-1F/F SM22Cre adultes sont déficientes pour la vasoconstriction. Une conséquence fonctionnelle de ce défaut de vasoconstriction est que ces souris perdent leur thermorégulation : la température corporelle des souris sauvages soumises à un stress par le froid (4 °C) se maintient alors que celle des souris déficientes pour nétrine-1 est en chute constante.

9L’ensemble de ces données révèle un rôle nouveau pour nétrine-1 et son récepteur DCC et les identifie comme les premiers facteurs régulant le développement et la maturation de l’innervation artérielle par le système sympathique.

Rôle de l’éphrine-A4 et de son récepteur EPHA4 dans l’innervation artérielle et l’hypertension

10Nous avons déterminé que les souris EPHA4 -/- présentent une hyper-innervation au cours du développement qui perdure à l’âge adulte et qu’une conséquence physiologique de cela est une vasoconstriction significativement plus importante des artères cutanées, visible en Doppler lorsque la température corporelle diminue chez la souris anesthésiée. L’inactivation spécifique d’EPHA4 dans les neurones sympathiques par un croisement des souris EPHA4 Flox et TH:CreERT2 a été effectuée et nous déterminons actuellement quelle est la conséquence anatomique de cette inactivation. Les résultats préliminaires indiquent que le phénotype d’innervation artérielle est identique à celui observé chez les souris EPHA4 -/-. En parallèle, nous menons une étude de la pression artérielle chez ces animaux, notamment par télémétrie, afin de déterminer si ces souris présentent une hypertension. Dans l’affirmative, les souris EphrinA4 -/- et EPHA4 -/- pourraient constituer un modèle murin pour l’étude de l’hypertension artérielle d’origine sympathique.

11J’ai pris contact avec l’équipe de Xavier Jeunemaitre au PARCC et nous avons établi une collaboration afin de rechercher dans des banques de données de patients hypertendus si certains présentent des mutations pour éphrineA4 et EPHA4. Une perspective de ce travail est que le blocage de l’éphrineA4 pourrait constituer une approche pour traiter l’hypertension artérielle chronique et résistante aux traitements. Des essais cliniques chez certains de ces patients par dénervation rénale montrent une baisse de la pression artérielle ; le blocage de l’éphrineA4 pourrait constituer une nouvelle approche thérapeutique.

Publications

12Aspalter I.M., Gordon E., Dubrac A., Ragab A., Narloch J., Vizán P., Geudens I., Collins R.T., Franco C.A., Abrahams C.L., Thurston G., Fruttiger M., Rosewell I., Eichmann A. et Gerhardt H., « Alk1 and Alk5 inhibition by Nrp1 controls vascular sprouting downstream of Notch », Nature Communications, 2015, vol. 6, 7264, DOI : 10.1038/ncomms8264.

Brunet I., Gordon E., Han J., Cristofaro B., Broqueres-You D., Liu C., Bouvrée K., Zhang J., Del Toro R., Mathivet T., Larrivée B., Jagu J., Pibouin-Fragner L., Pardanaud L., Machado M.J.C., Kennedy T.E., Zhuang Z., Simons M., Levy B.I., Tessier-Lavigne M., Grenz A., Eltzschig H. et Eichmann A., « Netrin-1 controls sympathetic arterial innervation », The Journal of Clinical Investigation, 124(7), juillet 2014, 3230-3240, DOI : 10.1172/JCI75181.

Eichmann A. et Brunet I., « Arterial innervation in development and disease », Science Translational Medicine, 6(252), septembre 2014, 252ps9, DOI : 10.1126/scitranslmed.3008910.

Fortuna V., Pardanaud L., Brunet I., Ola R., Ristori E., Santoro M.M., Nicoli S. et Eichmann A., « Vascular Mural Cells Promote Noradrenergic Differentiation of Embryonic Sympathetic Neurons », Cell Reports, 11(11), juin 2015, 1786-1796, DOI : 10.1016/j.celrep.2015.05.028.

Rama N., Dubrac A., Mathivet T., Ní Chárthaigh R.-A., Genet G., Cristofaro B., Pibouin-Fragner L., Ma L., Eichmann A. et Chédotal A., « Slit2 signaling through Robo1 and Robo2 is required for retinal neovascularization », Nature Medicine, 21(5), mai 2015, 483-491, DOI : 10.1038/nm.3849.

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Pour citer cet article

Référence papier

Annuaire du Collège de France 2014-2015. Résumé des cours et travaux 115e année, Paris, Collège de France, novembre 2016, p. 887-890. ISBN 978-2-7226-0453-7

Référence électronique

Isabelle Brunet, « Contrôle moléculaire du développement neuro-vasculaire », L’annuaire du Collège de France [En ligne], 115 | 2016, mis en ligne le 22 juin 2018, consulté le 23 juillet 2018. URL : http://journals.openedition.org/annuaire-cdf/12605

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Droits d’auteur

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