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Tissu adipeux viscéral et pathologie vasculaire

Mécanismes ?

Plus inflammatoirePlus riche en macrophages

TAVDrainage par le système porte

↑AGL

↑ exposition et sensibilité aux glucocorticoïdes

− adipokines délétères↓ adiponectine

Tissu adipeux viscéral (TAV)

caractéristiques physiopathologiques

� Lien épidémiologique fort entre TAV et maladies

cardiovasculaires

� Particularités physiopathologiques du TAV

Caractéristiques fonctionnelles du TAE et pathologie vasculaire

• Activité lipolytique importante– Source d’acides gras en

réponse à la dépense énergétique du myocarde (notamment en cas d’ischémie)

• Importante source de molécules bioactives– Fonction

endocrine/paracrine– Effet local

Sacks et al, Am Heart J, 2007

Capacités sécrétoires du TAE

• Mazurek et collaborateurs, (Circulation 2003, 108 :

2460)

– Comparaison TA épicardique et sous cutané

– Coronariens lors d’un pontage (n=42 age 65 ± 10

ans)

– � Macrophages

– �MCP1, IL-1β, IL6, TNFα ( ARN et protéine)

– �40% adiponectine TA épicardique des patients

TaqMan RT PCR

Elisa

Identification Infiltrats cellulaires dans le TAE

Pathogénèse du TAE ?

• 27 Patients ( 25 – 65 ans)

- 12 non coronariens NCAD : pathologie valvulaire

- 15 coronariens CAD : pontage coronarien

• Prélèvements de tissu adipeux épicardique (TAE) et sous-cutané (TAS)

• 2 approches

– Approche pangénomique puis Etude en PCR et immunohistologie des gènes potentiellement importants

– Etude des produits de sécrétion à partir d’explants Dutour et al, J Clin Endocrinol Metab, 2010

Surexpression de la phospholipase sPLA2-IIA dans le TAE des coronariens

La surexpression de sPLA2-IIA dans le TAE s’accompagne d’une augmentation de la sécrétion de cette phospholipase.

Rôle de sPLA2-IIA

• sPLA2-IIA : phospholipase, présente dans les lésions d'athérosclérose

• Rôle crucial dans des cascades enzymatiques pro-inflammatoires

• Facteur indépendant de risque cardiovasculaire qui prédit le risque d’évènements CV

• Souris transgéniques avec surexpression de sPLA2-IIA développent significativement plus d’athérosclérose que les souris contrôlesIvandic et al, Arterioscler Thromb Vasc Biol, 1999

Menschikowski,et al, Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2000

Kugiyama et al, Circulation, 1999

Autres facteurs modifiés dans le TAE de patients coronariens

• Adrénomédulline• Angiotensinogène• FABP4 (fatty acid binding protein 4),• Résistine, Visfatine, Omentine, • PAI1, tPA

Ouwens et al, J Cell Mol Med, 2010Silaghi et al, Am J Physiol Endocrinol Metab, 2007Vural et al, Cardiovasc Pathol, 2008

Lien TA périvasculaire et pathologie vasculaire ?

Ishikawa et al, Virchows Arch,1997Ishiiet al, J Pathol, 1998

• Arguments indirects– Absence de lésions

coronaires dans les segments artériels intramyocardique chez le lapin avec régime riche en cholestérol

– Absence de lésions coronaires dans les segments artériels intramyocardiques (pont musculaire myocardique)

Lien TA périvasculaire et pathologie vasculaire ?

• Arguments directs concernant le rôle des cytokines pro-inflammatoires:– Effet de l’IL -1β périvasculaire (in vivo, porc)

– Effet des produits de sécrétion (MCP1) du TA périvasculaire sur le chimiotactisme

– Nombre de macrophages du TA périvasculaire varie en fonction des caractéristiques de la plaque

�IL -1β entraîne un épaississement de l’intima�Une réponse vaso-spastique à l’histamine�Ces effets sont abolis par Ac anti IL-1β ou anti PDGF

Shimokawa H et al 1996

Effet de l’IL -1 β périvasculaire (in vivo, porc)

Artère coronaire disséquée et entourée de coton + bille avec IL -1β

4 semaines après : coronarographie, études des réponses vasomotrices et études histologiques

Lien TA périvasculaire et pathologie vasculaire ?

• Arguments directs concernant le rôle des cytokines pro-inflammatoires:– Effet de l’IL -1β périvasculaire (in vivo, porc)

– Effet des produits de sécrétion du TA périvasculaire sur le chimiotactisme

– Nombre de macrophages du TA périvasculaire varie en fonction des caractéristiques de la plaque

Effets des produits de sécrétion du TA périvasculaire sur le chimiotactisme

• Etude de la migration leucocytaire in vitro par par Transwell®

• Médié par IL-8 et MCP-1

N=4

Henrichot et al, Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2005

Lien TA périvasculaire et pathologie vasculaire ?

• Arguments directs concernant le rôle des cytokines pro-inflammatoires:– Effet de l’IL -1β périvasculaire (in vivo, porc)

– Effet des produits de sécrétion (MCP1) du TA périvasculaire sur le chimiotactisme

– Nombre de macrophages du TA périvasculaire varie en fonction des caractéristiques de la plaque

Marquage des macrophages CD 68

Plaque d’athérome

à cœur lipidique

Plaque d’athérome

fibrocalcique stable

contrôle

Lien TAPV et vasomotricité

• Travaux de Gao YJ, 2005, 2006, 2007• TAPV a des propriétés vaso-relaxantes qui

disparaissent en cas d’obésité• Relaxation endothéliale dépendante d’anneau

aortique de rat en présence/absence de TAPV• TAPV sécrète un facteur transférable (nommé ADRF)

qui entraîne une vasodilatation endothéliale dépendante.

• Ce facteur diminue la réponse aux agents vasoconstricteurs et stimule la libération de NO par l’endothélium

Lien TAE et vasoréactivité coronaire ?

• Hypothèse : Est-ce que le TAE pourrait influencer de manière précoce le processus d’athérogénèse?

• Etudier s’il existe un lien entre volume de TAE et vasoréactivité coronaire chez des volontaires sains sans facteur de risque cardiovasculaire

Gaborit et al, Obesity, 2011

Vasoréactivité coronaire

• Une des premières étapes de l’athérosclérose – Dysfonction endothéliale– Altération de la vasoréactivité du vaisseau

coronaire

• Ces deux éléments sont liés au pronostic cardiovasculaire

Zeiher et al, Circulation, 1991

Schachinger et al, Circulation, 2000

Vasoréactivité coronaire et pronostic cardiovasculaire

Schachinger et al, Circulation, 2000

Ach induced

VasoreactivityCOLD PRESSOR TEST

CPT

Flow dependent

dilation

Nitroglycerin induced

Vasodilation

PET study

αααα2A

αααα2A

αααα2C

αααα2A

αααα2A

Anxiolysis

αααα2B

αααα2B

X

αααα2B

X

Le Cold pressor test : un test sympathique

Endothelial Cell

Vascular Smooth Muscle Cells

Blood Flow

Agonist Stimulated

Ca+2

L-arginine L-Citrulline + NONADPH

eNOS

G C

Vasoconstriction Vasorelaxation

GTP

cGMP

Le Cold pressor test Vasoréactivité dépendante de l’endothelium

Rc α Adrénergique

Le Cold pressor test : un test sympathique

↑ FC, ↑ PA

↑ consomma*on en O2 du myocarde

Réponse au CPT dépend de l’intégrité de l’endothélium

�Endothélium sain

↓ Résistances vasculaires coronaires et ↑ flux myocardique

VASODILATATION coronaire

�Endothélium pathologique

↑ Résistances vasculaires coronaires et ↓ flux myocardique

VASOCONSTRICTION coronaire

Moyens

Cold pressor test (CPT)

IRM ciné du sinus coronaire

Evaluation de la vasoréactivité coronaire

?

Système de physiologie intégrée

Le sinus coronaire

Hood WB, Heart 1968

• Le sinus coronaire draine 96% de la totalité du flux myocardique

• � Coronary Sinus flow = global myocardial blood flow (MBF)

Population

• Bien caractérisée– Absence de FRCV

ou de traitement– Mais 9 volontaires

HDL < 0.40g/L– 3 TT > définition

IDF (80 F; 90 H)

Paramètres clinico-biologiques

N=30

Age (années) 21.9 ± 0.8

Sex ratio 1

IMC (kg/m2) 21.3 ± 0.4

Tour de taille (cm) Hommes 79 ± 2Femmes 67 ± 1

TG (g/L) 0.67 ± 0.04

HDL (g/L) 0.55 ± 0.03

HOMA IR 1.54 ± 0.16

Adiponectine (µg/mL) 7.74 ± 0.94

CRP us (mg/L) 2.53 ± 0.76

Mesure du flux dans le sinus coronaire

Endocarde Epicarde

Délimitation

des contours endo et épicardiques

Obtention de la masse myocardique

=LV mass

Argus flow

Méthode de Simpson • Myocardial blood flow (MBF) (mL/g/min)

▫ Anterograde flow x heart rate/LV mass

• CV resistance (mmHg/g/mL):

▫ Mean blood pressure/MBF

• Rate pressure product (RPP):

▫ Systolic blood pressure x Heart rate

• ∆MBF = MBFCPT – MBFrest

Variabilité de la mesure

• Mesure TAE– Variabilité intraobservateur : 1.9 % (CV)– Variabilité interobservateur : 4.5 % (CV)

• Mesure du CPT (Bland Altman)Repos CPT

Population Fonction cardiaque et Tissu adipeux

Paramètres de la fonction cardiaque N=30

Volume Fin diastole (mL) 134 ± 33

Volume Fin systole (mL) 49 ± 16

Volume de battement (mL) 83 ± 21

Débit cardiaque (mL/min) 9.7 ± 4.1

FEVG (%) 63 ± 1

Masse myocardique (g) 100 ± 28

Quantité de graisse ectopique

Volume de TAE (mL) 54 ± 4

Paramètres hémodynamiques avant /pendant CPT

Rest CPT P (Paired t-test)

HR (beats/min)= FC 66 ± 10 87 ± 17 <0.0001

SBP (mmHg) = TAS 114 ± 9 129 ± 12 <0.0001

DBP (mmHg) = TAD 70 ± 9 84 ± 12 <0.0001

RPP mmHg.min-1 7562 ± 1461 11010 ± 3222 < 0.001

CVR mmHg.mL-

1.min.g (mean BP/MBF)

135 ± 72 100 ± 42 0.0006

Tolérance : tous les volontaires sains ont supporté le CPT

Paramètres de flux myocardique

• MBF repos :– 0.81 ± 0.37 mL/min/g

• MBF CPT– 1.24 ± 0.56 mL/min/g

• 2 réponses paradoxales – Delta MBF= -15 et -19

%– Etude de leurs

caractéristiques• Volume de TAE +

élevé 84 et 101 mL

Grande variabilité de réponse au CPT

Littérature : PET

MBF rest (mL/min/g) MBF stress (mL/min/g)

Schwitter, 2000 0.73 ±±±± 0.15 3.16 ±±±± 1.05 (dip)

Koskenvuo, 2001

0.65 ±±±± 0.20 1.78 ±±±± 0.72 (dip)

Koskenvuo, 2001

0.89 ±±±± 0.21 1.56 ±±±± 0.42 (CPT)

Schindler, 2005 0.70 ±±±± 0.18 1.25 ±±±± 0.36 (CPT)

Siegrist, 2006 0.91 ±±±± 0.15 1.26 ±±±± 0.07 (CPT)

Alexanderson,2008

0.57 ±±±± 0.14 0.88 ±±±± 0.26 (CPT)

Cette étude 0.81 ± 0.37 1.24 ± 0.56 dip : dipyridamole

Lien TAE et fonction endothéliale coronaire

-50

Analyse Univariée/ Multivariée

• Analyse univariée– ∆MBF non lié à l’age, sexe, tour de taille, BMI,

paramètres glucidiques ou lipidiques

• Analyse multivariée• 2 facteurs indépendamment liés à ∆MBF

(r2=0.34, p<0.05)– Volume TAE– Adiponectine

• Lien persiste après ajustement pour ∆FC fréquence cardiaque (r2=0.24, p=0.04)

Conclusion étude/ Perspectives• Cette étude montre qu’une augmentation de

TAE est associée à une diminution de la vasoréactivité coronaire sympathique dépendante au CPT

• Le TAE interviendrait à un stade très précoce de l’athérogénèse (dysfonction endothéliale)

• Mécanismes ?

Hypothèses mécanistiques

TAE

Prolifération des cellules

musculaires lissesAcquisition d’un phénotype

proadhésif et procoagulant

Des cellules endothéliales

Remodelage Vasculaire

Transition d’un phénotype

contractile vers un phénotype

sécréteurActivation du système

Monocyte Macrophage

Diminution production

endothéliale de NO

Produits de sécrétion

-IL6, IL8, TNFα, PAI-1, sPLA-2

-Adipocyte derived Relaxing Factor

Lien caractéristiques fonctionnelles TAE et athérogénèse?

Etude de Karastergiou et collaborateurs

• Population– Groupe CAD (coronariens) n=62– Groupe non coronariens (contrôle) n=32– Sous groupes en fonction du BMI

Cytokines détectées dans explants de TAE

Cytokines sécrétées par TAE induisent adhésion des cellules monocytaires aux cellules

endothéliales

↑ 15 %

Cytokines sécrétées par TAE induisent modification des molécules d’adhésion

X 2.8

C

Migration des THP-1 sur membrane de polycarbonate (HUVEC)

référence

63 %

112 %

B. Variation de l’expression des mRNA de molécules d’adhésion dans des

HUVEC après 12h de conditionnement avec des explants de TAE

C. Migration des cellules THP-1 en réponse aux produits de sécrétion du

TAE

Objectif: Déterminer si la présence ce tissu adipeux inflammatoire en périvasculaire est suffisant pour déclencher une dysfonction

endothéliale et l’athérosclérose

Outil: Transplantation de tissu adipeux riche en macrophages au niveau de l’artère carotide commune de souris Apo E -/-

I- Le tissu adipeux inflammatoire périvasculaire augmente l’athérosclérose

locale ?Donneur

Receveur

60 mg TAV épididymal 60 mg TA-SC inguinal

ACCD

ACCD

ACCD

Receveur Receveur

4 Semaines sous normal diet (5% de graisse) puis 4 semaine sous western diet (41% de graisse)

Sacrifiées à 8 semaines

Apo E -/- Apo E -/-Apo E -/-

• Corps fixé dans du formaldéhyde• Arbre artériel disséqué et placé dans l’éthanol 70%• Marquage des Artères Carotides Communes Droites (ACCD) à l’oil-

red-O• Quantification par section (3 aires de l’AC)• Images analysées par Image-Pro Plus software

I- Le tissu adipeux inflammatoire périvasculaire augmente l’athérosclérose

locale

TAV TA sscut

Pas de TA

Quantification

(n=5) (n=4) (n=5)

Le tissu adipeux périvasculaire Viscéral est à l’origine des lésions au niveau de l’ACCD

I- Le tissu adipeux inflammatoire périvasculaire augmente l’athérosclérose

locale

ACC

Receveur

ACC

Receveur

60 mg TAV épididymal

Donneur

60 mg TA-SC inguinal

n=9 Apo E-/- n=9 Apo E-/-

ieImmunohistochim

ie• Prélèvement histologique: Sections d’artères carotides

• Coloration à l’hematoxyline & eosin (H&E)

• Pas de différence significative dans la surface médiale268,902±28,899µm² vs. 227,649±26,969µm² p=NS

• Pas de différence significative du poids corporel29,9±0,6 g vs. 30,3±0,5 g p=NS

• Pas de différence significative de l’insuline à jeun1,5±0,8 ng/mL vs. 1,0±0,3 ng/mL p=NS

• Pas de différence significative du glucose à jeun115,8±15,1 mg/dL vs. 127,5±13,5 mg/dL p=NS

I- Le tissu adipeux inflammatoire périvasculaire augmente l’athérosclérose

locale

TA-SC TAV

Taille lésion: 152,446±46.691μm²Taille lésion: 5349±3617μm² p<0,008

Ratio intima/média: 0,6±0,2Ratio intima/média: 0,02±0,01 p<0,02

• MCP-1: Marqueur d’effets vasculaires défavorables→ quantification de MCP-1 circulant (8 weeks PO)TAV > TA-SC 66,0±5,6 pg/mL vs. 46,7±2,0 pg/mL; p<0,006TA-SC = NT 48,9±5,1 pg/mL vs. 46,7±2,0 pg/mL; p=NSTAV > NT 66,0±5,6 pg/mL vs. 48,9±5,1 pg/mL; p<0,05

• Analyses des artères carotides par immunohistochimie avecm.e.e. de macrophages et de fibine montrent:

-Surface occupée par M φ TAV > TA-SC 41,7±14,6 µm² vs 4,6±0,9 µm² ;p<0,05

-Déposition de fibrine TAV > TA-SC 24.610±7474 µm² vs. 2903±2698µm²; p<0,05

II- Le tissu adipeux viscéral périvasculaire augmente le MCP-1 dans le sérum et déclenche

une formation de lésion plus compliquée

Le tissu adipeux viscéral induit une augmentation de sécrétion de MCP-1

• Immunohistochimie de sections d’artères carotides marquées avec un anticorpsanti-Fibrin

II- Le tissu adipeux viscéral périvasculaire augmente le MCP-1 dans le sérum et déclenche

une formation de lésion complexe

TA-SC TAV Quantification

• Pas de différence significative dans le contenu des lésions du tissu conjonctif18,4±10,3 µm² vs.9,0±7,7 µm²; p=NS

• Pas de différence significative dans le contenu des lésions des CML11,4±5,3 µm² vs. 5,4±3,1 µm²; p=NS

• Aucune lésion observée dans l’artère carotide commune droite des souris NT

Le tissu adipeux viscéral est associé à une lésion plus sévère de l’ACCD

Conclusion

• Liens multiples TAPV ou TAE et pathologie vasculaire

• Rôle précis de l’implication physiopathologique du TA sur l’athérogénèse reste encore à définir

• Perspective : études d’intervention sur le TAPV diminuent l’athérogénèse ?

Leptine, RésistineTNFα

MCP-1Protéases

MCP-1

Hypoxie

VEGFMIF, Acides gras

Adiponectine

AdiponectineHIF-1β

VCAM, PECAMICAM-1

Monocytes circulants

AdhésionActivation Transmigration

Différenciation

Macrophages

AdipocyteActivation

Cellules endothélialesvasculaires

HIF-1α

Tissu adipeux et athérogénèse

M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

�Cytokines pro-

inflammatoires

�Macrophages

�Atherogenics adipokines

�AGL circulants

Adiponectine

NO

Genetic

factors

Environmental

factors

Dysfunctionnal subcutaneous

adipose tissue

Ectopic fat development

� Epicardial fat : �volume and � inflammation

Diffusion

via adventice

Transport via

vasa

vasorum

Coronaropathie