Implication des ROS dans la régulation des dynamiques calciques locales de l’endothélium

L’endothélium est essentiel au maintien de l’homéostasie vasculaire, puisqu’il possède un rôle important dans la régulation du tonus vasculaire. Cette régulation du tonus vasculaire s’exerce par l'intermédiaire des dynamiques calciques dans les cellules endothéliales. Une perturbation dans l’homéostasie calcique endothéliale entraîne une dysfonction endothéliale. Les dysfonctions endothéliales sont associées à plusieurs pathologies du système cardiovasculaire, notamment l’hypertension et l’athérosclérose. De ce fait, il est primordial de parfaire nos connaissances sur les signalisations calciques endothéliales impliquées dans la régulation du tonus vasculaire. Dans une artère, la communication entre la cellule endothéliale et la cellule musculaire lisse est possible via des perforations de la lamina élastique interne. La structure permettant la communication se nomme projection myoendothéliale (PME). Une des dynamiques calciques endothéliales se situe dans la PME. Il s’agit des pulsars calciques qui sont caractérisés par la relâche spontanée de calcium provenant du réticulum endoplasmique par l’activation des récepteurs à l’inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3Rs). Des travaux réalisés en microscopie électronique ont montré la présence de mitochondrie à proximité de l’embouchure de PMEs. Les mitochondries font partie intégrante de l’homéostasie calcique en agissant à titre de réserve intracellulaire de calcium. De plus, elles participent à l’homéostasie cellulaire par leur production de dérivés réactifs de l’oxygène (ROS). La sensibilité des IP3Rs aux ROS implique que les ROS mitochondriaux (mROS) seraient un mécanisme de régulation local et précis pour les pulsars en modulant directement l’activité des récepteurs à l’IP3. L’objectif de notre étude était d’évaluer l’impact des mROS sur les dynamiques calciques endothéliales. Nos travaux ont montré que la chélation des ROS provenant de la mitochondrie, par le MitoTEMPO, diminue la fréquence des pulsars de 50% par rapport au contrôle et cette diminution est significative. De plus, nos travaux ont montré qu’un inhibiteur de la chaîne de transport des électrons des mitochondries (l’antimycine A) stimule la production des mROS et augmente significativement la fréquence des dynamiques calciques. Ce mémoire a mis en lumière le lien entre les mROS et les pulsars calciques, soit que les ROS mitochondriaux sont un mécanisme de régulation des pulsars. La régulation des pulsars calciques et de l’homéostasie calcique endothéliale est primordiale pour le maintien des fonctions endothéliales. Nos résultats dévoilent une nouvelle avenue potentielle dans le développement de nouvelles cibles thérapeutiques dans la prévention de la dysfonction endothéliale et, ultimement, dans la prévention de maladies cardiovasculaires, telle l’hypertension liée à la dysfonction endothéliale. The endothelium is essential for vascular homeostasis through its important role in the regulation of vascular tone. This regulation is exerted via endothelial intracellular calcium dynamics. Disturbance in endothelial calcium homeostasis leads to endothelial dysfunction which is associated with several cardiovascular pathologies, including hypertension and atherosclerosis. Therefore, it is essential to strengthen our understanding of endothelial calcium dynamics involved in the regulation of vascular tone. In arteries, communication between endothelial cells and smooth muscle cells is possible via fenestrations through the internal elastic lamina. The structure allowing this communication is called myoendothelial projection (MEP). The calcium pulsar is an endothelial calcium transient that is localized within these MEPs. Pulsars have been characterized and results from the spontaneous release of calcium from the endoplasmic reticulum upon the activation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptors (IP3R). Electron microscopy images has shown the presence of mitochondria at the cleft of MEPs. Mitochondria have an important role in the calcium homeostasis and constitute an important intracellular source of calcium. In addition, they are involved in cellular homeostasis with their production of reactive oxygen species (ROS). IP3R’s sensitivity to ROS imply that mitochondrial ROS (mROS) could be part of a precise and local regulation mechanism for pulsars by modulating IP3Rs activity. The main objective of our study was to evaluate the impact of mROS on endothelial calcium dynamics. Our study has shown that mROS chelation, with MitoTEMPO, significantly reduced pulsar’s frequency. Furthermore, our work shows that an inhibitor of the mitochondria electron transport chain (antimycin A) stimulates mROS production and therfore significantly increases the frequency of calcium dynamics. Our work highlighted the link between mROS and calcium pulsars, that is mitochondrial ROS are a pulsar’s regulation mechanism. Regulation of calcium pulsars and endothelial calcium homeostasis is essential for the maintenance of endothelial functions. Our results unveils a potential new avenue in the development of new therapies in the prevention of endothelial dysfunction and, ultimately, of cardiovascular diseases, such as hypertension associated with endothelial dysfunction.

Keyphrases: Endothélium, Calcium, Stress oxydant, Artère, Mitochondrie, Mitochondria, Dérivés réactifs de l’oxygène, Calcium, Endothelium, Oxidative stress, Artery, Mitochondria, Reactive oxygen species (ROS)