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1 Rhumato.net - Médiathèque - Mise au point ANGIOGENESE: MECANISMES GENERAUX ET IMPLICATIONS AU COURS DE LA POLYARTHRITE RHUMATOÏDE Anne-Joëlle Weber, Michel De Bandt RESUME Dans la polyarthrite rhumatoïde, l endothélium vasculaire est une des premières cibles des médiateurs inflammatoires circulants, contrôlant l échange de cellules et de molécules à partir du courant sanguin vers le tissu synovial. La prolifération vasculaire au sein du pannus permet son développement et sa croissance, favorisant secondairement la destruction cartilagineuse et osseuse ainsi que le remodelage articulaire. L angiogenèse, c est-à-dire la croissance de nouveaux capillaires sanguins à partir des vaisseaux préexistants, est un processus clé dans la maladie, faisant intervenir différents agents: cytokines, chimiokines, facteurs de croissance, molécules d adhésion cellulaire, protéases et leurs inhibiteurs, protéines matricielles. Les essais sur les modèles animaux d arthrite ont montré une efficacité des inhibiteurs de l angiogenèse sur l évolution clinique et radiologique de la maladie, laissant envisager une possibilité de développement thérapeutique chez l homme. Ceci passe par une meilleure compréhension des mécanismes régulateurs de l angiogenèse, qui sont progressivement mis en évidence. ABREVIATIONS Ac: anticorps ARN: acide ribonucléique BMP: bone morphogenic protein CE: cellule endothéliale EGF: epidermal growth factor FGFb: basic fibroblast growth factor flt-1: fms- like tyrosine kinase GM-CSF: granulocyte macrophage-colony stimulating factor GROa: growth-related cytokine a HGF: hepatocyte growth factor HIF: hypoxia inductible factor IGF: insulin-like growth factor IL: interleukine IFN: interferon file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (1 sur 27) [27/03/ :16:22]

2 KDR/flk-1: kinase-insert-domain containing receptor KGF: keratinocyte growth factor MEC: matrice extracellulaire MCA: membrane chorioallantoïdienne MMP: métalloprotéase NO: monoxyde d azote NOD: non obese diabetic mouse PAF: platelet activating factor PCNA: proliferating cell nuclear antigen PD-ECGF: platelet derived-endothelial cell growth factor PDGF: platelet-derived growth factor PF4: platelet factor 4 PKC: proteine kinase C PlGF: placenta growth factor PR: polyarthrite rhumatoïde RGD: arginine-glycine-aspartate peptide SCID: severe combined immunodeficiency TIMPs: tissue inhibitor of matrix metalloproteinase TGFb: transforming growth factor b TNFa: tumor necrosis factor a TSP1: thrombospondin 1 VCAM: vascular cell adhesion molecule VEGF: vascular endothelial growth factor INTRODUCTION La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie inflammatoire d expression clinique polymorphe, provoquant une destruction articulaire entraînant un handicap fonctionnel et des douleurs chroniques. C est également une maladie systémique pouvant mettre en jeu le pronostic vital par le biais d atteintes viscérales. Le pannus synovial, véritable affection proliférante intra-articulaire, va détruire les structures osseuses, cartilagineuses, tendineuses, ligamentaires et capsulaires de voisinage. La PR fait partie des maladies où l angiogenèse semble jouer un rôle important (1). La synovite rhumatoïde se caractérise par une hyperplasie de la couche synoviale, un infiltrat inflammatoire, et une prolifération vasculaire. Un des phénomènes les plus précoces est le développement de vaisseaux sanguins permettant l apport de nutriments, d oxygène et de cellules au pannus en prolifération. Les médications empêchant l apparition de ce réseau vasculaire au sein du pannus constituent potentiellement une nouvelle classe thérapeutique dont le développement pourrait permettre d améliorer la prise en charge de la maladie. Ces traitements ont été développés en cancérologie avec succès (2, 3, 4), certaines molécules étant d ores et déjà délivrées chez l homme en phase III dans des essais cliniques (Marimastat, Néovastat, Bay ) (3). Dans la polyarthrite rhumatoïde, il n existe pas actuellement d étude clinique chez l homme. Cependant, les médications angioinhibitrices administrées en préventif et en curatif ont montré leur efficacité in vivo dans des modèles murins d arthrite sur des critères cliniques et radiologiques, sans toxicité rapportée. Elles pourraient représenter une alternative thérapeutique séduisante, quel que soit le stade évolutif file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (2 sur 27) [27/03/ :16:22]

3 de la maladie, l angiogenèse étant activée aux stades précoce et tardif de la maladie. A- DEFINITION L angiogenèse est un processus dynamique grâce auquel de nouveaux capillaires sanguins sont formés par excroissance ou bourgeonnement de vaisseaux préexistants. Ce phénomène diffère de la vasculogenèse, résultant de la différenciation des angioblastes pendant l embryogenèse pour former les vaisseaux sanguins primitifs. Le terme néovascularisation s applique aux deux processus. L angiogenèse (ou néoangiogenèse) comprend plusieurs étapes (figure I): a- activation de cellules endothéliales (CE) par différents médiateurs cytokiniques ou par des molécules d adhérence (5) ; b- hyperperméabilité des vaisseaux précédant et accompagnant l angiogenèse ; c- pénétration par les CE de la membrane basale de la matrice extracellulaire grâce à des enzymes protéolytiques (collagénase, activateur tissulaire du plasminogène...) ; d- prolifération des cellules endothéliales ; e- migration des CE vers la source du stimulus angiogénique (la fibrine donnant une matrice provisoire qui permet l adhésion et la migration) ; f- sécrétion de composants de la membrane basale permettant le remodelage du tissu et la formation d un nouveau réseau capillaire. Les cellules endothéliales sont quiescentes chez l adulte, leur renouvellement peut excéder mille jours: 0,01% d entre elles sont en division à un instant donné. La néovascularisation physiologique (régénération de la muqueuse utérine, formation du corps jaune et du placenta, embryogenèse, réparation tissulaire lors de blessures et en cas d ischémie cardiaque et périphérique) est finement régulée et le processus autolimité Les CE prolifèrent avec un temps de renouvellement réduit à cinq jours (6). Au cours de l angiogenèse pathologique, l activation est prolongée dans le temps, résultant d une perturbation de l équilibre entre facteurs angiogéniques et angioinhibiteurs (tableau I). Ceci correspond à des situations pathologiques variées telles que les rétinopathies, les hémangiomes infantiles, le sarcome de Kaposi, le psoriasis, les ulcères duodénaux, la prolifération tumorale ou la polyarthrite rhumatoïde (7). B- ANGIOGENESE ET POLYARTHRITE: GENERALITES, ETAT DES CONNAISSANCES L angiogenèse a été étudiée de façon extensive en cancérologie. Elle joue un rôle prépondérant dans la croissance tumorale et la dissémination métastatique (1). Au cours du développement tumoral, les cellules cancéreuses acquièrent un phénotype angiogénique. Les nouveaux vaisseaux sanguins fournissent les apports d oxygène et de nutriments (effet de perfusion), éliminent les déchets métaboliques, produisent des cytokines et des facteurs de croissance qui stimulent l expansion tumorale. Le rôle de l angiogenèse dans le développement de la synovite rhumatoïde est superposable à celui observé au cours de la progression tumorale: elle permet la croissance du pannus, entretenant l infiltrat inflammatoire, permettant les apports nutritionnels à ce tissu en prolifération, et lui fournissant une source de cytokines proinflammatoires et d enzymes de dégradation matricielle. Le pannus se comporte file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (3 sur 27) [27/03/ :16:22]

4 comme une tumeur locale, envahissant les structures ostéocartilagineuses de voisinage. Les synoviocytes B présentent des propriétés de cellules tumorales (8): prolifération sans support et perte de l inhibition de contact sous certaines conditions de culture. Ils expriment des oncogènes de type c-myc et présentent des mutations somatiques dans des gènes régulateurs du cycle cellulaire: gène suppresseur de tumeurs p53, H-ras. Par ailleurs, dans des xénogreffes chez la souris SCID, les synoviocytes rhumatoïdes envahissent la matrice cartilagineuse. Les fibroblastes dermiques ou des synoviocytes issus d articulations arthrosiques n ont pas cette propriété. Par analogie à la pathologie cancéreuse, on a étudié le rôle des vaisseaux sanguins au sein du pannus rhumatoïde. Les CE jouent un rôle important dans la pathogenèse de la PR: adhésion cellulaire, recrutement lymphocytaire, coagulation, production de cytokines, rôle de présentation d antigènes aux cellules immunitaires (9, 10). I- Précocité du processus angiogénique La cellule endothéliale est une cellule à part entière de la réaction inflammatoire (figure II), ayant une fonction de cellule présentatrice d antigène, participant à la diapédèse des cellules inflammatoires, produisant des médiateurs pro-inflammatoires. Il existe une corrélation étroite entre les premiers phénomènes inflammatoires et l apparition des néovaisseaux. L augmentation de la surface du lit vasculaire permet un recrutement accru de cellules lymphocytaires et macrophagiques. Ces cellules inflammatoires produisent des médiateurs angiogéniques, sont responsables de dommages et d occlusions microvasculaires, qui favorisent à leur tour l angiogenèse. Cette dernière devrait entraîner à terme une cicatrisation tissulaire et la résolution des phénomènes inflammatoires. Mais, l activation du système immunitaire se poursuivant, ce processus de cicatrisation est mis en défaut. L angiogenèse amplifie les lésions, en entraînant la libération d enzymes protéolytiques, et surtout en facilitant la croissance du pannus et le processus d invasion. Certains auteurs considèrent que l apparition des néovaisseaux est l un des événements les plus précoces dans le déclenchement de la PR (11). Des biopsies synoviales réalisées chez un patient ayant une monoarthrite, pour lequel le diagnostic de PR est posé ultérieurement, montrent une prolifération des CE sans infiltrat inflammatoire patent, suggérant qu il pourrait s agir du primum movens de la maladie. Cette hypothèse physiopathologique est difficile à confirmer compte tenu de la difficulté d obtention de synovites rhumatoïdes à un stade précoce de la maladie (12). Inflammation et néovascularisation semblent plutôt des phénomènes intriqués: l adhésion des cellules sanguines mononuclées aux veinules post-capillaires précédant leur diapédèse active l angiogenèse (13). Les lymphocytes clivent à la surface des cellules endothéliales les molécules d adhésion VCAM1 (vascular cell adhesion molecule 1) et E-sélectine, libérées sous forme soluble. Ces médiateurs ont une action chimiotactique sur les cellules vasculaires adjacentes, activant précocement l angiogenèse. Les facteurs angiogéniques libérés par les macrophages et les synoviocytes de la couche bordante (interleukine-8 [IL-8], tumor necrosis factor a [TNFa], vascular endothelial growth factor [VEGF], et hepatocyte growth factor [HGF]) seraient actifs plus tardivement. file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (4 sur 27) [27/03/ :16:22]

5 II- Activation chronique de l angiogenèse au sein du pannus La pression intra-articulaire est élevée de façon basale dans les articulations rhumatoïdes ; ceci entraîne, lors des mouvements, une occlusion des capillaires synoviaux qui génère une période d hypoxie relative suivie par une hyperhémie réactionnelle (14). L hypoxie est un phénomène chronique dans la PR: les études biochimiques témoignent d un métabolisme anaérobie au sein de la synoviale (15), faisant évoquer une inadéquation entre les apports sanguins et les besoins du tissu inflammé. C est un facteur stimulant majeur de la synthèse du VEGF, molécule dont l action est prépondérante dans la régulation de l angiogenèse au sein du pannus, par le biais d un facteur inductible par l hypoxie (HIF1). L apparition des néovaisseaux devrait permettre une réparation tissulaire et la correction de l anaérobiose. Néanmoins, l hypoxie persiste, entretenant le processus angiogénique de façon prolongée (16). L angiogenèse entraîne la chronicisation de la synovite. En son absence, on observe une résolution de l inflammation dans la synovite aiguë (16). La synoviale rhumatoïde, richement vascularisée, est composée de synoviocytes macrophagiques et fibroblastiques, repartis en une à deux assises cellulaires. Dans la PR, la couche synoviale devient hyperplasique, invasive localement, siège d un infiltrat inflammatoire, d une prolifération fibroblastique et d une néovascularisation intense. La redistribution des vaisseaux s effectue au profit de la profondeur de la synoviale, sans modification nette de la densité vasculaire (17). Les néovaisseaux ont les caractéristiques suivantes: cellules musculaires lisses ou péricytaires peu nombreuses, faible taux d enzyme de conversion de l angiotensine, expression augmentée de E-sélectine ainsi que de l intégrine avb3 et de métalloprotéases. Les cellules endothéliales expriment des marqueurs de prolifération (antigène Ki-67 et proliferating cell nuclear antigène [PCNA]) (18) ; cette prolifération endothéliale est comparable à celle observée dans les tumeurs et la cicatrisation cutanée. Ce contraste apparent entre prolifération des CE et stabilité de la densité vasculaire est expliqué par l existence concomitante de phénomènes de régression vasculaire. Il existe une compartimentalisation de la synoviale avec des zones de prolifération et d apoptose endothéliale (17). L accélération du renouvellement vasculaire pourrait induire une immaturité vasorégulatrice. En effet, les néovaisseaux ne possèdent pas de récepteurs pour les neuropeptides vasorégulateurs comme la substance P (19, 1) ; ils ne sont pas parfaitement fonctionnels. Ces anomalies qualitatives des vaisseaux empêchent la cicatrisation du tissu, induisent une persistance de l hypoxie et de l acidose, qui aggravent alors l inflammation, la douleur, et les dommages tissulaires, permettant la chronicité de l arthrite. C- EFFECTEURS PRO-ANGIOGENIQUES I- Médiateurs pro-angiogéniques Un grand nombre de cytokines pro-angiogéniques (VEGF, fibroblast growth factor [FGF], transforming growth factor b [TGFb], TNFa, platelet-derived growth factor [PDGF],) ainsi que des chimiokines (IL-8, growth-related cytokine [GROa]) ont été mises en évidence sur des biopsies synoviales de PR (tableau I) (20). Les macrophages infiltrants sont une source reconnue de facteurs angiogéniques bien file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (5 sur 27) [27/03/ :16:23]

6 que beaucoup soient sécrétés par les cellules endothéliales activées (IL-8 et FGFb). Plusieurs stimuli angiogéniques tels que l IL-8 et GROa sont également des facteurs chimioattractants pour les leucocytes. Parmi les molécules inductrices, le VEGF a été identifié récemment comme le médiateur pivot de l angiogenèse dans la polyarthrite rhumatoïde (7, 20). Le VEGF est un agent mitogène spécifique des cellules endothéliales, qui joue un rôle central dans la régulation de la vasculogenèse, exprimé en association spatiale et temporelle avec les événements physiologiques et pathologiques de l angiogenèse in vivo. Le VEGF peut induire plusieurs effets pléïotropes associés à l angiogenèse: il est chimioattractant pour les CE, les monocytes et les polynucléaires ; il augmente la perméabilité vasculaire ; il induit la libération par les CE de facteurs impliqués dans le remodelage vasculaire (collagénase, inhibiteur du plasminogène...) et la coagulation (induction du facteur tissulaire) (21). Il existe cinq isoformes (V121, V145, V165, V189, V206) obtenues par épissage alternatif pour former des homodimères liés par des ponts disulfures, se liant à deux récepteurs tyrosine kinases à sept domaines immunoglobuline-like localisés presque exclusivement sur les cellules endothéliales (22): flt-1 ou R1 et sa forme soluble (exprimé par les CE quiescentes, les monocytes, les cellules mésangiales rénales et le trophoblaste) et KDR/flk-1 ou R2 (sur les vaisseaux en prolifération, les cellules souches hématopoïétiques, les mégacaryocytes et les cellules rétiniennes progénitrices). D autres facteurs de croissance appartenant à la famille du VEGF (VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, PlGF 1 et 2) partageant les mêmes récepteurs ont été identifiés, ainsi que deux corécepteurs neuropiline 1 et 2 se liant à la forme V165 et un troisième récepteur flt-4 (R3) liant les VEGF-C et D. Le VEGF est une glycoprotéine homodimérique de kd, ayant 20% d homologie avec le PlGF (placenta growth factor): ses formes les plus courtes sont sécrétées (V121, V145, V165) alors que les plus longues sont liées à des protéoglycanes contenant de l héparine. Les voies de signalisation intracellulaire activées par la liaison du VEGF à ses récepteurs impliquent la phospholipase C, le calcium intracellulaire, les protéines kinases C (PKC), la phosphatidylinositol 3 kinase, le monoxyde d azote (NO) et les MAP (Mitogen Activated Protein) kinases. Les cytokines potentialisant la synthèse du VEGF sont nombreuses: PDGF, FGF, TNFa, TGFb, insulin-like growth factor [IGF1], interleukine-1 [IL-1], epidermal growth factor [EGF], keratinocyte growth factor [KGF] ; d autres, telles que l IL-6 et l IL-10, ont un rôle inhibiteur. L hypoglycémie et l hypoxie sont des facteurs stimulants majeurs. In vitro, la sécrétion du VEGF est également induite par le sérum, la prostaglandine E2, l ester de phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) et le chlorure de cobalt. L inactivation de suppresseurs tumoraux (p53 et vhl) conduit à l hyperexpression de la molécule. Le VEGF est sécrété par de nombreuses cellules in vitro (23): fibroblastes, kératinocytes, lymphocytes, neutrophiles, macrophages, monocytes, cellules mésangiales, cellules de Leydig, hépatocytes, cellules musculaires lisses et tumorales. Dans les liquides synoviaux des patients atteints de PR, on trouve des quantités importantes de VEGF (24, 25). Les études en immunohistochimie et en hybridation in situ sur des tissus synoviaux humains mettent en évidence une synthèse de VEGF par un grand nombre de macrophages synoviaux, par des fibroblastes entourant les vaisseaux, des cellules musculaires lisses vasculaires et des cellules bordantes synoviales (26). Il existe une expression importante de file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (6 sur 27) [27/03/ :16:23]

7 VEGF dans des synoviales rhumatoïdes sévères et destructrices (figure III): au sein d une même synoviale, l expression du VEGF est hétérogène, intense sur les franges inflammatoires, plus faible sur les franges fibreuses (figure IV). Ceci témoigne d une activation chronique du phénomène angiogénique (27). Les cellules endothéliales des microvaisseaux situées à proximité des macrophages produisant du VEGF expriment l ARNm codant pour les récepteurs flt-1 et KDR. Le FGF-2 ou FGFb est un des facteurs mitogènes des CE bien caractérisé (28). Il a un poids moléculaire de 18 kd, se lie aux récepteurs à activité tyrosine kinase FGFR1 (Flg), FGFR2 (bek), FGFR3 et FGFR4. Le FGFb stimule l angiogenèse in vitro et in vivo en augmentant la prolifération et la migration des cellules musculaires lisses et des CE. Il est exprimé à l interface pannus-cartilage dans les tissus de PR (29, 30) ; ses taux synoviaux sont corrélés à la sévérité de la maladie (31). Le FGFb a une grande affinité pour l héparine, se liant à des protéoglycanes héparan-sulfates de la matrice extracellulaire (MEC), conduisant à la stabilisation du facteur de croissance (32) ; des collagénases et des héparinases peuvent secondairement le libérer. Les protéoglycanes héparan-sulfates sont des récepteurs de plus faible affinité que R1 et R2. Le FGFb n augmente pas la perméabilité vasculaire, qui est la première étape d activation du processus angiogénique. Par contre, il majore de façon synergique l augmentation de la perméabilité vasculaire induite par le VEGF (33). Les cytokines inflammatoires induisent la synthèse de FGFb par les cellules endothéliales. L action du TGFb est complexe, favorisant le recrutement de macrophages qui à leur tour sécrètent des facteurs angiogéniques. L invalidation du gène du TGFb1 chez la souris a permis d établir l implication de ce facteur dans l angiogenèse et l hématopoïèse (34) Certains embryons naissent à terme sans anomalies majeures, puis développent un syndrome inflammatoire majeur et décèdent à trois semaines de vie ; 50% des embryons homozygotes décèdent in utero en raison d anomalies du placenta. Le TGFb est nécessaire à l établissement et à la maintenance de l intégrité des vaisseaux sanguins dans le sac vitellin. Les vaisseaux formés sont fragiles et perméables, ceci semble être du à un défaut de contact entre les cellules endothéliales. Le TGFb interviendrait dans la régulation de la prolifération et de la migration des CE et des cellules musculaires lisses, l induction de la différenciation de celles-ci et la stimulation de la synthèse de la MEC (35). La biodisponibilité du TGFb, sécrété sous une forme inactive s associant à la MEC, est modulée par différentes protéines de liaison qui ancrent cette cytokine dans la MEC ; ses modes d activation sont multiples et nécessitent la mise en présence des CE et des cellules de la paroi vasculaire in vitro. Le TGFb est présent dans le tissu et le liquide synovial rhumatoïde (36, 37). Les récepteurs du TGFb sont exprimés de façon plus importante sur les éléments myéloïdes de la PR par rapport à des synoviales arthrosiques (38). Dans les essais in vivo sur la membrane chorioallantoïdienne (MCA), le TGFb à faible concentration induit une réponse inflammatoire qui conduit indirectement à une réponse angiogénique (39). A des concentrations plus élevées, le TGFb inhibe la réponse angiogénique (40). D autres facteurs de croissance jouent un rôle promoteur de l angiogenèse, sans agir directement sur les CE. Ils lient pour la plupart l héparine ou les protéines héparan-sulfates: en dehors des membres de la famille des FGF et du TGFb, on cite l EGF (41), le HGF (42, 43), le granulocyte macrophage-colony stimulating factor file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (7 sur 27) [27/03/ :16:23]

8 [GM-CSF] (44), le platelet derived-endothelial cell growth factor [PD-ECGF] (45), le TNFa et des chimiokines comme l IL-8. L IL-8 est un médiateur important de l angiogenèse appartenant à la famille des chimiokines C-X-C, portant le motif ELR (Glu-Leu-Arg). L IL-8 humaine recombinante stimule l angiogenèse dans le modèle de cornée de lapin (46). Elle est détectée dans les tissus arthritiques et est en partie responsable de l induction de l angiogenèse dans les tissus inflammatoires (47) Le TNFa est une des premières cytokines impliquées dans la cascade cytokinique participant à la destruction de l articulation in vivo. Les essais cliniques dans la polyarthrite rhumatoïde délivrant des anticorps anti-tnfa montrent une diminution de l expression des molécules d adhésion et de cytokines chimioattractantes au sein de la synoviale ainsi que des taux de VEGF plasmatiques, suggérant une modulation de l angiogenèse (48). Le TNFa induit l IL-1, puis le TNFa et l IL-1 induisent à leur tour l expression de cytokines comme l IL-6, L IL-8, le VEGF et le GM-CSF. Les cytokines pro-inflammatoires IL-1 et TNFa sont impliqués dans l angiogenèse par un mécanisme indirect (pas de rôle mitogène in vitro). L inhibition du TNFa et de l IL-1 conduit à une diminution de la sécrétion de VEGF de 45 % ; les récepteurs antagonistes de l IL-1 (IL-1Ra) ou les anticorps anti-tnfa administrés séparément entraînent une inhibition non significative (49). L IL-1 majore de deux à six fois la sécrétion de VEGF par les fibroblastes synoviaux in vitro, alors que le TNFa ne peut induire que l IL-8 (50). Une autre étude confirme que le TNFa et le FGFb n augmentent pas la sécrétion de VEGF sur des cultures fibroblastiques synoviales in vitro: le TGFb en est l inducteur le plus puissant. L hypoxie augmente de façon synergique la production de VEGF induite par l IL-1 ou le TGFb (51). Le HGF ou hépatopoïétine A est une glycoprotéine se liant à l héparine qui a des propriétés mitogéniques, morphogéniques et chimiotactiques. Le HGF est chimioattractant pour les CE et est angiogénique dans les essais sur la cornée de rat (43). Il est retrouvé en quantité importante dans les liquides synoviaux de PR, au sein des macrophages synoviaux en immunohistochimie. Cette cytokine, chimiotactique pour les CE du pannus, participe à la néovascularisation synoviale (42). L angiogénine est une protéine plasmatique liant l héparine, ayant un PM de 14 kd (52). Elle a une activité angiogénique et ribonucléolytique. Elle est présente dans le plasma à des concentrations 20 à 800 fois supérieures à celles nécessaires pour induire l angiogenèse dans les modèles expérimentaux. Les cellules vasculaires et musculaires lisses sécrètent l angiogénine et expriment son récepteur. Elle induit la prolifération des cellules musculaires lisses et endothéliales in vitro et participe à l adhésion des CE sur la MEC. Cette action pro-angiogénique implique l actine qu elle lie et dont elle induit la polymérisation in vitro. L angiogénine est également immunosuppresive, et inhibe la dégranulation des polynucléaires neutrophiles. Son mode d action est encore imparfaitement élucidé, mais elle représente une cible thérapeutique potentielle: des anticorps anti-angiogénine inhibent la néovascularisation et la croissance tumorale chez des souris athymiques. Les analyses immunohistochimiques montrent une codistribution du bfgf et de l angiogénine au sein de l articulation rhumatoïde (cellules bordantes, macrophages, cellules endothéliales et musculaires lisses) (53). D- EFFECTEURS ANGIOINHIBITEURS file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (8 sur 27) [27/03/ :16:23]

9 Comme les facteurs pro-angiogéniques, les facteurs anti-angiogéniques ont la capacité de se lier à l héparine: la thrombospondine, le PF4 et l angiostatine ont été particulièrement étudiés (tableau I). La thrombospondine 1 (TSP1) est une glycoprotéine trimérique de 450 kd, produite par les CE, les monocytes-macrophages, les fibroblastes et les cellules musculaires lisses. Elle interagit avec des domaines de la MEC comme la fibronectine, les collagènes I et V, la laminine, l héparine, les protéoglycanes héparanes sulfates ainsi que des protéines plasmatiques comme le fibrinogène et le plasminogène. La TSP1 active les polynucléaires neutrophiles et les monocytes, et est chimiotactique pour les lymphocytes. C est un inhibiteur puissant de l angiogenèse (54). Cette action anti-angiogénique a été mise en évidence dans plusieurs modèles in vivo et in vitro. Elle est associée à une suppression de p53 (55). Elle inhibe la prolifération des CE en culture (56), ainsi que l apparition des points de contact focaux (57). Cependant, dans certaines circonstances, la TSP1 peut majorer la microvascularisation par le biais d une augmentation des activateurs du plasminogène selon un mécanisme TGFb-dépendant. De même, la TSP1 majore l angiogenèse induite par le FGFb dans un modèle de cornée de lapin. La TSP1 n améliore pas l arthrite induite à l adjuvant chez le rat (58). L implantation au sein des articulations d éponges délivrant de la thrombospondine augmente la sévérité de la maladie, ceci étant probablement lié à l action pro-inflammatoire de la TSP1. Elle module cependant de façon biphasique la formation des vaisseaux au sein de la synoviale: on constate une augmentation du nombre de vaisseaux entre J13 et J16, suivie par une décroissance de celui-ci de J19 à J22 après injection. Le PF4 inhibe la prolifération des CE et leur migration in vitro, qui peut être majorée par l adjonction d héparine (59). Elle appartient au groupe des chimiokines sans motif ELR auquel appartiennent également l interféron inducible protein-10 [IP-10] et la monokine induced by gamma interferon [MIG], toutes deux angiostatiques. L angiostatine (38 kd, fragment interne du plasminogène) et l endostatine (20 kd, fragment C terminal du collagène XVIII) inhibent la prolifération des CE in vitro, la croissance tumorale in vivo en interférant avec la néovascularisation et en augmentant l apoptose des cellules tumorales (60, 61). On citera également la prolactine, dont un fragment de 16 kd inhibe la prolifération et la migration des CE. La protamine, une protéine cationique riche en arginine liant l héparine, a les mêmes propriétés (3). Parmi les cytokines angiostatiques, l IL-12 a des actions anti-tumorale et anti-métastatique puissante dans des modèles de tumeurs murines attribuées à ses propriétés immunostimulatrices (activation des lymphocytes T cytotoxiques notamment). L administration intrapéritonéale d IL-12 inhibe fortement la néovascularisation cornéenne induite par le FGFb, via des mécanismes médiés par d autres cytokines comme les interférons (IFN) et en stimulant la protéine IP-10 à l activité angioinhibitrice (62). Les interférons sont des protéines de structure dimérique, de 18 à 25 kd, ayant des actions anti-virale, anti-proliférative, régulatrice du système immunitaire et anti-angiogéniques: l IFNa diminue la prolifération et la migration des CE ainsi que l angiogenèse induite par FGFb, file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (9 sur 27) [27/03/ :16:23]

10 l IFNb inhibe la prolifération endothéliale, et l IFNd a une action cytotoxique sur les CE (63). Il existe une augmentation d expression de l IFNd et de son récepteur dans les synoviales rhumatoïdes par rapport aux synoviales arthrosiques (64). L IFNa2 a été utilisé avec succès dans le traitement des hémangiomes infantiles (65). Ce sont des tumeurs à croissance rapide pendant 8 à 18 mois, qui régressent lentement par la suite (5 à 8 ans). Certains hémangiomes peuvent être menaçant, mettant en jeu le pronostic vital Les traitements classiques par chirurgie, ligature ou embolisation artérielle, corticothérapie donnent des résultats variables avec une morbidité importante. L IFNa2 a transformé le pronostic de cette pathologie, permettant une régression partielle voire totale des lésions angiomateuses. E- VOIES DE RECHERCHE I- Angiogenèse et molécules d adhésion cellulaire L invasion, la migration et la prolifération des cellules endothéliales pendant l angiogenèse sont régulées par des molécules d adhésion cellulaire, et notamment des intégrines (66) Ces glycoprotéines transmembranaires sont constituées de deux sous-unités (a et b) associées de façon non covalente (figure V). Elles comportent un grand domaine extracellulaire au contact des protéines matricielles, un domaine transmembranaire et un domaine intracellulaire en relation avec les protéines du cytosquelette (67). Actuellement 16 sous-unités a et 8 b sont décrites, constituant une vingtaine de récepteurs. Ces molécules, exprimées à la surface des CE activées, régulent leur adhésion à une grande variété de protéines de la matrice extracellulaire incluant la fibronectine, la vitronectine, la laminine, les collagènes I et IV, la ténascine, l ostéopontine, le fibrinogène et le collagène dénaturé. Certaines d entre elles reconnaissent un seul ligand de la MEC, d autres lient plusieurs protéines différentes. De nombreuses protéines adhésives présentes dans les matrices extracellulaires ou dans le sang circulant contiennent une séquence arginine-glycine-acide aspartique dénommée RGD, tripeptide reconnu par les intégrines. Ces interactions cellule-matrice permettent aux cellules vasculaires de migrer vers le stimulus angiogénique. Les intégrines transmettent également des signaux du compartiment extracellulaire au compartiment intracellulaire. Par exemple, la liaison de l intégrine à la MEC entraîne entre autres un signal calcique qui permettra la mobilité de la cellule endothéliale (68). Les intégrines avb5 et avb3 sont deux voies majeures de signalisation de l angiogenèse (69). Les modèles de souris knock-out (KO) pour les intégrines av confirment l importance de ces molécules dans la formation et la maturation du tissu vasculaire (70): le KO entraîne une létalité embryonnaire dans 80% des cas qui survient entre les 9 et 12 semaines de gestation, liée à des anomalies de la placentation ; 20% des embryons homozygotes survivent jusqu à la naissance avec un phénotype associant des hémorragies et des anomalies étendues des vaisseaux intestinaux et cérébraux. La vasculogenèse et l angiogenèse sont cependant moins affectées qu attendu, probablement de part la compensation de l invalidation des av par d autres intégrines. II- Voies de signalisation des intégrines Les voies avb3 et avb5 ont été particulièrement étudiées en cancérologie, et de file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (10 sur 27) [27/03/ :16:23]

11 façon plus limitée en rhumatologie. Le remodelage vasculaire est sous l influence de facteurs de croissance et de molécules d adhésion qui différent d un organe à l autre, expliquant l existence de plusieurs voies de signalisation et la redondance du système cytokinique. L angiogenèse médiée par avb5 est induite par le VEGF et le TGFb alors que la voie avb3 est sous dépendance du bfgf et du TNFa (69). L inhibition des protéines kinases C bloque l angiogenèse induite par le VEGF sur les modèles de membrane chorioallantoïdienne de poulet et de cornée de lapin. La voie bfgf n implique pas les PKC. Paradoxalement, alors que le VEGF est une cytokine ayant un rôle clé dans l angiogenèse de la PR, la voie avb5 ne parait pas être prépondérante, sachant qu elle a été identifiée dans les synoviales normales ou arthrosiques, et non dans les synovites rhumatoïdes (71) Storgard et coll ont administré des peptides inhibiteurs des intégrines avb3 en intra-articulaire chez le lapin sur un modèle d arthrite à l antigène (72). Ce traitement entraîne une diminution de l angiogenèse synoviale, réduit l infiltrat inflammatoire, la formation du pannus et les érosions cartilagineuses. L amélioration est plus modeste avec des peptides ayant une plus forte affinité pour avb5 que pour avb3. La voie avb3 semble donc être prépondérante dans ce modèle d arthrite. L intégrine avb3 est exprimée sur les lymphocytes T activés, les macrophages, les cellules tumorales et les ostéoclastes. Son expression sur les vaisseaux sanguins est minime ou absente, elle est augmentée in vivo et in vitro sur les vaisseaux activés (tissu de granulation, vaisseaux au sein des tumeurs) en réponse à des facteurs de croissance (73). Les vaisseaux au sein de la synoviale rhumatoïde ont une expression d avb3 accrue (17). Cette intégrine apparaît actuellement comme un marqueur de l activation de l endothélium, au même titre que la molécule CD146 (74), et comme un effecteur global dans le processus angiogénique (75). Dans les modèles de tumorigenèse, la liaison d avb3 à la MEC entraîne un signal essentiel à la survie et à la différenciation des cellules endothéliales activées: l inhibition de la liaison à avb3 bloque non seulement la migration des CE mais induit leur apoptose in vivo. Ceci passe par une inhibition de la translocation du facteur transcriptionnel NF-kB au noyau cellulaire (76), ainsi que par une augmentation de l activité du suppresseur de tumeurs p53 modulant l expression de la protéine bax et de l inhibiteur du cycle cellulaire p21waf1/cip1 (77). Quand les vaisseaux sont matures, les CE deviennent réfractaires à ces antagonistes d avb3. L avb3 a la particularité de pouvoir activer la métalloprotéase MMP-2 de façon RGD-indépendante. L intégrine se lie à la métalloprotéase, la localisant à la surface de la cellule et permet son activation (78). La MMP-2 clive à son tour le collagène, exposant des sites RGD, qui participent à la migration des CE dans la matrice extracellulaire. Des fragments de la MMP-2, appelés PEX (comprenant le domaine COOH-terminal hemopexine like de MMP-2) sont retrouvés dans les tissus vascularisés. Ces PEX stoppent l angiogenèse tumorale in vivo: ils bloquent l interaction entre MMP-2 et avb3, servant d inhibiteurs naturels de l activité de la MMP-2. Cet exemple montre l existence de liens étroits entre les systèmes d adhérence (intégrines et protéines matricielles) et les systèmes protéolytiques pour permettre le remodelage tissulaire pendant la réponse angiogénique. III- Angiogenèse et protéases file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (11 sur 27) [27/03/ :16:23]

12 Différentes protéases sont impliquées dans le temps et l espace selon le type de matrice extracellulaire traversée par les cellules endothéliales: membrane basale sous-endothéliale, puis matrice provisoire riche en fibrine et enfin matrice interstitielle riche en collagène I et en fibronectine (79). Les activateurs du plasminogène (urokinase-type et tissue-type plasminogen activator, u-pa et t-pa) sont des sérines protéases qui, par activation et liaison à leurs récepteurs (plasminogen activator receptor, PA-R) transforment le plasminogène en protéase active, la plasmine. Celle-ci peut alors cliver des protéines de la MEC et activer des métalloprotéases (matrix metalloproteinases, MMP), endopeptidases capables de dégrader la MEC. Ces deux systèmes sont régulés par les PAI (plasminogen activator inhibitor 1 et 2) et les TIMPs (tissue inhibitor of matrix metalloproteinases). Les MMPs sont produites par de nombreuses cellules incluant les cellules épithéliales, les fibroblastes et les cellules inflammatoires. Elles participent à la dégradation cartilagineuse et osseuse dans les synoviales rhumatoïdes et arthrosiques (80). Elles permettent les interactions cellule-cellule (roulement des polynucléaires neutrophiles sur les CE, agrégation plaquettaire, par exemple) et cellule-matrice (migration cellulaire favorisée par l exposition de sites masqués de la MEC, activation de récepteurs cellulaires ). Les cellules endothéliales produisent les protéases MMP-1, MMP-2 ou gélatinase A, MMP-9 ou gélatinase B et MT-1-MMP (81). Ces MMPs sont impliquées dans l angiogenèse, comme en témoigne l inhibition des réponses angiogéniques par les TIMPs. Leur rôle ne se limite pas à une digestion de la MEC permettant l invasion vasculaire: elles influencent également le comportement de la cellule endothéliale (attachement cellulaire, prolifération, migration et croissance) directement ou en relarguant des facteurs de croissance inclus dans la MEC. Le mode d activation de MMP-2 implique sa liaison à l intégrine avb3, ainsi qu un deuxième système faisant intervenir la TIMP2 et MT1-MMP (figure V). La localisation à la surface cellulaire du pro-mmp-2 par le biais du complexe TIMP-2/MT1-MMP permet la formation d un complexe ternaire, avec libération de MMP-2 activée. Une forte saturation en TIMP-2 inhibe l activation de MMP-2, tout comme le fragment PEX. La régulation de l activité de MMP-2, dépendante de ces deux systèmes est particulièrement complexe: les MMPs peuvent faciliter l angiogenèse comme générer une réponse inhibitrice, selon l équilibre entre activateurs et inhibiteurs des MMPs (82). Les produits de dégradation de la matrice extracellulaire générés par les MMPs régulent également l angiogenèse: l angiostatine (fragment NH2 terminal du plasminogène) ou l endostatine (fragment protéolytique du collagène XVIII) inhibent la prolifération des CE. L implication des protéases spécifiquement sécrétées par les cellules endothéliales n est pas déterminée de façon précise ; d autres cellules (neutrophiles, macrophages, synoviocytes notamment) sont capables de sécréter des MMPs au sein dans la synoviale rhumatoïde, qui participent à la destruction articulaire et à l induction de l angiogenèse. L identification des MMPs qui participent à la réponse angiogénique et la compréhension de ses mécanismes de régulation sont nécessaires pour développer une stratégie thérapeutique ciblée. Le développement de l angiogenèse synoviale provient d un déséquilibre entre facteurs anti et pro-angiogéniques (figure VI). Des agents pharmacologiques rétablissant cet équilibre pourraient limiter l évolutivité de la maladie. file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (12 sur 27) [27/03/ :16:23]

13 F- MODULATION THERAPEUTIQUE DE L ANGIOGENESE I- Les modèles d étude Il existe différents tests permettant d évaluer la modulation de l angiogenèse (3). Les tests in vitro constituent une première étape, évaluant l impact d une molécule donnée sur la croissance, la prolifération des cellules endothéliales, leur capacité à migrer et la formation de tubes capillaires. Les études in vivo sont nécessaires pour confirmer ces résultats. Les modèles les plus classiques sont les tests sur membrane chorioallantoïdienne, sur les cornées de rongeurs ou les implantations de Matrigel. Il en existe de nombreux autres (83): chambres transparentes type oreille de lapin ou fenêtre craniale chez le rat ou la souris, modèle de la poche à air, chambre antérieure de l œil, etc. Les substances modulant l angiogenèse sont administrées isolément, au sein d implants matriciels (polymère ou collagène) ou sont produites par des cellules tumorales directement implantées au sein de la MCA, la poche cornéenne ou cutanée. Ces modèles animaux doivent répondre à plusieurs impératifs pour permettre une évaluation quantitative de l angiogenèse. Il est nécessaire de pouvoir distinguer les néovaisseaux des vaisseaux préexistants, de connaître les concentrations et la pharmacocinétique des molécules. Leur implantation ne doit pas entraîner de lésions tissulaires, elles-mêmes susceptibles d activer l angiogenèse. Si des cellules tumorales sont utilisées comme sources de facteurs angiogéniques, elles doivent être parfaitement connues en terme d expression d oncogènes et de facteurs de croissance. Enfin, l évaluation porte sur les caractéristiques fonctionnelles des néovaisseaux (prolifération et migration des CE, flux sanguin, perméabilité) et leur structure (longueur, volume, nombre de vaisseaux au sein du réseau capillaire, étendue de la membrane basale). Cette analyse est effectuée par analyse microscopique simple, après marquage des CE ou de la membrane basale ou après injection de marqueurs intravasculaires. Ces méthodes sont cependant statiques et invasives. Le développement de nouvelles techniques d imagerie pour quantifier le flux sanguin (échographie doppler couleur, résonance magnétique nucléaire, tomographies à émission de positrons) permettra de limiter ces inconvénients. Les essais sur membrane chorioallantoïdienne permettent une évaluation semi-quantitative de l effet angioinhibiteur d une substance donnée (84). Celle-ci est délivrée à l aide d une pastille insérée sur la MCA d un embryon de poulet de six jours. Après deux à trois jours, l examen microscopique met en évidence des zones avasculaires. Pour le modèle de cornée de lapin, une poche est créée chirurgicalement à une distance de 1 à 2 mm du limbe temporal, dans laquelle on insère une pastille imprégnée d une substance angiogénique lentement relarguée (85). La molécule test peut être incluse dans la pastille ou administrée de façon systémique. Il est alors possible de quantifier l inhibition de l angiogenèse en surveillant la densité, la longueur et le diamètre des vaisseaux originaires du limbe que l on aperçoit sur la surface cornéenne. Ce test ne permet pas une évaluation quantitative, car des variations même faibles de la distance séparant la poche du limbe induisent une grande variation de l amplitude de la réponse angiogénique. Le Matrigel est un extrait de membrane basale, contenant du collagène, que l on file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (13 sur 27) [27/03/ :16:23]

14 implante en sous-cutané (86). L addition d un peptide angiogénique couplé à l héparine dans le gel induit une augmentation de la vascularisation, qui est quantifiée histologiquement et en déterminant le contenu en hémoglobine au quatorzième jour. Comme précédemment, la substance à tester peut être administrée de façon systémique ou être incluse dans le Matrigel. Plusieurs techniques permettent de quantifier les molécules angiogéniques et leurs récepteurs (24, 25, 29, 51): immunohistochimie, hybridation in situ, dosages ELISA, Western blot, mesurant la modulation de leur taux au cours du processus pathologique et sous traitement. La surveillance des facteurs angiogéniques dans le plasma ou les urines ne donne qu une appréciation qualitative de l angiogenèse in vivo. II- Molécules angioinhibitrices De nombreuses molécules ont été testées dans l angiogenèse tumorale. Le mode d action des angioinhibiteurs est très variable (tableau II): inhibition des métalloprotéases (AG3340, Batimastat ou BB-94, Marimastat ou BB-2516, Bay , Neovastat, Psorvastat, TNP-470) ; inhibition des canaux calciques (CAI ou carboxy-amido-imidazole, Squalamine) ; antagonistes des facteurs de croissance (pentosan polysulfate, PI-88, Tecogalan sodium, octréotide, sumarine) ; anticorps monoclonaux (anti-intégrines ou Vitaxin, anti-vegf) ; effet cytostatique et anti-prolifératif (tamoxifène, dexrezoxane, paclitaxel) ; cytokines (INFa2a, IL-12), etc. Les résultats positifs constatés en cancérologie avec ces différents traitements ont conduit à envisager leur emploi dans l arthrite rhumatoïde. III- Modèles animaux d arthrite Les essais sur des modèles murins ont montré l efficacité des médications anti-angiogéniques sur l apparition et l évolution de la maladie articulaire. Chez le rat, le TNP-470 (AGM-1470 ou 6-O-[N-chloroacetyl-carbamoyl]-fumagillol) a été délivré seul, en préventif et en curatif (arthrite à adjuvant [87] ou arthrite induite au collagène [88]). Des protocoles curatifs (arthrite au collagène) ont également été conduits, en association avec la cyclosporine (89) ou le Taxol, un stabilisateur des microtubules (90). Le TNP-470 est un dérivé semi synthétique analogue de la fumagilline, antibiotique sécrété par aspergillus fumigatus, possédant une activité anti-angiogénique puissante. Sa découverte par Ingber a été accidentelle en observant des cultures de CE: la constatation de l existence d un gradient de CE autour d une colonie fungique a permis d isoler et d identifier à partir du milieu de culture la fumagilline, un antibiotique utilisé dans le traitement des amibiases (91). La cible du TNP-470 est la méthionine aminopeptidase (92), une protéase dont l inhibition induit une activité immunosuppressive et surtout angioinhibitrice. D autres modes d action du TNP-470 commencent à être élucidés: inhibition de la translocation membranaire de la NO synthase et induction de phénomènes apoptotiques. Le TNP-470 est un puissant inhibiteur de la migration des cellules endothéliales (91), de leur prolifération et de la formation des tubes capillaires (93). Un des mécanismes de ces actions sur l angiogenèse est l inhibition de la production du VEGF par la molécule (94). Le TNP-470 inhibe la prolifération des file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (14 sur 27) [27/03/ :16:23]

15 cellules tumorales en culture, la croissance des tumeurs murines primitives ou métastatiques, ainsi que celle des xénogreffes humaines. Dans les différents modèles cités ci-dessus, l incidence et la sévérité de l arthrite sont nettement diminuées sous traitement préventif. L administration curative du TNP-470 limite l intensité de la maladie, avec un effet d autant plus marqué qu il est délivré en bithérapie. Dans ces modèles, l effet du TNP-470 est indépendant de toute action immunomodulatrice (95). Les effets de la thalidomide sur l arthrite à collagène du rat vont dans le même sens: suppression de la synovite inflammatoire sur des critères cliniques et radiologiques (96). La thalidomide est une drogue sédative, tératogène dont le pouvoir angioinhibiteur a été mis en évidence sur un modèle de néovascularisation induite par le FGFb dans la cornée de lapin (97). Son effet est lié en partie par la suppression de TNFa. Dans ce modèle, l amélioration clinique est indépendante d une modulation du VEGF ou du TNFa. Une autre étude réalisée chez le lapin sur un modèle d arthrite à l antigène a montré l efficacité d un antagoniste avb3 administré en intra-articulaire sur le cours évolutif de la maladie (72), confirmant le rôle majeur des intégrines dans l angiogenèse. Dernièrement, De Bandt et coll ont étudié l action du TNP-470 sur un nouveau modèle de polyarthrite murine, les souris transgéniques KRN-NOD (98). Elles constituent un modèle animal attractif, proche de la pathologie humaine: apparition spontanée, restriction par le complexe majeur d histocompatibilité, implication du récepteur lymphocytaire T, chronicité. L atteinte articulaire destructrice est distale, symétrique, entraînant des déformations articulaires (99). La pénétrance de la maladie est de 100%, son évolution rapide et reproductible. Sous TNP-470 administré de façon préventive, le début de la maladie est retardé et son intensité diminuée. Ces résultats sont confirmés par l analyse histologique des articulations: il existe une réduction des destructions cartilagineuses et osseuses, et ce même très à distance de l arrêt du traitement alors que la maladie inflammatoire persiste. Le traitement curatif limite les manifestations articulaires. Ces premiers résultats sont encourageants, d autant plus que la tolérance des médications angioinhibitrices est bonne. Elles pourraient donc être un appoint thérapeutique supplémentaire dans la prise en charge la PR. IV- Applications chez l homme Ces molécules angioinhibitrices ont été administrées chez l homme en cancérologie (6, 7), et à aucun moment en rhumatologie (2). Les essais cliniques sont uniquement disponibles chez l animal. Cependant, l étude du mode d action des traitements de fond de la PR a révélé qu un certain nombre d entre eux agissent également par le biais d une inhibition de l angiogenèse (7). Plusieurs corticostéroïdes sont des composés angiostatiques, seuls ou en liaison avec l héparine. Leur action angioinhibitrice passe par une altération du remplacement de la membrane basale des vaisseaux sanguins en croissance. L hydrocortisone, la cortisone et la dexaméthasone inhibent l expression du gène du VEGF induite par le PDGF d une façon dose-dépendante (100) Pour la dexaméthasone, l effet inhibiteur sur la production de VEGF n est pas du à un effet cytotoxique ni à une inhibition de la prolifération des cellules synoviales mais à file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (15 sur 27) [27/03/ :16:23]

16 une diminution de l expression de son ARNm (101). Les corticoïdes injectés lors des synoviorthèses pourraient diminuer la synovite et l épanchement articulaire par le biais d une inhibition de l angiogenèse au sein de la synoviale. Les mécanismes d action des tétracyclines mis en jeu au cours de l inflammation articulaire sont multiples: effet immunomodulateur, anti-inflammatoire, action régulatrice sur les activités enzymatiques et action anti-infectieuse. La doxycycline et la minocycline ont également une activité anti-angiogénique: elles inhibent l angiogenèse in vivo dans un modèle de cornée de lapin (102). Ces analogues suppriment spécifiquement la croissance des CE. Leur action ne semble pas liée à leur rôle inhibiteur des métalloprotéases (103). La sulfapyridine inhibe la prolifération des CE contrairement à la 5ASA et la sulfasalazine (104). Le methotrexate inhibe la prolifération endothéliale in vitro (105). Les mécanismes d action anti-angiogénique de la chloroquine (106), des sels d or (107), de la D-pénicillamine (108) n ont pas été identifiés précisément. V- Perspectives De nombreuses molécules anti-angiogéniques sont en cours d évaluation dans des essais cliniques chez l homme en cancérologie. L effet de ces traitements est variable au cas par cas: amélioration clinique constatée chez des patients ayant des glioblastomes, des cancers prostatiques ou du col évolués ; d autres ayant les mêmes pathologies restent non répondeurs. Au cours de l expérimentation animale, les inhibiteurs de l angiogenèse se sont avérés peu toxiques Cependant, des retards de cicatrisation cutanée, des ulcérations digestives, une infertilité et une tératogénicité ont pu être observés chez les animaux traités. On s attendait aux mêmes constatations chez l homme, sachant que l angiogenèse n est pas un processus activé chez l adulte sain. D autres effets secondaires ont été décrits: signes généraux à type d asthénie, d anorexie, de fièvre ; symptômes neurologiques et neuropsychologiques (encéphalopathie, céphalées, ataxie cérébelleuse, neuropathie périphérique, somnolence, dépression) ; anomalies du bilan hépatique et hématologique (anémie, thrombocytopénie, leucopénie) (109). Une meilleure tolérance pourrait être obtenue avec l emploi de molécules angioinhibitrices dépourvues d effets immunomodulateur ou cytostatique. G- AUTRES IMPLICATIONS EN RHUMATOLOGIE I- Angiogenèse et remodelage osseux L angiogenèse participe au remodelage osseux (16). Elle joue un rôle dans l ossification endochondrale, où l on assiste à une hypertrophie chondrocytaire suivie d une invasion du cartilage par les vaisseaux périchondraux. Les chondrocytes hypertrophiques et les ostéoblastes sécrètent des facteurs angiogéniques (transferrine et VEGF) qui s associent à des facteurs angiogéniques exogènes pour stimuler l ossification. Le VEGF est le coordinateur essentiel de la fonction chondroclastique, de la mort chondrocytaire et de la formation osseuse dans le cartilage de croissance (110). Le TNP-470, une molécule angiostatique inhibe la formation d os ectopique après stimulation par la protéine recombinante BMP2 (111). Au sein de l articulation inflammée, l angiogenèse participe aux remaniements de l os sous-chondral. file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (16 sur 27) [27/03/ :16:23]

17 II- Réparation fracturaire L angiogenèse est nécessaire à la réparation fracturaire (112). La fracture interrompt la continuité vasculaire, conduisant à l hypoxie et à la nécrose de l os adjacent. Il existe une augmentation du flux sanguin et de la densité vasculaire pendant la constitution du cal (113). Son examen montre que le périoste est le siège d une néovascularisation intense aux stades initiaux de la cicatrisation (114). Plusieurs modèles expérimentaux ont été développés pour évaluer l action des facteurs pro-angiogéniques dans la consolidation osseuse. Le rôle du bfgf a été tout particulièrement étudié. Il permet la cicatrisation des calvaria (115) et la croissance des implants osseux (116). Ces effets sont dose-spécifiques, des concentrations plus élevées favorisant la fibrose (116). Le bfgf ne favorise pas la consolidation fracturaire chez le lapin (117) ; mais dans un modèle de greffe osseuse avec irradiation du foyer de fracture, il accélère la réparation osseuse (118). L action des facteurs de croissance est différente selon le modèle expérimental choisi. Leur activité ne se limite pas à une simple modulation de la néovascularisation ; elle est également liée à une action sur les cellules osseuses et leurs précurseurs, ainsi que sur les cellules inflammatoires recrutées sur le site de détersion fracturaire. De plus, l activité d une cytokine est modulée par la présence et la concentration des autres cytokines, sa demi-vie in vivo est difficile à déterminer en raison d une dispersion dans les tissus environnants ou lymphatiques, d une instabilité de la molécule ou d une dégradation enzymatique de celle-ci. Ceci explique la disparité des résultats observés entre les différentes études in vivo et in vitro. III- Ostéonécroses Le processus angiogénique a été également impliqué dans la réparation des ostéonécroses. Les événements initiaux ischémiques sont liés à une interruption vasculaire, une thrombose, une embolie graisseuse, une hypertension, une occlusion veineuse, des lésions du mur vasculaire ou une coagulopathie. Il existe une augmentation de la vascularisation dans la zone trabéculaire adjacente à l infarctus au stade initial de l affection: une décroissance du calibre artériolaire et une augmentation du nombre de petits vaisseaux sont observées dans un modèle d ostéonécrose de la tête fémorale induite par les stéroïdes chez le lapin (119, 120, 121). A un stade plus évolué, un tissu cicatriciel se forme à la base de l os nécrotique, empêchant la pénétration des vaisseaux et conduisant à la progression de la lésion (122). La réparation de la tête fémorale implique une activation de l ostéogenèse, elle-même dépendante de l angiogenèse. Une approche thérapeutique séduisante consisterait à administrer, en association avec les traitements classiques, c est-à-dire forage de décompression, ostéotomie fémorale ou greffe osseuse, une médication pro-angiogénique type angiogénine, IL-1, TNFa ou bfgf. Les facteurs de croissance comme le TGFb, le PDGF, l IGF1 ou le bfgf agissent également sur la prolifération et la différenciation des précurseurs ostéoblastiques et ostéoclastiques (123). L action de ces cytokines stimulatrices de l angiogenèse n est pas univoque, elle peut résulter également de leur action sur l ostéogenèse. file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (17 sur 27) [27/03/ :16:23]

18 IV- Arthrose Le VEGF est exprimé dans les stades tardifs de l arthrose, où il peut exister un infiltrat inflammatoire synovial au stade hydarthrodial (24, 25). La néovascularisation est également observée à un stade précoce, lorsque le cartilage est le siège d une invasion vasculaire. Les chondrocytes situés à l interface cartilage/vaisseaux invasifs expriment le VEGF suggérant que les modifications sous-chondrales observées dans l arthrose pourraient être régulées par la néovascularisation par le biais du VEGF (124). L identification du rôle du VEGF dans l invasion vasculaire du cartilage a des implications dans la formation aberrante d os (ostéophytes) et la perte cartilagineuse dans l arthrose. CONCLUSION L endothélium participe à la réaction inflammatoire et immune de la polyarthrite rhumatoïde en temps que cible et qu effecteur à part entière. L expérimentation animale a donné des résultats prometteurs: la modulation de la composante angiogénique de la maladie peut limiter les destructions cartilagineuses et osseuses. La diminution de la surface de l endothélium dans le pannus s accompagne d une réduction du recrutement lymphocytaire, monocytaire et neutrophile, ainsi que de la production de chimiokines et de cytokines pro-inflammatoires. De même, les apports sanguins étant restreints, la croissance du tissu est ralentie. Il existe des liens étroits entre angiogenèse, inflammation, ostéogenèse et coagulation, de telle sorte que la mise en évidence du processus responsable du déclenchement des lésions synoviales est difficile à déterminer. La cascade d activation de l angiogenèse est particulièrement complexe, régulée à de multiples niveaux. Il existe au sein du tissu synovial de nombreux médiateurs qui activent ou inhibent l angiogenèse, créant une situation d équilibre. La perturbation de cet équilibre en faveur de la prolifération vasculaire permet la chronicisation de la synovite. Les inhibiteurs de l angiogenèse pourraient constituer dans les prochaines années une nouvelle classe thérapeutique dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde, pour lequel de nouveaux progrès sont attendus. Tableau I: Facteurs modulant l angiogenèse dans la polyarthrite rhumatoïde Facteurs Angioinhibiteurs Facteurs Angiogéniques -Acide hyaluronique de haut poids moléculaire -Acide rétinoïque-angiostatine -CDI (inhibiteur dérivé du cartilage) -Fragment de 29 kda de la fibronectine -Fragments de l EGF -Endostatine -Héparinases -IL-1 -IL-2 -IL-12 -INF -Acide hyaluronique de bas poidsmoléculaire -Angiogénine -Angiopoéïtine -Chimiokines C-X-C -EGF -FGF -G-CSF, GM-CSF -HGF -IGF-1 -IL-1 -IL-2 file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (18 sur 27) [27/03/ :16:23]

19 -LIF (leukemia inhibitory factor) -Inhibiteurs de synthèse des prostaglandines -IP-10 -MIG -PEX -PF4 -Placental ribonuclease inhibitor -Prolactine -Propeptides du collagène I -Protamine -Thrombospondine I -TIMPs -TNFa -IL-8 -Métalloprotéases matricielles -PAF -PDGF -PD -ECGF -PlGF -Pléïotropine -Prostaglandines E -VEGF/VPF -TGFb -TNFa -Transférrine Tableau II- Principaux inhibiteurs de l angiogenèse et mécanismes d action. Neutralisation des médiateurs angiogé-niques et de leurs récepteurs Diminution de l activation des cellules endothélialesinhibition de la croissance des CE et de leur migration Inhibition de la prolifération des CE Action sur la membrane basale et la MEC Autres mécanismesinhibition de l adhésion des CE Lésions directes des CE Ac monoclonaux Anti-facteurs de croissance Molécules de synthèse et cytokines Inhibiteurs endogènes de l angiogenèse Inhibiteurs des métalloprotéases Antibiotiques et stéroïdes Ac monoclonal anti avb3 Ac monoclonaux Anti-VEGF, anti-bfgf, anti-angiogénine Récepteurs solubles du VEGF,inhibiteurs du recepteur du PDGF, pentosan polysulphate, tecogalan sodium, suramine et analogues,octreotide, PI-88 Linomide, thalidomide, taxol/paclitaxel,analogues de la camptothecine, INF, IL-12, TNP-470, rétinoïdes, inhibiteurs de la NO synthase Angiostatine, endostatine, TSP-1, PF-4 Batimastat, Marimastat, Bay , TIMPs, CGS 27023A, PEX, Psorvastat, Neovastat, Neorestat, AG-3340 Cyclines, halofuginone, carboxymethyl chitine, stéroïdes angiostatiques, col-3 Vitaxin Ac monoclonal anti-facteur tissulaire,ac M5/114, CM 101 file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (19 sur 27) [27/03/ :16:23]

20 Mort des CE induite par une Lymphocytes T vaccination Modulation de la balance Inhibiteurs des calcique canaux calciques Mode d action inconnu Hormones Cellules T anti-épitopes des CE (TEK) Squalamine, CAI (carboxyaminotriazole) HCG (human chorio-gonadotrophin), methoxyestradiol BIBLIOGRAPHIE 1 Folkman J. Angiogenesis in cancer, vascular, rheumatoid and other disease. Nat Med 1995; 1: Cramer DA. Applied vascular biology: can angiogenesis inhibitors help control malignant growth? Ann Int Med 1998; 129: Gasparini G. The rationale and future potential of angiogenesis inhibitors in neoplasia. Drugs 1999; 58: Ferrante K, Winograd B, Canetta R. Promising new developments in cancer chemotherapy. Cancer Chemother Pharmacol 1999; 43 Suppl: S Ferrara N. Missing link in angiogenesis. Nature 1995; 376 (6540): Denekamp J. Angiogenesis, neovascular proliferation and vascular physiopathology as targets for cancer therapy. Br J Radiol 1993; 66: Koch AE. Angiogenesis: implications for rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 1998; 41: Firestein GS. Invasive fibroblast-like synoviocytes in rheumatoid arthritis: passive responders or transformed aggressors. Arthritis Rheum 1996; 39: Lioté F. Angiogenèse synoviale. L actualité rhumatologique Lioté F. Cellules endothéliales et inflammation synoviale. L actualité rhumatologique Hirohata S, J Sakakibara. Angiogenesis as a possible elusive triggering factor in rheumatoid arthritis. Lancet 1999; 353 (9161): Le Loët X, Daragon A, Tron F. La polyarthrite rhumatoïde "très récente": pourquoi et comment l étudier? Rev Rhum [Ed Fr] 1996; 63: Koch AE, MM Halloran, CJ Haskell, MR Shah and PJ Polverini. Angiogenesis mediated by soluble forms of E-selectine and vascular cell adhesion molecule-1. Nature 1995; 376: Blake DR, Merry P, Unsworth J, Kidd BL, Outhwaite JM, Ballard R et al.. Hypoxic-reperfusion injury in the inflamed human joint. Lancet 1989; 8633: Levick JR. Hypoxia and acidosis in chronic inflammatory arthritis; relation to vascular supply and dynamic effusion pressure. J Rheumatol 1990; 17: Walsh DA. Angiogenesis and arthritis. Rheumatology 1999; 38: Walsh DA, Wade M, Mapp PI and Blake DR. Focally regulated endothelial proliferation and cell death in human synovium. Am J Pathol 1998; 152: Ceponis A, Konttinen YT, Imai S, Tamulaitiene M, Li TF, Xu JW et al. Synovial lining, endothelial and inflammatory mononuclear cell proliferation in synovial membranes in psoriasic and reactive arthritis: a comparative quantitative morphometric study. Br J Rheumatol 1998; 37: Mapp PI, Kidd BL, Gibson SJ et al. Substance P-, calcitonin gene-related peptide- and C-flanking peptide of neuropeptide Y-immunoreactive fibres are file:///c /Sites/RhumatoNet/projrhum/secu/mediathe/articles/mars00/indexpourpdf.html (20 sur 27) [27/03/ :16:23]