Implication of cellular environment on stretch-activated channels in pulmonary hypertension

Rôle de l'environnement cellulaire sur les canaux sensibles à l'étirement dans l'hypertension pulmonaire

Thibaud Parpaite (1)

1 CRCTB - Centre de recherche Cardio-Thoracique de Bordeaux [Bordeaux]

Hypoxia exposure induces hypoxic pulmonary vasoconstriction (HPV) allowing the efficiency of gas exchanges by increasing the intraluminal pressure. Prolonged hypoxia leads to pulmonary hypertension of group 3 (PH), characterized by increased pulmonary pressure (> 25 mmHg), leading to right ventricular heart failure and ultimately death. HPV leads to stretch pulmonary artery smooth muscle cell (PASMC) membranes inside the vascular wall and thus can activate "Stretch-Activated-Channels" such as TRPV channels (Transient Receptor Potential Vanilloid). It has been previously shown that TRPV1 and TRPV4 channels, implicated in PASMC migration and proliferation, are overexpressed and overactivated in PASMC in the context of PH. But whether this feature is directly caused by hypoxia alone or is a consequence of stretch induced by the HPV is a matter of debate. We thus investigated the respective contribution of hypoxia and mechanical stresses observed in the context of PH using in vitro conditionings on PASMC from healthy animals (rats and mice). We showed that hypoxia (1 % O2, 48 hours) increases Ca2+ entry through TRPV4 channels as well as PASMC migration induced by TRPV1 and TRPV4 activation. Furthermore, cyclic stretch conditioning (20 %, 1 Hz, 24 hours) triggers Ca2+ increase and PASMC proliferation. This work shows for the first time the direct implication of both hypoxia and mechanical stress (cyclic) stretch on PASMC.

Au niveau de la circulation pulmonaire, une exposition prolongée à l’hypoxie est responsable du phénomène de vasoconstriction hypoxique pulmonaire (VHP) qui favorise les échanges gazeux. Lorsque cette VHP se généralise, elle conduit au développement d'une hypertension pulmonaire de groupe 3 (HTP). Cette pathologie se caractérise par un remodelage vasculaire induisant une élévation progressive de la pression artérielle pulmonaire (> 25 mmHg au repos). Ceci conduit à une défaillance cardiaque droite et, à terme, à la mort. La VHP est responsable de l'étirement de la membrane des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP) et peut ainsi activer des "Stretch-Activated Channels" tels que les TRPV (Transient Receptor Potential Vanilloid). Il a précédemment été décrit que les canaux TRPV1 et TRPV4, impliqués dans la migration et la prolifération des cellules vasculaires pulmonaires, sont surexprimés et suractivés lors de l'HTP. Cependant, ces modifications peuvent être dues à un effet direct de l’hypoxie ou indirect, conséquence d'un étirement membranaire plus important induit par la VHP. Nous avons donc étudié la contribution respective des stress hypoxique et mécanique, observés en contexte d’HTP, en utilisant des conditionnements in vitro sur des CMLAP d’animaux sains (rats et souris). Nous avons montré que l’hypoxie (1 % O2, 48 heures) induit une augmentation de la [Ca2+]i couplée à une potentialisation de la migration induite par l’activation de TRPV1 et V4. De même, un étirement cyclique (20 %, 1 Hz, 24 heures) provoque une augmentation de la [Ca2+]i et de la prolifération. Ces résultats montrent pour la première fois une action directe de l'hypoxie et du stress mécanique (étirement cyclique) sur des CMLAP.

Mots clés: Stretch-activated channels; Mechanical stress; Hypoxia

Mots clés: Canaux sensibles à l'étirement; Hypoxie; Stress mécanique; TRPV

Domaines: Anatomie, Histologie, Anatomopathologie [q-bio.TO]; Cardiologie et système cardiovasculaire

Thibaud Parpaite. Rôle de l'environnement cellulaire sur les canaux sensibles à l'étirement dans l'hypertension pulmonaire. Anatomie, Histologie, Anatomopathologie [q-bio.TO]. Université de Bordeaux, 2015. Français. ⟨NNT : 2015BORD0275⟩. ⟨tel-01273584⟩