Blanc SVSE 1 - Blanc - SVSE 1 - Physiologie, physiopathologie, santé publique

Péricytes et couplage stimulation-sécrétion in vivo – Peri-pulse

La vasculature hypophysaire et le pulse d'hormone: un couple solide

Ce projet concerne l'origine des pulses d'hormones hypophysaires qui contrôlent la croissance et la reproduction. Basé sur des données préliminaires suggérant un rôle de la vascularisation de l'hypophyse dans la pulsatilité hormonale et la complémentarité des 4 partenaires de notre consortium, nous explorons l'hypothèse que les péricytes, les cellules contractiles qui entourent les capillaires, seraient essentiels pour le contrôle du flux sanguin, l'apport d'oxygène et les pulses d'hormones.

Rôles des péricytes dans la pulsatilité hormonale

3 tâches spécifiques: <br /> <br />1) le développement des péricytes et leur positionnement <br /> <br />1-1) Démontrer l'organisation à grande échelle des péricytes hypophysaires et leur relation avec le réseau GH et la vascularisation. <br />Nous examinons si une relation morphologique étroite entre les réseaux de cellules endocrines et péricytes / éléments ECM peut être présente. <br /> <br />1-2) Développement de la relation réseau GH/péricytes / vaisseaux <br />Ces études nous permettront de déterminer comment des péricytes envahissent la glande pituitaire ainsi que le maillage capillaire au cours du développement précoce. <br /> <br />2) Rôle des péricytes et ECM dans le fonctionnement du réseau GH <br /> <br />2-1) Quel est le rôle des péricytes dans les changements de flux sanguin? <br />Les outils optogénétiques vont nous permettre d'identifier si les changements de débit sanguin induits par le GHRH nécessitent une régulation globale ou locale des péricytes. <br /> <br />2-2) Quel est le rôle de la matrice extracellulaire (ECM) dans le trafic des hormones sécrétées et leur capture par la vascularisation de l'hypophyse? <br /> <br />2-3) Etudes des effets de GHRH sur le trafic de l'hormone sécrétée et la perméabilité vasculaire. <br />Cet ensemble d'expériences va nous fournir des informations sur la façon dont l'hypophyse et ses réseaux cellulaires fonctionnent dans leur microenvironnement tissulaire <br /> <br />2-4) Quel est le mécanisme des effets de GHRH sur les péricytes? <br />Les résultats de ces expériences fourniront de nouvelles connaissances sur les processus de communication cellule-cellule impliqués dans le contrôle des changements de perméabilité des vaisseaux hypophysaires <br /> <br />3) péricytes, ECM et le jeûne aigu <br /> <br />3-1) Est-ce que le flux sanguin, le trafic des hormones sécrétées et la perméabilité vasculaire sont modifiés après le jeûne aigu? <br /> <br />3-2) Est-ce que ces réponses lors de stimulations GHRH impliquent les péricytes et ECM?

Un certain nombre de techniques et d'outils complémentaires sont utilisés par les 4 partenaires:
- études de développement à l'aide de modèles de souris Cre-Lox
- Imagerie cellulaire in vivo de l'hypophyse chez des souris anesthésiées
- Manipulation optogénétique de péricytes
- La microscopie électronique de l'hypophyse
- Caractérisation de la signalisation cellulaire dans les péricytes

Principaux résultats:
- Rôle de molécules de signalisation d'origine vasculaire dans la pulsatilité hormonale (PloS Biol, 2014)
- Patrons spécifiques de décharge de neurones GHRH qui contrôlent la pulsatilité GH (Sci Rep 2016)
- Pulsatilité hormonale lors de demandes physiologiques (Adv Exp Med Biol 2015.)
- Preuve de deux origines développementales des péricytes hypophysaires (ms en préparation)
- Preuve d'un rôle aigu de péricytes hypophysaires dans le contrôle de l'apport en oxygène et de la pulsatilité hormonale (ms en préparation)

Notre projet met en évidence des rôles clé de la vasculature, à savoir les péricytes dans le contrôle du métabolisme (par exemple d'apport en oxygène) et de la pulsatilité hormonale.
Les perspectives du projet en termes de pertinence clinique seront d'identifier les cibles potentielles de médicaments (par exemple des récepteurs spécifiques) qui permettraient une manipulation non-invasive des péricytes dans des conditions physiologiques et lors de maladies. Dans ce but, nous explorons actuellement quelles sont les signatures transcriptomiques des péricytes (RNAseq à partir de péricytes) lors de différentes conditions expérimentales.

1/ Giacobini et al. Plos Biology 12:e1001808, 2014
2/ Osterstock, G. et al. Sci. Rep. 6, 24394; doi: 10.1038/srep24394 (2016)
3/ Le Tissier et al. Adv Exp Med Biol. 2015;846:139-62.
Two ms in preparation

Une sécrétion hormonale finement contrôlée est essentielle pour réguler une multitude de fonctions de base de notre corps comme la croissance corporelle. Des défauts de sécrétion hormonale et de leurs rythmes sont les signatures de nombreux problèmes de santé publique (nanisme, diabètes…). Durant les 50 dernières années, un nombre impressionnant d’études a été mené pour comprendre comment ces sécrétions sont régulées (souvent dans des cellules hors de leur contexte natif) et comment les restaurer lors de désordres hormonaux. Mais, un chainon manquant reste encore non-élucidé : comment les hormones sécrétées dans le parenchyme sont captées par les capillaires fenêtrés et changent finalement les taux d’hormones circulantes ?
Dans le but d’élucider les mécanismes sous-tendant cette capture d’hormones, l’équipe de Montpellier (P. Mollard, partenaire 1) a récemment développé une technique d’imagerie cellulaire in vivo qui a permis d’imager et de quantifier ces phénomènes directement dans leur microenvironnement intact. L’application de cette approche sur l’hypophyse a révélé que la génération des pulses d’hormone GH est non seulement dépendante de l’arrangement des cellules GH en réseau 3-D, mais aussi de l’espace périvasculaire qui intervient dans la capture des hormones par les capillaires fenêtrés de l’hypophyse. De plus, cette équipe a travaillé ces 2 dernières années avec les autres laboratoires du consortium ANR proposé (Partenaire 2: R. Lovell-Badge, cellules souches et développement hypophysaire, NIMR-MRC, London; Partenaire 3: V. Prévot, relations tissus neuroendocrines/vaisseaux sanguins, INSERM-Lille; Partenaire 4: V. Goffin, Physiopathologie des hormones GH/PRL , INSERM-Paris) et a généré des résultats préliminaires qui suggèrent que les péricytes sont également des éléments clé du fonctionnement hypophysaire. En effet, i) ces péricytes sont associés avec la matrice extracellulaire (ECM) où diffusent les hormones, ii) les facteurs sécrétés sont séquestrés à proximité des péricytes, iii) ils peuvent également conduire à une contraction/dilatation du tissu hypophysaire, iv) et la manipulation optogénétique de leurs activités altère la sécrétion de GH in vivo.
Nous prévoyons maintenant d’identifier comment chacun de ces éléments du microenvironnement tissulaire (péricytes et ECM) agit individuellement/de concert dans la genèse des pulses de GH ainsi que lorsque la pulsatilité GH est altérée lors de changements rapides de prise alimentaire. Notamment, nous comptons explorer, directement in vivo et avec une résolution cellulaire, le rôle des péricytes et de l’ECM associée dans le transfert des hormones de leur sites de sécrétion jusqu’à leur capture dans la lumière des capillaires fenêtrés. Pour se faire, nous tirerons avantage des techniques et expertises complémentaires (imagerie cellulaire in vivo, outils optogénétiques, développement d’organes, caractérisation de cellules purifiées et de leurs récepteurs…) qui ont déjà été partagées par les équipes du consortium Peri-pulse pour produire les résultats préliminaires. Même si ce projet peut paraître ambitieux vu le niveau technique requis, les expertises et les équipements existent déjà suggérant que le risque d’échec est faible. De plus, tous les modèles animaux requis pour cette étude sont déjà présents dans nos laboratoires.
Les résultats générés par ce consortium devraient nous éclairer sur le rôle du microenvironnement tissulaire dans le fonctionnement du chainon manquant reliant le couplage stimulation-sécrétion très rapide à l’échelle des cellules somatotropes, aux changements beaucoup plus lents de taux sanguins de GH. En outre, notre projet devrait nous apporter des éléments d’information sur l’organisation tissulaire et le fonctionnement des péricytes, ce qui pourrait avoir des conséquences dans notre compréhension et/ou les développements de traitements de maladies d’origine endocrine.

Coordinateur du projet

Monsieur Patrice Mollard (INSERM - Institut de Génomique Fonctionnelle) – patrice.mollard@igf.cnrs.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INSERM Inserm U845 - Centre de Recherche Croissance et Signalisation
INSERM Inserm
MRC National Institute for Medical Research
INSERM INSERM - Institut de Génomique Fonctionnelle

Aide de l'ANR 500 000 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2013 - 48 Mois

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