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magalie-pereira
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Hyperhomocysteinémie Homocystinurie
maladie métabolique
maladie conjonctive
Erreur innée
Macromoléculeconjonctive
Erreur innée
Métabolisme
Remodelage tissulaire
synthèse dégradation
80
µmol/L
300 15 20 40 60
Hyperhomocystéinémies
modérée sévère
homocystinurie
AsymptomatiqueFacteur de risque vasculaire
Symptomatologie sévèreComplications
intermédiaire
hyperhomocystéinémie
100
Etiologies
Hyperhomocystéinémies
Déficits enzymatiques
5,10-methyleneTHF
MTHFRHcy
Met
SAM
SAH
cystathionine
Cys
CBSSer
Hser
THF
5-MeTHF
X
Me-XMS
Ser
Gly B6
B12
B6
proteines
Etiologies
Déficit en CBSHomozygote: très sévère
B6-sensibleB6-résistant
Hétérozygote: modérée, discrète
Déficit en MTHFRHomozygote: sévère Hétérozygote: modérée
Déficit méthylation B12intermédiaire
Hyperhomocystéinémies
Déficits enzymatiques
5,10-methyleneTHF
MTHFR
Hcy
Met
SAM
SAH
cystathionine
Cys
CBSSer
Hser
THF
5-MeTHF
X
Me-XMS
Ser
Gly B6
B12
B6
proteines
X
X
X
Etiologies
Hyperhomocystéinémies
Déficits vitaminiquesFolates, B6, B12,
Insuffisance Rénale Chronique
Facteurs iatrogènes- Antifoliques Méthotrexate, anticonvulsivants, Sulfasalazine- Anti B6 Isoniazide, Procarbazine, Cyclosérine, Azauridine- Inhibiteur MS protoxyde d’azote- Oestroprogestatifs
Excès d’apport en méthionine ?
Modèles animaux
Hyperhomocystéinémies
• CBS
-/- survie limitée
+/- avec régime riche en Met
• MTHFR +/-
Modèles génétiques
Modèles diététiques
Régimes riches en Met
poulet pendant la croissance
rat adulte
porc adulte
Symptomatologie
Homocystinurie
Lésions oculairesEctopie du cristallin : inférieureMyopieLuxation du cristallin
Diagnostic différentielMaladie de Marfan : ectopie supérieure ou externe
Lésions squelettiques et musculairesAspect marfanoïde
Taille élevée
Extrémités longues et fines
Arachnodactylie
Genu valgum
Déformation du sternum
Ostéoporose
Scoliose
Hypotonie musculaire
Symptomatologie
Homocystinurie
Lésions vasculairesArtériosclérose
Athérothrombose
Atteintes neurologiques
Retard mental
Autres
Lésions cutanées, peau fine, pores élargies
Dépigmentation
Pneumothorax
Symptomatologie
Homocystinurie
maladie métabolique
maladie conjonctive
Remodelages de la paroi artérielle
Clinique
Histologique ?
Biochimique ?
Homocystinurie – Remodelage matriciel
Histological examination showed spectacular alteration of elastic structure
in arteries from homocystinuric human
« …extracellular matrix deposition, elastica degeneration, smooth muscle cell hyperplasia, and fibrosis. » (Gibson. 1964).
« The arteriosclerotic plaques occuring in homocystinuria, whether caused by CBS deficiency, methyl transferase deficiency, or MTHFR deficiency, are typical fibrous plaques, characterized by
smooth muscle cell hyperplasia, deposition of extracellular matrix and collagen, and degeneration and destruction of elastic fibers. »
(McCully, 1983)
Porcs adultes
Hyperhomocysteinemie
Coronaire
Orcein stained 6 µm transverse section
Controle
hyperhomocysteinemie (x 2)
Atherosclerose
Evènement précoce (4 mois)majeur (~50 %)
Régime riche en Met
Hyperhomocystéinémie modérée – Dégradation des structures élastiques artérielles
Défaut des structures élastiques artérielles - conséquences tissulaires
Souris KO elastine (-/-)
proliferation et migration SMCs
formation neointimastenose
(DY. Li, 2002)
IEL renal arteryIEL renal arteryVue ‘‘en face’’, confocal MicroscopyVue ‘‘en face’’, confocal Microscopy
YoungYounganimalanimal
OldOldanimalanimal
Fenestration
SMCs migration
Hyperhomocysteinemie
proliferation SMCs
Épaississement intimal
Défaut d’assemblage
Dégradation des structures élastiques
?
L’hyperhomocysteinemie induit une dégradation majeure des structures élastiques
qui peut accélérer le développement de l’athérosclérose
Composantamorphe:élastine
microfibrillesfibrilline-1, -2
MAGPfibuline-1, -2
Fibre élastique
Structures elastiques
FibrillinesIn vivo :
embryon de poulet
Fib ↓ sans défaut des structures élastiques (Boot. 2004)
poulet en croissance :Fib ↓ défaut structures élastiques (Hill. 2002)
In vitro : Fib-1 : défaut de repliement domaines EGF (2005)
Fib-1 : dysfonction (↓ calcium binding, Hubmacher. 2005)
Proteoglycansaggregation perturbation interactions (McCully. 1993)
Synthèse et réticulation élastine : observations contradictoires
Fibres élastiques anormales
Hyperhomocysteinemie et élastogenèseHyperhomocysteinemie et élastogenèse
• Porcs + régime riche en Met :
fenestration des lames élastiques
↓ contenu en élastine aorte abdominale et coronaire (Charpiot. 1998)
• Souris ApoE -/- mice + régime riche en Met (Hoffman. 2001)
↑ elastolyse dans aorte
Degradation structures élastiques artérielles
In vivo, animal adulte
• Rats + régime riche en Met (Zulli. 1995)
disparition des lames élastiques aorte
Hyperhomocysteinemie Hyperhomocysteinemie – – dégradation des structures élastiquesdégradation des structures élastiques
Porc + régime riche en Met
Ela
stin
con
tent
(V
v, %
)
12
Control Hyperhcy0
4
8*
C H
10 µM 100 µMHcy
50 µm0
4
8
10 100 µM Hcy
*
72 h
Hyperhomocysteinemiemodérée4 mois
In vivo
Ex vivo
Culture d’explants artériels + Hcy
Aorte abdominale
Processus Elastolytique
Aorte abdominale
*
0
40
Spe
cific
ela
stol
ytic
act
ivity
(A
U /
mg
pro
tein
)
10 100 µM Hcy
+Phe
10 100
100
200
0
*
C H C H
+Phe
+Phe (phenanthroline)Inhibiteur de
metalloproteinases
Processus Elastolytique
Porc + régime riche en Met
72 h
Hyperhomocysteinemiemodérée4 mois
In vivo
Ex vivo
Culture d’explants artériels + Hcy
Aorte abdominale
Aorte abdominale
Ela
stin
con
tent
(V
v, %
) 12
10 µM 100 µMHcy0
4
8
10 100 µM Hcy
*
100 µM+ GM6001
100 +
GM6001
GM6001, inhibiteur large spectre des MMPs previent la degradation structurale induite par Hcy
Processus Elastolytique MMP-dépendant
MMP-9
MMP-2
Gelatin-zymographieGelatin-zymographie
72 kDa -68 kDa -
92 kDa -
TIMPs26 kDa -
22 kDa -
TIMP-1
TIMP-2
Reverse zymographieReverse zymographie
- 92 kDa
- 72 kDa- 68 kDa
Western BlotWestern Blot
Spe
cific
act
ivity
(A
U /
mg
prot
ein)
10 50 100 µM Hcy
Balance MMP/TIMPBalance MMP/TIMP
10 50 100 µM Hcy
10 50 100 µM Hcy
10 50 100 µM Hcy
↑ MMP-2 et MMP-9 élastolytiques
Inhibiteurs tissulaires inchangés
In vivo, the degradation of the arterial elastic structures induced by hyperhomocysteinemia is more marked in the
inner part of the media.
- In vivo in human (Mc Cully. 1983)« ...disruption of the elastic laminae,
usually more marked toward the innermost elastic membrane,… »
- In vivo in animal (Charpiot. 1998)
Haemodynamic strains ?
Endothelium ?
Hyperhomocysteinemie Hyperhomocysteinemie – – dégradation des structures élastiquesdégradation des structures élastiques
10 µM 100 µMHcy
50 µm
6 µm transverse section. (+) catechine- stained elastic structure
Ex vivo, explants arteriels en culture + homocysteine
½media
Hyperhomocysteinemie Hyperhomocysteinemie – – dégradation des structures élastiquesdégradation des structures élastiques
MMP -2 MMP-9
10 µM 100 µM 10 µM 100 µMHcy
6 µm transverse sections
↑ expression MMP-2 et MMP-9 dans la partie interne de la média…
MMPs – Expression tissulaire
½media
Hyperhomocysteinemie Hyperhomocysteinemie – – dégradation des structures élastiquesdégradation des structures élastiques
Immunohistochimie
10 µM 100 µM 10 µM 100 µMHcy
TIMPs – Expression tissulaire
Hyperhomocysteinemie Hyperhomocysteinemie – – dégradation des structures élastiquesdégradation des structures élastiques
TIMP -1 TIMP-2
expression et distributionTIMP-1 et TIMP-2 inchangées
6 µm transverse sections Immunohistochimie
Gelatin Zymography
72 kDa -
MMP-2*
*
*
100
200
0
** *
100
200
0
92 kDa -
Act
ivity
(%
)A
ctiv
ity (
%)
(µM)10 50 100 250
MMP-9
(Lamy. 2004)(Lamy. 2004)
Potentiel protéolytique des cellules endothéliales
(µM)10 50 100 250
(µM)10 50 100 250
(µM)10 50 100 250
-Casein Zymography
10 50 100
µM Homocysteine
250
27 kDa -
(1) Absence d’inhibiteur(2) Inhibiteur des métalloprotéases (1,10 phenanthroline)(3) Inhibiteur des serine protéases (PMSF)(4) Inhibiteur des cystéine protéases (Iodoacetamide)(5) Inhibiteur des aspartate protéases (Pepstatine A).
1 2 3 4 5
27 kDa -
- 75 kDa
- 27 kDa
Western Blot
10
50
100
µM Homocysteine
250
Caseinolytic serine protease
Human tissue Kallikrein (hK1)
Potentiel protéolytique des cellules endothéliales
Hyperhomocysteinemie
Problème métabolique
Activation de systèmes protéolytiques
- déséquilibre MMPs/TIMPs : MMP-2, MMP-9- serine protease(s?) activatrice de MMPs
Dégradation des structures élastiques artérielles
Artériosclérose, athérosclérose
métabolisme
remodelage
clinique
Atteinte structures élastiques artère, cristallin (?), peau (?)
Elastolyse vs défaut d’élastogenèse dans:
- hyperhomocysteinemies acquises
- hyperhomocysteinemies innées
défaut d’assemblage des fibres élastiques
↑ sensibilité à la dégradation protéolytique ?
↑ expression/activité des MMPs ?
Et les collagènes ?os, artère, peau (?)
Hyperhomocystéinémie Remodelage matriciel
Laboratoire de Physiopathologie des Tissus non Minéralisés Faculté de Chirurgie Dentaire– Université René Descartes – Montrouge
Laboratoire de Biochimie UMRs-608. Faculté de Pharmacie – Université de la Méditerranée. Marseille.
Thierry AugierAndré BarlatierAlexandrine BertaudRaymond Calaf
Claire CeriniCorinne ChareyreEdouard LamyCécile Genovesio
Philippe Charpiot
Gaston GodeauSylvie Igondjo-TchenKarim Senni