Chapitre 5 :

Biologie cellulaire

de l’angiogenèseDocteur Laurent PELLETIER

Année universitaire 2009/2010

Université Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits réservés.

Biologie cellulaire

Angiogenèse

Léonard De Vinci, 1508

“L’anatomie humaine : Le système cardiovasculaire”

Définitions

Angiogenèse :

Vasculogenèse :

Artériogenèse :

Physiologique ou pathologique ?

Structure d’un capillaire

Vasculogenèse & angiogenèse

Formation de nouveaux vaisseaux - structure déstabilisée

- bourgeonnement vasculaire

- risque de régression

1, 2

54

3- Réception stimulus

- Dégradation de la lame basale

- Protrusion des cellules

endothéliales

- Migration des CE

- Division des CE en retrait

- Réorganisation des CE en capillaire

- Reconstitution de la lame basale

(stabilisation de la structure)

Etapes de l’angiogenèse

Etapes de l’angiogenèse

Angiogenèse = tumeur

&

Tumeur = angiogenèse

?

Mesure de la

croissance tumorale

J. Folkman & F. Becker, 1963

J. Folkman & Cie…

Substitut

du sangThyroïde

Temps de culture

Cellules

tumorales

k Efficacité substitut e k Temps de surviePetites tumeurs g blanches

Grosses tumeurs g vascularisées

Les tumeurs ne se développent pas

dans un environnement avasculaire

J. Folkman & Cie…

J. Folkman

Anti-angiogenesis : new concept for therapy of solid tumors

Ann. Surg., 175, 409-416, 1972

• Solid tumors are angiogenesis-dependent

“Once tumor take has occurred, every increase in tumor cell

population must be preceded by an increase in new

capilaries that converge upon the tumor”

“Lorsqu’une tumeur est apparue, toute croissance de la

population cellulaire tumorale doit être précédée par une

augmentation de nouveaux capillaires qui convergent vers la

tumeur”

J. Folkman & Cie…

Is angiogenesis the Achilles heel of cancer?

J. Folkman & Cie…

J. Folkman, 1996“Fighting cancer by attacking its blood supply”

“Des garrots sur les tumeurs”

• Les tumeurs solides sont angiogénèse-dépendantes

• La thérapie anti-angiogénique doit aider à la lutte

contre les tumeurs

Inhibitors

_

Thrombospondin, endostatin,

angiostatin, interferons, TIMPs, and

others

Angiogenesis

Stimulators

+

VEGF, FGF, PDGF,

PD-ECGF, EGF,

HGF, TGF-α, and

others

Le switch angiogénique

Mécanismes cellulaires

et moléculaires

Le VEGF et ses récepteurs(Vascular Endothelial Growth Factor)

4 VEGF : VEGF-A – VEGF-D

+ PlGF

VEGF-A : 121, 145, 165, 183, 189, 206

Dimères de 34-45 kDa (pont diS)

Fixation

à l’ECM

Le VEGF et ses récepteurs(Vascular Endothelial Growth Factor)

Facteur angiogénique clé :

• 1er facteur angio décrit

• Induit la perméabilité vasculaire

• Stimule la prolifération des CE

• Stimule la migration des CE

• Facteur trophique des CE

• « spécifique des CE »

• Mobilise les cell. Souches hématopoiétiques

• Angio physiologique et pathologique

Le VEGF et ses récepteurs

Embryos with yolk sac at E10; arrows

indicate sites of vascularization*

KO VEGF-A

Le VEGF et ses récepteurs

Le VEGF et ses récepteurs

Ras-Raf-MAPK

Hypoxia

Angiopoïétines

Le VEGF doit agir de concert avec d’autres facteurs

qui régulent et complètent son action

Angiopoïétine 1 et le récepteur Tie2

– Tie2 exprimé par les CE

– Vaisseaux adultes → Ang1 + Tie2

– stabilisation (cell. Péri-endothéliales + MEC)

Angiopoiétine 2

• Antagoniste de Ang1

– Blocage de la stabilisation des vaisseaux

– Déstabilisation initiale des vaisseaux

• Régression de la structure vasculaire en l’absence

de facteur de VEGF

• Effet pro-angiogénique en présence de VEGF

• Médiateurs solubles sont-ils réellement diffusibles ?

Crinopexie = séquestration

Protéoglycanes (PG) = cœur protéique + Glycoaminoglycanes (GAG)

COO-

H

H

CH2OH

H

H

O

H

H

NHCOOCH 3

O

H

-O3SO

O

OHH

OH H

OH

GalNAc ( 1 4)(13)GlcA

Acide glucuronique & N-acétyl-glucosamine

Biodisponibilité & Crinopexie

Biodisponibilité & Crinopexie

COO-

H

H

CH2OH

H

H

O

H

H

NHCOOCH 3

O

H

-O3SO

O

OHH

OH H

OH

G A G

4 familles

- résidus glucidiques

- types liaisons

- Nbre & position sulfates

Gel hydraté Hydrophile

Interaction :

Vascular Endothelial Growth Factor

(VEGF)

Basic Fibroblast Growth Factor

(bFGF)

Transforming Growth Factor

(TGF )

Hepatocyte Growth Factor

(HGF)

Charges négatives

Biodisponibilité & Crinopexie

Cellules tumorales

Tissu

sain

Capillaire

sanguin

Dégradation de la MEC

uPA-R Pgn-R

PlasminePgnuPAPro-uPA

Pro-uPAMMP latentes

MMP activées

(MMP1 & MMP3)

Collagènes,

Fibronectine,

Laminine,

Elastine

Fibrine,

Fibronectine,

Laminine,

Peptides solubles

+

Peptides

anti-angiogéniques

+

Médiateurs libérées

de la MEC

tPAPAI-1,

(PAI-2)

Cellule endothéliale

STOP

uPA : urokinase Plasminogen Activator

tPA : tissue Plasminogen Activator

PAI : Plasminogen Activator Inhibitor

MMP : Matrix MetalloProtease

Plasmine

Maturation des vaisseaux

Bourgeon

endothélial

Cellule

mésenchymateuse

Migration

Facteur

de

recrutement

PDGF-BB,

Tie2

PDGF-Rβ,

Ang1

Différenciation

en péricyte / CML

(actine αSM)

Inhibition de la

prolifération

Lame basale

Facteur

de

maturation

Maturation des vaisseaux

Contact

Maturation des vaisseaux

Cellules endothéliales quiescentes

+ péricytes / SMC

Vaisseau

mature

TGFβ

3 TGFβ

Expression ubiquiste, action pléiotrope, complexe

TGFβ1 = Homodimère de 25 kDa (2 x 112 aa (12.5 kDa))

Sécrété sous une forme latente

3 récepteurs : TGFβR I-III + endogline

Transforming Growth Factor β

COOH

COOH

S-S

TGFβPro-TGFb1

(390 aa)SLN LAP TGFb1

(112 aa)

H2N COOHRER

GolgiH2NH2N

S-S

S-S

Furine (endopeptidase)

S-S

S-S

S-S

S-S

S-S

S-S

S-S

S-S

S-S

S-S

Sécrétion

SLTC

(100 kDa)

LLTC

(260 kDa)

LTBP

25+75 kDa

Latency-Associated Peptide

Small Latent TGFb Complex

Large Latent TGFb Complex

Latent TGFb Binding Protein

TGFβ

L-TGFßCellules

endothéliales

Cellule

mésenchymateuse

TGFß

PAI-1+

-

LTBP

TGFβ LAP

Différenciation

en péricyte / CML

(actine αSM)

Inhibition de la

prolifération

Lame basale

Facteur

de maturation

= TGFβ

Maturation des vaisseaux

Contact

Hypoxie et angiogenèse

HIF1α

HIF1βHIF1

Promoteur Séquence codante

Transcription

EPO, VEGFR1, VEGF, Ang2

Synthèse

HRE

HIF : Hypoxia-Inducible Factor

HRE : HIF Responsive Element (Elément de Réponse à HIF)

Protéasome :

dégradation

Prolyl

hydroxylase

Ubiquitine ligase :

Von Hippel

Lindau (pVHL)

HIF1α

IOH

HIF1α

IUb-Ub-Ub…

Hypoxie

STOP

Hypoxie et angiogenèse

Méthodes d’étude de l’angiogenèse

New vessel growthPupil

IrisImplanted disk

Rabbit Corneal Eyepocket

Anomalies des vaisseaux tumoraux

•Angiogenèse = processus multi-

étapes, nombreuses régulations

•Réponse physiologique à des

besoins accrus (hypoxie & VEGF)

•Modifications géniques des

cellules tumorales

Anomalies des vaisseaux tumoraux

Réseau vasculaire

normal

Réseau vasculaire

tumoral

Thurston et al. Science. 1999;286:2511.

La voie VEGF

A. Réseau vasculaire

d’une souris sauvage

B. Réseau vasculaire d’une

souris surexprimant le VEGF

Impact de la surexpression du VEGF

1. Ligand sequestration :

mAbs, soluble receptors

GRB2PLC

p85

5. Inhibition of

downstream

signaling events

6. Transcription

factor inhibition

3. Tyrosine kinase

inhibition : TKIs

2. Receptor blocking:

mAbs

Approaches to VEGF Signal Inhibition

4. VEGFR

antisense

oligonucleotideEndothelial

cell

La voie VEGF

VEGFR-2VEGFR-1

P

PP

PP

PP

P

Endothelial cell

Small-molecule

VEGFR inhibitors (PTK787, SU11248, ZD6474)

Anti-VEGFR

antibodies(IMC-1121b)

Soluble

VEGF

receptors(VEGF-TRAP)

VEGF

Anti-VEGF

antibodies(bevacizumab)

Agents Targeting the VEGF Pathway

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