NO : un mأ©diateur ubiquitaire aux multiples Le NO est un mأ©diateur ubiquitaire aux multiples facettes:

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of NO : un mأ©diateur ubiquitaire aux multiples Le NO est un mأ©diateur ubiquitaire aux multiples...

  • NO : un médiateur ubiquitaire aux

    multiples facettes

    Jean-Claude Stoclet

    Faculté de Pharmacie, Université de Strasbourg

    Académie des Sciences et Académie Nationale de Pharmacie,

    06/02/2013

  • N=O •

    Nitric Oxide (IUPAC), •NO

    Monoxyde d’azote, NO

    NO : un médiateur ubiquitaire aux multiples facettes

    Académie des Sciences et Académie Nationale de Pharmacie, 06/02/2013

  • Principales cibles moléculaires du •NO

    HbHb : Hémoglobine,

    sGC : guanylyl cyclase

    soluble,

    CcOx : cytochrome c oxydase

    D’après Toledo et Augusto, Chem. Res. Tox. 2012; 25:975-89, modifié.

  • Evolution en fonction du tempsde la concentration du

    NO dans différentes conditions

    Laranjinha J. et al. Ann N Y Acad Sci 2012; 1259:10182012, 1259:10-18

    Estimations dans les tissus:

    0.1 à 6 nM, ½ vie 0.01 à 0.6s

    (Hall et Garthwaite Nitric

    Oxide 2009; 21(2): 92-103)

    .

  • Gradient de concentration du NO et ses effets

    Martinez-Ruiz et al. Fee Rad Biol Med 2011; 51: 17-29

  • Expression et rôle «classique» des trois isoformes de NO

    synthase

    Förstermann et Sessa, Eur. Heart J. 2012; 33:829-37.

  • NO synthases (NOS)

    Isoforme Expression Régulations

    eNOS/NOS3 Endothélium, neurones,

    cellules épithéliales,

    cardiomyocytes

    Activité:

    Interactions avec

    protéines, [ca]i, modifications post-

    translationnelles,, accessibilité des

    substrats et co-facteurs

    nNOS/NOS1 Neurones,

    cardiomyocytes,

    cellules épithéliales,

    muscle squelettiques

    iNOS/NOS2 Épithélium

    Inductible dans de

    nombreux tissus

    Expression:

    induite par les

    cytokines

    inflammatoires

  • L-arginine + 2 O2

    1.5 NADPH

    L-citrulline + •NO

    1.5 NADP+ + H++

    Schéma simplifié représentant le fonctionnement de la NO synthase

  • Régulation post-translationnelle de l’activité de la NOS

    endothéliale par phosphorylations

    Fleming I. Pflugers Arch Eur J Physiol 2010, 459:793-806

  • Effets paracrines du NO

  • Principales cibles moléculaires du •NO

    Hb : Hémoglobine, sGC : guanylyl cyclase soluble, CcOx : cytochrome c oxydase

    D’après Toledo et Augusto, Chem. Res. Tox. 2012; 25:975-89, modifié.

  • Straub et al Nature 2012, 491:473-477; Gladwin & Kim-Shapiro Nature 2012, 491:344-345

    Expression de l’hémoglobine α monomérique dans les cellules endothéliales et

    les jonctions myo-endothéliales des vaisseaux

  • Straub et al Nature 2012, 491:473-477

    Régulation du tonus vasculaire par l’hémoglobine α (en haut)

    et la cytochrome b5 réductase 3 (en bas)

  • Gladwin & Kim-Shapiro Nature 2012, 491:344-345

    Régulation de la diffusion du NO dans les vaisseaux

    par la cytochrome b5 réductase 3

  • Straub et al Nature 2012, 491:473-477

    Régulation du tonus vasculaire par l’hémoglobine α (en haut)

    et la cytochrome b5 réductase 3 (en bas)

  • Effets autocrines du NO

  • D’après Sowa G. et al. Front. Physio. 2012, 2, 120, modifié

    Co-localisation de la NOS endothéliale et de la cavéoline

    dans les caveolae

    Récepteur tyrosine-kinase

    Canal calcique

    Récepteur couplé à une protéine G

    Canal calcique

  • Régulation des flux calciques dans lesmyocytes cardiaques

    par S-nitrosation des canaux et des transporteurs

    Lima B. et al. Circ Res 2010, 106:633-646

  • Localisation des NO synthases dans les myocytes

    cardiaques

    Zaobornyj T. et al. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2012, epub ahead of print

  • Mécanismes putatifs de S-nitrosation des protéines

    Toledo J.C.. et al. Chem Res Toxicol 2012, 25:975-989

  • Rôles du GMP cyclique et de la S-nitrosyation dans la

    signalisation par NO (A) et mécanismes de dénitrosylation (B)

    enzymatique

    Lima B. et al. Circ Res 2010, 106:633-646

  • Cooper et al. Trends Biochem Sci 2010; 27(10): 489-512

    Variabilité des réponses possibles de la cystéine à différents

    stress cellulaires

  • Facteur de transcription Localisation de la cystéine modifiée Effet

    NF-κB p50 DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    NF-κB p65 DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    AP-1 c-Jun DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    AP-1 c-Fos DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    HIF-1α (C533) Oxygen-dependent degradation Protein stabilization

    domain

    HIF-1α (C800) Transactivation Domain Enhanced binding

    Sp1 Zinc finger DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    EGR-1 Zinc finger DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    Yin Yang 1 Zinc finger DNA binding domain Inhibition of DNA binding]

    Hepatocyte nuclear factor-4 Zinc finger DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    Estrogen receptor Zinc finger DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    PARP-1 Zinc finger DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    Myogenin DNA binding domain Inhibition of DNA binding

    Facteurs de transcription directement régulés par S-nitrosylation

    D’après Sha et Marshall, BBA 2012; 1820 : 701-7011

  • Rôle de la S-nitrosylation de HIF-1α dans la réponse à l’hypoxie

    Ho et al. J Mol Med 2012; 90: 217-231

  • Pathologies

    1. NO insuffisant

    Exemples: asthme, hypertension

    pulmonaire, fibrose cystique, diabésité,

    accidents vasculaires cérébraux et

    coronariens, hypertension artérielle,

    athérosclérose ….

  • BH2

    ROS

    O 2

    •-

    Schéma représentant le fonctionnement de la NO synthase

    découplée

  • Förstermann U. & Sessa W.C. Eur Heart J 2012, 33:829-837

    Découplage de la NOS endothéliale et risque vasculaire

  • Dysfonction endothelialechez le Rat isoumis à une

    infusion d’angiotensine II (par minipompe)

    Sarr M. et al. Nitric Oxide 2007, 17:1-9

  • Bêta-bloquants

    • 1ère génération (non sélectifs) et 2ème

    génération (sélectifs pour les β1), pas de

    propriétés « ancillaires »

    • 3ème génération (sélectifs ou non),

    propriétés « ancillaires » (vasodilatrices)

  • Le Nebivolol relâche les micro-artères coronariennes de

    Rat et de Souris par l’intermédiaire des récepteurs β3-

    adrénergiques

    Dessy C et al. Circulation 2005;112:1198-1205

  • Vanhoutte P. et Gao Y. Curr Opin Pharmacol 2012, 14:1–9

    Mécanismes possibles des effets NO-dépendants des β-

    bloqueurs de 3ème génération sur les cellules endothéliales et

    les cardiomyocytes

  • Pathologies

    2. Excès de NO

    Exemples:

    ischémie/reperfusion, états inflammatoires,

    sepsis, pneumonie, arthrite, sclérose en

    plaques, transformation maligne, maladies

    neurodégénératives…

  • Di J.-H. et al. BBRC 2012, 420:594-599

    Effet du nucléotide antisens (AS) sur l’expression de la nNOS (à gauche),

    la S-nitrosylation du récepteur R6 au glutamate (à droite) et la survie des

    neurones de l’hippocampe (en bas) au cours de l’ischémie-reperfusion

    chez le Rat

  • Yu H.-M. et al. Neuroscience 2008, 155:1120–1132

    Mécanismes possibles du couplage entre la NO synthase neuronale, la S-

    nitrosylation du récepteur R6 au glutamate et la signalisation en aval,

    durant les premiers stades de la reperfusion après ischémie

  • Wang Z. Cancer letters 2012; 320: 123-129

    Quelques protéines S-nitrosylée impliquées dans la survenue

    de cancers humains

  • Perspectives en Pharmacologie

    Inhibiteurs sélectifs de NO synthase • Problèmes: homologie des isoformes; plusieurs isoformes contrôlent

    une même fonction

    Donneurs de NO • Problèmes: localisation tissulaire et cellulaire du NO libéré; tolérance

    et effets indésirables

    Inducteurs de l’expression d’une isoforme définie • Ex: oestrogènes, statines, flavonoïdes

    Activateurs directs ou indirects de NOS • flavonoïdes

    • Récepteur couplé à une isoforme (ex oestrogènes, névibilol)

    • Restaurateurs de l’activité de la NOS découplée: inhibiteurs de

    l’angiotensine, inhibiteurs de NADPH oxydase directs (ex apocynine)

    ou indirects (ex carvédilol)

  • Conclusions

    Le NO est un médiateur ubiquitaire aux multiples

    facettes:

    • Il intervient dans pratique