Pharmacotherapies for improving Arterial STructure-function in pathological conditions related to Elastic fiber alterations – PASTE

Les fibres élastiques (90% d'élastine (Eln) + 10% de microfibrilles) sont des composants essentiels des tissus extensibles, comme les vaisseaux sanguins. Les fibres élastiques vasculaires, produites par les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV), procurent l'élasticité aux artères et contribuent de manière majeure à l'hémodynamique et la perfusion tissulaire normales. Malheureusement, leur production s'arrête avant l'âge adulte, et elles subissent des processus dégradatifs enzymatiques et mécaniques au cours du vieillissement normal ou dans des maladies, génétiques (Syndrome de Williams-Beuren - SWB ou la Sténose SupraValvulaire Aortique - SVAS, liés à une déficience hétérozygote du gène de l’élastine - ELN+/-) ou non (Syndrome d'Apnées Obstructives du Sommeil - SAOS, dont la caractéristique la plus délétère est l’hypoxie intermittente - HI). Toutes ces situations induisent une rigidification artérielle, une dysfonction cardiovasculaire, une hémodynamique altérée et des troubles de la perfusion des organes.
PASTE est un projet préclinique visant à évaluer et comparer, dans les mêmes modèles pathologiques, le potentiel pharmacothérapeutique de trois candidats susceptibles de régénérer les artères (minoxidil, extrait d'aneth et protéine synthétique élastique), qui stimulent la synthèse, limitent la dégradation des fibres élastiques et améliorent l'élasticité artérielle dans des contextes physiopathologiques différents. Notre but est d'identifier le traitement le plus efficace pour chacune des pathologies étudiées dans une perspective translationnelle.
Les effets bénéfiques des traitements seront d'une part comparés in vivo et ex vivo dans deux modèles : i) les souris génétiquement déficientes pour l'élastine (Eln+/-, et leurs témoins Eln+/+, pour SWB / SVAS) et ii) les souris C57Bl6/J exposées à l'hypoxie intermittente (HI, et leurs témoins normoxiques, pour le SAOS). Ces deux modèles, disponibles au laboratoire HP2, reproduisent en bonne partie les anomalies des fibres élastiques, la rigidification artérielle et la dysfonction cardiovasculaire des patients SWB / SVAS et SAOS. Ces études seront menées sur des souris mâles et sur des femelles adultes. Sur ces animaux traités ou non, les paramètres structuraux de l'aorte (dimensions, dégradations dans les parois, production et l'organisation structurale des fibres élastiques) seront mesurés par tomographie 3D à rayons X synchrotron. Les paramètres physiologiques et mécaniques de l'aorte et du cœur seront comparés : pression artérielle, flux de la microcirculation, flux sanguin d'éjection, dimensions et compliance aortique et cardiaque, dimensions et mécanique de l'aorte isolée. Pour anticiper le transfert à l’humain, le projet PASTE mettra aussi en place une investigation de l'impact des composés évalués in vitro, sur cultures de CMLV de souris et humaines modèles correspondant aux situations physiopathologiques. Les activations/inactivations géniques (RNAseq) induites par les trois composés seront étudiées : i) sur cultures de CMLV aortiques de souris C57Bl6/J et humaines exposées ou non à l'HI, ii) sur cultures de CMLV de souris Eln+/- ou humaines (rendues déficientes pour le gène ELN par technique CRISPR/Cas9), et leurs témoins. L'impact des trois composés sur les voies de signalisation connues ou suggérées par les expériences de RNAseq sera étudié sur les CMLV humaines ELN+/- ou exposées à l'HI in vitro, et leurs témoins.
Le but du projet sera atteint si nous identifions à la fois l'impact bénéfique sur la structure-fonction artérielle d'au moins une des trois pharmacothérapies dans chaque situation pathologique étudiée, et que nous mettons en évidence les voies spécifiques par lesquelles cette action s'exerce. Nous pourrons alors proposer une stratégie pour de futurs essais cliniques avec les responsables du Centre d'Investigation Clinique (unité de pharmacologie clinique) et du département des essais cliniques SAOS/HI du CHU de Grenoble -UGA, qui participent à PASTE.