Les cellules et les tissus sont loin d'être de simples structures statiques. Ils ont la capacité de détecter et de réagir dynamiquement aux signaux externes pour s'assurer qu'ils s'adaptent à l'environnement extérieur en constante évolution. Maintenant, des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont identifié une nouvelle protéine qui joue un rôle central dans la transduction de signaux mécaniques externes aux cellules des parois des vaisseaux sanguins. Dans une nouvelle étude, ils montrent comment la protéine thrombospondine-1 (Thbs1) garantit que les parois des vaisseaux sanguins sont renforcées pendant les périodes de stress mécanique et inversement, comment l'absence de Thbs1 peut entraîner un affaiblissement des parois des vaisseaux sanguins.
Tous les tissus, y compris les vaisseaux sanguins, sont composés de différents types de cellules et de protéines qui les entourent, ces dernières étant également appelées matrice extracellulaire (ECM). L'ECM garantit non seulement que les cellules sont ancrées de manière stable à une structure extérieure, mais sert également de moyen pour transmettre des impulsions mécaniques. Dans les vaisseaux sanguins, les signaux mécaniques les plus importants proviennent du flux sanguin pulsatile ainsi que de la pression artérielle en constante évolution. Bien qu'un grand nombre de protéines aient été décrites comme jouant un rôle dans l'interaction entre les cellules et l'ECM, une compréhension claire de la façon dont ce microenvironnement mécanique est coordonné pour maintenir l'intégrité structurelle et fonctionnelle des vaisseaux sanguins faisait défaut.
Les vaisseaux sanguins sont constamment exposés à de fortes forces mécaniques de l'extérieur, ils doivent donc s'y adapter en traduisant ces signaux en réponses cellulaires appropriées. Le but de notre étude était d'approfondir notre compréhension de l'interaction entre les vaisseaux sanguins et le stress mécanique pendant la biologie normale et pendant les périodes de stress élevé, comme dans l'hypertension. «
Professeur Hiromi Yanagisawa, auteur correspondant, Université de Tsukuba
Pour atteindre leur objectif, les chercheurs ont exposé les cellules musculaires lisses vasculaires (SMC) de rat à un étirement cyclique pour imiter le flux sanguin pulsatile et ont découvert que le stress mécanique entraînait la production et la sécrétion de Thbs1 par les SMC. Ils ont ensuite découvert que Thbs1 interagissait avec certaines intégrines, une famille de protéines qui relie les cellules à l'ECM, pour renforcer les soi-disant adhérences focales, qui sont des points d'ancrage qui aident à maintenir la tension cellulaire ainsi qu'à orienter correctement les cellules en réponse à l'étirement mécanique.
« Ces résultats montrent comment Thbs1 joue un rôle important dans la réponse cellulaire à un stress mécanique relativement léger », explique le professeur Yoshito Yamashiro, auteur principal. « Nous voulions ensuite savoir comment Thbs1 est impliqué dans des cas plus extrêmes de stress mécanique, comme lors d'une hypertension sévère. »
Pour simuler l'hypertension, les chercheurs ont effectué une constriction aortique transversale (TAC) chez la souris. Le TAC oblige le cœur à pomper le sang contre une aorte sévèrement rétrécie, entraînant une pression artérielle élevée et un stress mécanique élevé sur la paroi aortique. Bien que toutes les souris normales aient survécu à cette procédure, un tiers des souris dépourvues de Thbs1 sont mortes d'une rupture aortique à la suite de l'affaiblissement de la paroi aortique en raison d'une interaction perturbée entre les cellules de la paroi des vaisseaux sanguins et l'ECM.
« Ce sont des résultats frappants qui montrent comment Thbs1 est un médiateur extracellulaire central de la mécanotransduction », explique le professeur Yanagisawa. « Nos résultats fournissent de nouvelles perspectives sur la biomécanique de la paroi vasculaire, qui est pertinente pour l'hypertension, l'une des maladies les plus répandues aujourd'hui. Nous espérons que nos résultats faciliteront le développement de nouvelles options thérapeutiques pour les maladies cardiovasculaires. »
