Tissu adipeux viscéral et pathologie vasculaire
Mécanismes ?
Plus inflammatoirePlus riche en macrophages
TAVDrainage par le système porte
↑AGL
↑ exposition et sensibilité aux glucocorticoïdes
− adipokines délétères↓ adiponectine
Tissu adipeux viscéral (TAV)
caractéristiques physiopathologiques
� Lien épidémiologique fort entre TAV et maladies
cardiovasculaires
� Particularités physiopathologiques du TAV
Caractéristiques fonctionnelles du TAE et pathologie vasculaire
• Activité lipolytique importante– Source d’acides gras en
réponse à la dépense énergétique du myocarde (notamment en cas d’ischémie)
• Importante source de molécules bioactives– Fonction
endocrine/paracrine– Effet local
Sacks et al, Am Heart J, 2007
Capacités sécrétoires du TAE
• Mazurek et collaborateurs, (Circulation 2003, 108 :
2460)
– Comparaison TA épicardique et sous cutané
– Coronariens lors d’un pontage (n=42 age 65 ± 10
ans)
– � Macrophages
– �MCP1, IL-1β, IL6, TNFα ( ARN et protéine)
– �40% adiponectine TA épicardique des patients
TaqMan RT PCR
Elisa
Identification Infiltrats cellulaires dans le TAE
Pathogénèse du TAE ?
• 27 Patients ( 25 – 65 ans)
- 12 non coronariens NCAD : pathologie valvulaire
- 15 coronariens CAD : pontage coronarien
• Prélèvements de tissu adipeux épicardique (TAE) et sous-cutané (TAS)
• 2 approches
– Approche pangénomique puis Etude en PCR et immunohistologie des gènes potentiellement importants
– Etude des produits de sécrétion à partir d’explants Dutour et al, J Clin Endocrinol Metab, 2010
Surexpression de la phospholipase sPLA2-IIA dans le TAE des coronariens
La surexpression de sPLA2-IIA dans le TAE s’accompagne d’une augmentation de la sécrétion de cette phospholipase.
Rôle de sPLA2-IIA
• sPLA2-IIA : phospholipase, présente dans les lésions d'athérosclérose
• Rôle crucial dans des cascades enzymatiques pro-inflammatoires
• Facteur indépendant de risque cardiovasculaire qui prédit le risque d’évènements CV
• Souris transgéniques avec surexpression de sPLA2-IIA développent significativement plus d’athérosclérose que les souris contrôlesIvandic et al, Arterioscler Thromb Vasc Biol, 1999
Menschikowski,et al, Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2000
Kugiyama et al, Circulation, 1999
Autres facteurs modifiés dans le TAE de patients coronariens
• Adrénomédulline• Angiotensinogène• FABP4 (fatty acid binding protein 4),• Résistine, Visfatine, Omentine, • PAI1, tPA
Ouwens et al, J Cell Mol Med, 2010Silaghi et al, Am J Physiol Endocrinol Metab, 2007Vural et al, Cardiovasc Pathol, 2008
Lien TA périvasculaire et pathologie vasculaire ?
Ishikawa et al, Virchows Arch,1997Ishiiet al, J Pathol, 1998
• Arguments indirects– Absence de lésions
coronaires dans les segments artériels intramyocardique chez le lapin avec régime riche en cholestérol
– Absence de lésions coronaires dans les segments artériels intramyocardiques (pont musculaire myocardique)
Lien TA périvasculaire et pathologie vasculaire ?
• Arguments directs concernant le rôle des cytokines pro-inflammatoires:– Effet de l’IL -1β périvasculaire (in vivo, porc)
– Effet des produits de sécrétion (MCP1) du TA périvasculaire sur le chimiotactisme
– Nombre de macrophages du TA périvasculaire varie en fonction des caractéristiques de la plaque
�IL -1β entraîne un épaississement de l’intima�Une réponse vaso-spastique à l’histamine�Ces effets sont abolis par Ac anti IL-1β ou anti PDGF
Shimokawa H et al 1996
Effet de l’IL -1 β périvasculaire (in vivo, porc)
Artère coronaire disséquée et entourée de coton + bille avec IL -1β
4 semaines après : coronarographie, études des réponses vasomotrices et études histologiques
Lien TA périvasculaire et pathologie vasculaire ?
• Arguments directs concernant le rôle des cytokines pro-inflammatoires:– Effet de l’IL -1β périvasculaire (in vivo, porc)
– Effet des produits de sécrétion du TA périvasculaire sur le chimiotactisme
– Nombre de macrophages du TA périvasculaire varie en fonction des caractéristiques de la plaque
Effets des produits de sécrétion du TA périvasculaire sur le chimiotactisme
• Etude de la migration leucocytaire in vitro par par Transwell®
• Médié par IL-8 et MCP-1
N=4
Henrichot et al, Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2005
Lien TA périvasculaire et pathologie vasculaire ?
• Arguments directs concernant le rôle des cytokines pro-inflammatoires:– Effet de l’IL -1β périvasculaire (in vivo, porc)
– Effet des produits de sécrétion (MCP1) du TA périvasculaire sur le chimiotactisme
– Nombre de macrophages du TA périvasculaire varie en fonction des caractéristiques de la plaque
Marquage des macrophages CD 68
Plaque d’athérome
à cœur lipidique
Plaque d’athérome
fibrocalcique stable
contrôle
Lien TAPV et vasomotricité
• Travaux de Gao YJ, 2005, 2006, 2007• TAPV a des propriétés vaso-relaxantes qui
disparaissent en cas d’obésité• Relaxation endothéliale dépendante d’anneau
aortique de rat en présence/absence de TAPV• TAPV sécrète un facteur transférable (nommé ADRF)
qui entraîne une vasodilatation endothéliale dépendante.
• Ce facteur diminue la réponse aux agents vasoconstricteurs et stimule la libération de NO par l’endothélium
Lien TAE et vasoréactivité coronaire ?
• Hypothèse : Est-ce que le TAE pourrait influencer de manière précoce le processus d’athérogénèse?
• Etudier s’il existe un lien entre volume de TAE et vasoréactivité coronaire chez des volontaires sains sans facteur de risque cardiovasculaire
Gaborit et al, Obesity, 2011
Vasoréactivité coronaire
• Une des premières étapes de l’athérosclérose – Dysfonction endothéliale– Altération de la vasoréactivité du vaisseau
coronaire
• Ces deux éléments sont liés au pronostic cardiovasculaire
Zeiher et al, Circulation, 1991
Schachinger et al, Circulation, 2000
Vasoréactivité coronaire et pronostic cardiovasculaire
Schachinger et al, Circulation, 2000
Ach induced
VasoreactivityCOLD PRESSOR TEST
CPT
Flow dependent
dilation
Nitroglycerin induced
Vasodilation
PET study
αααα2A
αααα2A
αααα2C
αααα2A
αααα2A
Anxiolysis
αααα2B
αααα2B
X
αααα2B
X
Le Cold pressor test : un test sympathique
Endothelial Cell
Vascular Smooth Muscle Cells
Blood Flow
Agonist Stimulated
Ca+2
L-arginine L-Citrulline + NONADPH
eNOS
G C
Vasoconstriction Vasorelaxation
GTP
cGMP
Le Cold pressor test Vasoréactivité dépendante de l’endothelium
Rc α Adrénergique
Le Cold pressor test : un test sympathique
↑ FC, ↑ PA
↑ consomma*on en O2 du myocarde
Réponse au CPT dépend de l’intégrité de l’endothélium
�Endothélium sain
↓ Résistances vasculaires coronaires et ↑ flux myocardique
VASODILATATION coronaire
�Endothélium pathologique
↑ Résistances vasculaires coronaires et ↓ flux myocardique
VASOCONSTRICTION coronaire
Moyens
Cold pressor test (CPT)
IRM ciné du sinus coronaire
Evaluation de la vasoréactivité coronaire
?
Système de physiologie intégrée
Le sinus coronaire
Hood WB, Heart 1968
• Le sinus coronaire draine 96% de la totalité du flux myocardique
• � Coronary Sinus flow = global myocardial blood flow (MBF)
Population
• Bien caractérisée– Absence de FRCV
ou de traitement– Mais 9 volontaires
HDL < 0.40g/L– 3 TT > définition
IDF (80 F; 90 H)
Paramètres clinico-biologiques
N=30
Age (années) 21.9 ± 0.8
Sex ratio 1
IMC (kg/m2) 21.3 ± 0.4
Tour de taille (cm) Hommes 79 ± 2Femmes 67 ± 1
TG (g/L) 0.67 ± 0.04
HDL (g/L) 0.55 ± 0.03
HOMA IR 1.54 ± 0.16
Adiponectine (µg/mL) 7.74 ± 0.94
CRP us (mg/L) 2.53 ± 0.76
Mesure du flux dans le sinus coronaire
Endocarde Epicarde
Délimitation
des contours endo et épicardiques
Obtention de la masse myocardique
=LV mass
Argus flow
Méthode de Simpson • Myocardial blood flow (MBF) (mL/g/min)
▫ Anterograde flow x heart rate/LV mass
• CV resistance (mmHg/g/mL):
▫ Mean blood pressure/MBF
• Rate pressure product (RPP):
▫ Systolic blood pressure x Heart rate
• ∆MBF = MBFCPT – MBFrest
Variabilité de la mesure
• Mesure TAE– Variabilité intraobservateur : 1.9 % (CV)– Variabilité interobservateur : 4.5 % (CV)
• Mesure du CPT (Bland Altman)Repos CPT
Population Fonction cardiaque et Tissu adipeux
Paramètres de la fonction cardiaque N=30
Volume Fin diastole (mL) 134 ± 33
Volume Fin systole (mL) 49 ± 16
Volume de battement (mL) 83 ± 21
Débit cardiaque (mL/min) 9.7 ± 4.1
FEVG (%) 63 ± 1
Masse myocardique (g) 100 ± 28
Quantité de graisse ectopique
Volume de TAE (mL) 54 ± 4
Paramètres hémodynamiques avant /pendant CPT
Rest CPT P (Paired t-test)
HR (beats/min)= FC 66 ± 10 87 ± 17 <0.0001
SBP (mmHg) = TAS 114 ± 9 129 ± 12 <0.0001
DBP (mmHg) = TAD 70 ± 9 84 ± 12 <0.0001
RPP mmHg.min-1 7562 ± 1461 11010 ± 3222 < 0.001
CVR mmHg.mL-
1.min.g (mean BP/MBF)
135 ± 72 100 ± 42 0.0006
Tolérance : tous les volontaires sains ont supporté le CPT
Paramètres de flux myocardique
• MBF repos :– 0.81 ± 0.37 mL/min/g
• MBF CPT– 1.24 ± 0.56 mL/min/g
• 2 réponses paradoxales – Delta MBF= -15 et -19
%– Etude de leurs
caractéristiques• Volume de TAE +
élevé 84 et 101 mL
Grande variabilité de réponse au CPT
Littérature : PET
MBF rest (mL/min/g) MBF stress (mL/min/g)
Schwitter, 2000 0.73 ±±±± 0.15 3.16 ±±±± 1.05 (dip)
Koskenvuo, 2001
0.65 ±±±± 0.20 1.78 ±±±± 0.72 (dip)
Koskenvuo, 2001
0.89 ±±±± 0.21 1.56 ±±±± 0.42 (CPT)
Schindler, 2005 0.70 ±±±± 0.18 1.25 ±±±± 0.36 (CPT)
Siegrist, 2006 0.91 ±±±± 0.15 1.26 ±±±± 0.07 (CPT)
Alexanderson,2008
0.57 ±±±± 0.14 0.88 ±±±± 0.26 (CPT)
Cette étude 0.81 ± 0.37 1.24 ± 0.56 dip : dipyridamole
Lien TAE et fonction endothéliale coronaire
-50
Analyse Univariée/ Multivariée
• Analyse univariée– ∆MBF non lié à l’age, sexe, tour de taille, BMI,
paramètres glucidiques ou lipidiques
• Analyse multivariée• 2 facteurs indépendamment liés à ∆MBF
(r2=0.34, p<0.05)– Volume TAE– Adiponectine
• Lien persiste après ajustement pour ∆FC fréquence cardiaque (r2=0.24, p=0.04)
Conclusion étude/ Perspectives• Cette étude montre qu’une augmentation de
TAE est associée à une diminution de la vasoréactivité coronaire sympathique dépendante au CPT
• Le TAE interviendrait à un stade très précoce de l’athérogénèse (dysfonction endothéliale)
• Mécanismes ?
Hypothèses mécanistiques
TAE
Prolifération des cellules
musculaires lissesAcquisition d’un phénotype
proadhésif et procoagulant
Des cellules endothéliales
Remodelage Vasculaire
Transition d’un phénotype
contractile vers un phénotype
sécréteurActivation du système
Monocyte Macrophage
Diminution production
endothéliale de NO
Produits de sécrétion
-IL6, IL8, TNFα, PAI-1, sPLA-2
-Adipocyte derived Relaxing Factor
Lien caractéristiques fonctionnelles TAE et athérogénèse?
Etude de Karastergiou et collaborateurs
• Population– Groupe CAD (coronariens) n=62– Groupe non coronariens (contrôle) n=32– Sous groupes en fonction du BMI
Cytokines détectées dans explants de TAE
Cytokines sécrétées par TAE induisent adhésion des cellules monocytaires aux cellules
endothéliales
↑ 15 %
Cytokines sécrétées par TAE induisent modification des molécules d’adhésion
X 2.8
C
Migration des THP-1 sur membrane de polycarbonate (HUVEC)
référence
63 %
112 %
B. Variation de l’expression des mRNA de molécules d’adhésion dans des
HUVEC après 12h de conditionnement avec des explants de TAE
C. Migration des cellules THP-1 en réponse aux produits de sécrétion du
TAE
Objectif: Déterminer si la présence ce tissu adipeux inflammatoire en périvasculaire est suffisant pour déclencher une dysfonction
endothéliale et l’athérosclérose
Outil: Transplantation de tissu adipeux riche en macrophages au niveau de l’artère carotide commune de souris Apo E -/-
I- Le tissu adipeux inflammatoire périvasculaire augmente l’athérosclérose
locale ?Donneur
Receveur
60 mg TAV épididymal 60 mg TA-SC inguinal
ACCD
ACCD
ACCD
Receveur Receveur
4 Semaines sous normal diet (5% de graisse) puis 4 semaine sous western diet (41% de graisse)
Sacrifiées à 8 semaines
Apo E -/- Apo E -/-Apo E -/-
• Corps fixé dans du formaldéhyde• Arbre artériel disséqué et placé dans l’éthanol 70%• Marquage des Artères Carotides Communes Droites (ACCD) à l’oil-
red-O• Quantification par section (3 aires de l’AC)• Images analysées par Image-Pro Plus software
I- Le tissu adipeux inflammatoire périvasculaire augmente l’athérosclérose
locale
TAV TA sscut
Pas de TA
Quantification
(n=5) (n=4) (n=5)
Le tissu adipeux périvasculaire Viscéral est à l’origine des lésions au niveau de l’ACCD
I- Le tissu adipeux inflammatoire périvasculaire augmente l’athérosclérose
locale
ACC
Receveur
ACC
Receveur
60 mg TAV épididymal
Donneur
60 mg TA-SC inguinal
n=9 Apo E-/- n=9 Apo E-/-
ieImmunohistochim
ie• Prélèvement histologique: Sections d’artères carotides
• Coloration à l’hematoxyline & eosin (H&E)
• Pas de différence significative dans la surface médiale268,902±28,899µm² vs. 227,649±26,969µm² p=NS
• Pas de différence significative du poids corporel29,9±0,6 g vs. 30,3±0,5 g p=NS
• Pas de différence significative de l’insuline à jeun1,5±0,8 ng/mL vs. 1,0±0,3 ng/mL p=NS
• Pas de différence significative du glucose à jeun115,8±15,1 mg/dL vs. 127,5±13,5 mg/dL p=NS
I- Le tissu adipeux inflammatoire périvasculaire augmente l’athérosclérose
locale
TA-SC TAV
Taille lésion: 152,446±46.691μm²Taille lésion: 5349±3617μm² p<0,008
Ratio intima/média: 0,6±0,2Ratio intima/média: 0,02±0,01 p<0,02
• MCP-1: Marqueur d’effets vasculaires défavorables→ quantification de MCP-1 circulant (8 weeks PO)TAV > TA-SC 66,0±5,6 pg/mL vs. 46,7±2,0 pg/mL; p<0,006TA-SC = NT 48,9±5,1 pg/mL vs. 46,7±2,0 pg/mL; p=NSTAV > NT 66,0±5,6 pg/mL vs. 48,9±5,1 pg/mL; p<0,05
• Analyses des artères carotides par immunohistochimie avecm.e.e. de macrophages et de fibine montrent:
-Surface occupée par M φ TAV > TA-SC 41,7±14,6 µm² vs 4,6±0,9 µm² ;p<0,05
-Déposition de fibrine TAV > TA-SC 24.610±7474 µm² vs. 2903±2698µm²; p<0,05
II- Le tissu adipeux viscéral périvasculaire augmente le MCP-1 dans le sérum et déclenche
une formation de lésion plus compliquée
Le tissu adipeux viscéral induit une augmentation de sécrétion de MCP-1
• Immunohistochimie de sections d’artères carotides marquées avec un anticorpsanti-Fibrin
II- Le tissu adipeux viscéral périvasculaire augmente le MCP-1 dans le sérum et déclenche
une formation de lésion complexe
TA-SC TAV Quantification
• Pas de différence significative dans le contenu des lésions du tissu conjonctif18,4±10,3 µm² vs.9,0±7,7 µm²; p=NS
• Pas de différence significative dans le contenu des lésions des CML11,4±5,3 µm² vs. 5,4±3,1 µm²; p=NS
• Aucune lésion observée dans l’artère carotide commune droite des souris NT
Le tissu adipeux viscéral est associé à une lésion plus sévère de l’ACCD
Conclusion
• Liens multiples TAPV ou TAE et pathologie vasculaire
• Rôle précis de l’implication physiopathologique du TA sur l’athérogénèse reste encore à définir
• Perspective : études d’intervention sur le TAPV diminuent l’athérogénèse ?
Leptine, RésistineTNFα
MCP-1Protéases
MCP-1
Hypoxie
VEGFMIF, Acides gras
Adiponectine
AdiponectineHIF-1β
VCAM, PECAMICAM-1
Monocytes circulants
AdhésionActivation Transmigration
Différenciation
Macrophages
AdipocyteActivation
Cellules endothélialesvasculaires
HIF-1α
Tissu adipeux et athérogénèse
M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006
�Cytokines pro-
inflammatoires
�Macrophages
�Atherogenics adipokines
�AGL circulants
Adiponectine
NO
Genetic
factors
Environmental
factors
Dysfunctionnal subcutaneous
adipose tissue
Ectopic fat development
� Epicardial fat : �volume and � inflammation
Diffusion
via adventice
Transport via
vasa
vasorum
Coronaropathie