Identification de nouveaux mécanismes régulateurs des pulsars calciques endothéliaux d’artères mésentériques de souris

L’endothélium constitue un élément primordial dans le maintien de l’homéostasie vasculaire en contrôlant plusieurs fonctions comme le tonus vasculaire. Le contrôle de l’état contractile du muscle lisse vasculaire par l’endothélium est multifactoriel. Notons parmi ces nombreux mécanismes la génération du monoxyde d’azote (NO) identifié comme étant un puissant vasodilatateur ou les facteurs hyperpolarisants dérivés de l’endothélium (EDHF)  qui favorisent également la relaxation du muscle lisse sous-jacent. De façon intéressante, ces mécanismes impliqués dans les différentes fonctions endothéliales sont fortement dépendants des concentrations intracellulaires en calcium (Ca2+). Par ailleurs, une altération des dynamiques calciques endothéliales est dénotée en présence de dysfonction endothéliale associée à diverses pathologies telles que l’hypertension artérielle (HA). De ce fait, il est impératif de parfaire notre compréhension des dynamiques calciques endothéliales. Les études des 10 dernières années ont permis de mettre en lumière l’existence de signalisations calciques locales qui présentent un avantage considérable en termes de ciblage de fonctions spécifiques. Au sein de l’endothélium, une signalisation calcique locale nommée pulsars calciques a été décrite au niveau des projections myoendothéliales (PME) d’artères mésentériques de résistance de souris. Les pulsars calciques sont une libération de Ca2+ limitée, spontanée et oscillatoire provenant des récepteurs à l’IP3 (IP3R) localisés sur réticulum endoplasmique plongé dans cette PME. Cette structure anatomique est d’intérêt particulier puisqu’elle constitue le seul lieu de contact entre les cellules endothéliales (CE) et les cellules musculaires lisses (CML) de la paroi vasculaire. Il est maintenant reconnu dans la littérature que la PME constitue un microdomaine de signalisation où cohabitent signalisations calciques locales et effecteur dépendants du Ca2+ impliqués dans la régulation de l’état contractile des CMLs tels que les canaux potassiques dépendants du Ca2+ (KCa). L’activation des KCa engendre l’hyperpolarisation de la CE qui est transmise aux CMLs de façon à favoriser leur relaxation.  Nonobstant l’identification de voies de signalisation activées par les pulsars calciques, notre compréhension des mécanismes qui régissent la stochasticité des pulsars calciques restait  à établir. Par ailleurs, des études précédentes du laboratoire ont mis en relief une altération des dynamiques des pulsars calciques en condition pathologique d’HA. Il était donc nécessaire de mieux comprendre les mécanismes qui contrôlent les pulsars calciques en condition physiologique afin de pouvoir identifier éventuellement la provenance de ces altérations pathologiques. Dans le cadre de cette thèse, le rôle potentiel de deux mécanismes de régulation a ainsi été évalué. Dans la première étude, il a été possible de démontrer que CaMKII, une kinase reconnue pour son rôle à titre de décodeur d’oscillations calciques, est impliquée dans une boucle de rétroaction négative des pulsars calciques. En effet, son inhibition produit un recrutement de sites actifs de pulsars suggérant que CaMKII peut contrôler négativement le nombre de sites présentant des pulsars calciques. Nous avons également démontré que ce contrôle provient de l’effet de CaMKII sur les l’IP3Rs. Dans la deuxième étude, nous avons évalué l’implication de la mitochondrie qui est reconnue pour agir à titre de barrière calcique dans différents types cellulaires. Nous avons tout d’abord démontré que la mitochondrie présente une localisation préférentielle à l’embouchure de la PME.  Par ailleurs, nous avons démontré que le contrôle de la mitochondrie sur la dynamique des pulsars calciques est multifactoriel en étant impliqué dans la dispersion des pulsars ainsi qu’en régulant la nature de l’activité calcique dans la PME. Ces deux mécanismes ont été étudiés en condition physiologique sans stimulation des pulsars calciques démontrant ainsi le rôle de ces derniers en condition basale. Ainsi, cette thèse a permis de combler un vide dans la littérature en termes de connaissances sur les mécanismes qui régissent les pulsars calciques endothéliaux. Ces études permettront de fournir des pistes potentielles à évaluer dans le cadre de dysfonction endothéliale associée à une altération des dynamiques calciques intracellulaires.

Keyphrases: Endothélium vasculaire, Projection myoendothéliale, Calcium, Pulsar calcique, Tonus vasculaire, CaMKII, Mitochondrie