cours inflammation

INFLAMMATION
VASCULAIRE
Dr. R. Andriantsitohaina
Biologie Neuro-Vasculaire Intégrée
UMR INSERM 771 - CNRS 6214
UFR Médecine
DÉFINITION:
Réponse des tissus vivants vascularisés à une agression.
Cette réponse fait intervenir des phénomènes d’immunité,
c’est
à
dire
de
résistance
aux
agressions.
L’inflammation est une processus habituellement bénéfique,
son but est d’éliminer l’agent pathogène et de réparer les
lésions
tissulaires.
L’inflammation peut être néfaste du fait de l’agressivité de
l’agent pathogène, de sa persistance, du siège de
l’inflammation, par anomalies des régulations du processus
inflammatoire, ou par anomalie quantitative ou qualitative des
cellules intervenant dans l’inflammation.
L’inflammation comprend:
• Des phénomènes généraux, exprimés biologiquement par
le syndrome inflammatoire et cliniquement de façon
variable, le plus souvent par de la fièvre et éventuellement
une altération de l’état général.
• Des phénomènes locaux: l’inflammation se déroule dans le
tissu conjonctif vascularisé. Les tissus dépourvus de
vaisseaux (cartilage, cornée) sont incapables de
développer une réaction inflammatoire complète. Les tissus
épithéliaux n’ont pas de rôle actif dans le déroulement de la
réaction inflammatoire mais ils peuvent être altérés par
l’agression qui déclenche l’inflammation puis être réparés
au cours de la phase terminale de l’inflammation.
C aus es
Les causes sont multiples et représentent les agents
pathogènes:
• Infection
(contamination
par
des
micro-organismes:
bactérie, virus, parasites, champignons)
• Agents physiques: Traumatisme, chaleur, froid, radiations
• Agents chimiques: Caustiques, toxines, venins
• Corps étrangers: Exogènes ou endogènes
• Défaut
de
vascularisation:
réaction
inflammatoire
secondaire à une nécrose par ischémie
• Agression
dysimmunitaire
(anomalie
immunitaire, allergies, auto-immunités,…)
de
la
réponse
C aus es
• L’agent pathogène peut être endogène ou exogène
• Les micro-organismes infectieux ne constituent qu’une
partie des causes de l’inflammation et qu’une réaction
inflammatoire n’est donc pas synonyme d’infection
• Un même agent pathogène peut entraîner des
réactions inflammatoires différentes selon l’hôte, d’où
l’importance des facteurs liés à l’hôte (en particulier
l’état des défenses immunitaires)
• Plusieurs causes peuvent être associées dans le
déclenchement d’une réaction inflammatoire
Types d’inflammation
• Inflammations aiguës : Réponse immédiate à un
agent agresseur, de courte durée (quelques jours ou
semaines), d’installation souvent brutale et caractérisée
par des phénomènes vasculo-exsudatifs intenses. Les
inflammations aiguës guérissent spontanément ou avec
un traitement, mais peuvent laisser des séquelles si la
destruction tissulaire est importante.
• Inflammations
chroniques
:
N’ayant aucune
tendance à la guérison spontanée et qui évoluent en
persistant ou en s’aggravant pendant plusieurs mois ou
plusieurs années.
Étapes de l’inflammation
• Processus dynamique
étapes successives :
comportant
– Réaction vasculo-exsudative
– Réaction cellulaire
– Détersion
– Phase terminale de réparation et cicatrisation
plusieurs
R éaction vas culo-exs udative
Elle se traduit cliniquement par les quatres signes
cardinaux classiques de l’inflammation aiguë: rougeur,
chaleur, tuméfaction, douleur. Elle comporte trois
phénomènes: une congestion active, un œdème
inflammatoire (l’exsudat), une diapédèse leucocytaire
R éaction cellulaire
Les cellules du foyer inflammatoire proviennent du sang
ou du tissu lui-même. Le type cellulaire prédominant
peut, dans certains cas (comme par exemple
l’inflammation secondaire à un infarctus tissulaire)
aider à dater l’inflammation.
Déters ion
Indispensable à la réparation tissulaire constitue le stade
ultime de l’inflammation. Il s’agit de l’élimination des
éléments étrangers ou nécrosés qui sont présents dans le
foyer inflammatoire. Elle peut être interne (prise en
charge par les macrophages) ou externe (élimination par
des conduits naturels).
R éparation
La réparation tissulaire prend deux formes:
Cicatrisation: Aboutit à un tissu conjonctif néoformé qui
remplace le tissu détruit. La phase précoce de la
cicatrisation est caractérisée par l’élaboration de
nombreux vaisseaux (angiogenèse).
Régénération: Lorsque la destruction d’un tissu épithélial est
partielle.
Médiateurs de l’inflammation
De multiples médiateurs chimiques, provenant du plasma ou
des cellules, déclenchent l’inflammation et interviennent à
tous les stades de l’inflammation.
Les médiateurs d’origine plasmatique sont présents dans le
plasma sous la forme de précurseurs qui doivent être
activés (généralement par protéolyse) pour acquérir leurs
propriétés.
Les médiateurs d’origine cellulaire sont soit préformés et
séquestrés dans des granules intracellulaires (et le
stimulus inflammatoire entraîne la dégranulation) soit
synthétisés de novo en réponse à un stimulus.
Amines Vas oactives
• Médiateurs formés avant l’inflammation, stockés sous
la forme de granules cytoplasmiques et sont parmi
les
premiers
médiateurs
libérés
lors
du
déclenchement de l’inflammation.
• Il s’agit de la sérotonine (sécrétée par les plaquettes
et présente dans les cellules entérochromaffines), et
surtout de l’histamine (présente dans les mastocytes,
polynucléaires basophiles et plaquettes).
• Action rapide et fugace: augmentation précoce de la
perméabilité vasculaire, contraction des fibres
musculaires lisses (bronchoconstriction) et attraction
des polynucléaires éosinophiles.
Protéas es plas matiques
•
Système du complément
– Ensemble de 9 protéines plasmatiques (C1 à C9) s’activant selon
une réaction en cascade déclenchée soit par la fixation d’un
complexe Ag-Ac, soit par des substances variées (endotoxines,
lyse cellulaire,…) et aboutissant au complexe d’attaque
membranaire capable de lyser les agents microbiens.
•
Les kinines
– Polypeptides à action vasoactive formés à partir du kininogène
plasmatique grâce à l’action d’enzymes (les kallicréines). La plus
importante est la bradykinine. Action puissante mais brève car leur
durée de vie est très courte, se rapprochant de l’action de
l’histamine (vasodilatation, hyper-permeabilité capillaire, adhérence
des polynucléaires aux cellules endothéliales, douleur, contraction
de muscles lisses).
•
Facteur de la coagulation/fibrino-formation/fibrinolyse
– Les relations sont complexes entre l’inflammation et le système de
la coagulation. Cependant, la présence de dépôts de fibrine intra et
extra vasculaires est quasi constante dans l’inflammation.
Médiateurs lipidiques
• Dérivés
des
phospholipides
des
cellulaires, ils comprennent :
– Métabolites de l’acide arachidonique et
– Facteur d’activation plaquettaire.
membranes
Introduction
Eicosanoïdes
= prostanoïdes (prostaglandines et thromboxanes)
+ leucotriènes
Dérivés de l’acide arachidonique
Médiateurs lipidiques
Autacoïdes: effets autocrine et paracrine
Principaux domaines d’applications thérapeutiques:
douleur, inflammation, fièvre
cardiovasculaire, bronchopulmonaire
gynécologie, obstétrique, gastro-entérologie
Cascade arachidonique : présentation générale
Phospholipides
ase
p
i
l
o
h
p
s
Pho
A2
Acide arachidonique
ses
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C
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50
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P
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r
Lipox
ch
Cyto
Prostaglandines
Thromboxane
Professeur Bernard MULLER
Leucotriènes
acide
epoxyeicosatriénoïque
(EET)
Récepteurs et principaux effets périphériques
des prostanoïdes
ep
c
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TP
FP
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n
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g
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TXA2, PGH2
PGF2
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c
Gq/11, + PLC
Gq/11, + PLC
Professeur Bernard MULLER
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g
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pl
s
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- contraction des muscles lisses
- agrégation plaquettaire
contraction des muscles lisses
Récepteurs et principaux effets périphériques
des prostanoïdes
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IP
PGD2
PGI2
Gs, + AC
Gs, + AC
Professeur Bernard MULLER
s
t
ff e
e
- relaxation des muscles lisses
- inhibition agrégation plaquettaire
- libération de rénine
- facilitation de la perception
douloureuse
- relaxation des muscles lisses
- inhibition agrégation plaquettaire
Récepteurs et principaux effets périphériques
des prostanoïdes
rs
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c
EP1
PGE2
Gq/11, + PLC
EP2
PGE2
Gs, + AC
3
PGE2Gi/o, - AC
Gq/11, + PLC
Gs, + AC
EP4
PGE2
Gs, + AC
s
t
ff e
e
contraction des muscles lisses
- relaxation des muscles lisses
- stimulation sécrétions intestinales
- inhibition sécrétion H+ gastrique
- contraction des muscles lisses
- sécrétion mucus gastrique
relaxation des muscles lisses
Effets des prostanoïdes
sur la contraction des muscles lisses
EP1
EP3
TP
FP
PLC-β
Gq
AC
IP3
R.IP3
Réticulum
Ca2+
cellule musculaire
lisse
myosine (LC20)- P
activable par l’actine
Gs
AMPc
Ca2+
CaM
CaM - Ca
2+
+
IP
DP
EP2
EP4
PKA
+
MLCK-P inactive
MLCK
myosine
relaxation
contraction
Professeur Bernard MULLER
CaM = calmoduline
MLCK = kinase des chaînes légères de la myosine (LC20)
Voir cours Pharmacologie de 2ème Année:
RCPG, protéines G, voie de l’AMPc
Effets des prostanoïdes
sur l’agrégation plaquettaire
TP
PLC-β
Gq
AC
IP3
IP
Gs
AMPc
R.IP3
PKA
Réticulum
Ca2+
Ca2+
plaquettes
pro-agrégant
Professeur Bernard MULLER
anti-agrégant
DP
Cascade arachidonique : présentation générale
Phospholipides
ase
p
i
l
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h
p
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Pho
A2
Acide arachidonique
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l
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Cy
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Lip
Prostaglandines
Thromboxane
Professeur Bernard MULLER
Leucotriènes
0
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4
P
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Cyto
acide
epoxyeicosatriénoïque
(EET)
Récepteurs et principaux effets périphériques
des leucotriènes
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BLT
LTB4
Gq/11, + PLC
Gi/o, - AC
s
t
ff e
e
- chimiotactisme
- expression de molécules d’adhésion
- libération de cytokines
CysLT1LTD4
Gq/11, + PLC
système respiratoire:
=LTC4
- spasmogène
- augmentation de sécrétion de mucus
CysLT2 LTC4
Gq/11, + PLC système cardiovasculaire:
- relaxation vasculaire (endothélium)
- contraction artère coronaire,
- augmentation de la perméabilité vasc.
Cibles enzymatiques: les cyclooxygénases
Stimuli
physiologiques
Stimuli
inflammatoires
COX –1
constitutive
COX –2
inductible
Homéostasie plaquettaire, vasculaire
TXA2 (TP), PGI2 (IP)
Protection de la muqueuse gastrique
PGE2 (EP3)
Maintien de l’hémodynamique rénale
PGE2 (EP2, EP4), PGI2 (IP)
Professeur Bernard MULLER
Réponses inflammatoires
!
Pas aussi simple
Les cyclooxygénases, cibles de l’aspirine et des AINS
Sélectivité de l’inhibition COX1 / COX2
COX –1
constitutive
COX –2
inductible
Aspirine
Indomethacine INDOCID®
Ibuprofène
ADVIL®
Diclofenac
VOLTARENE®
Flurbiprofene CEBUTID®
Naproxen
APRANAX®
Nimésulide
Celecoxib
Rofecoxib
NEXEN®
CELEBREX®
VIOXX® *
* Retiré du marché fin septembre 2004
Facteur d’activation plaquettaire (PAF)
• Synthétisé à partir des phospholipides membranaires
par activation de la phospholipase A2, par de
nombreuses cellules de la réaction inflammatoire
(polynucléaires neutrophiles et basophiles, mastocytes,
monocytes-macrophages, endothélium, plaquettes).
• Par action sur des récepteurs spécifiques ou par
induction d’autres médiateurs: augmentation de la
perméabilité
vasculaire,
agrégation
plaquettaire,
stimulation de l’attraction des leucocytes et de leur
adhésion à l’endothélium,….
E nzymes et métabolites des
polynucléaires et des macrophag es
• Enzymes lysosomiaux : Déversés dans les vacuoles de
phagocytose et interviennent dans la digestion des produits
de phagocytose ou sont déversés dans le milieu extérieur
par la lyse des polynucléaires.
• Radicaux libres dérivés de l’oxygène : Formés lors de la
phagocytose,
ils
ont
une
action
nécrosante
locale
(endommagent les cellules endothéliales), inactivent des
anti-protéases, activent la phospholipase A2. Effets
potentiellement dangereux contrebalancés par des antioxydants
présents
dans
extracellulaires et les cellules.
le
sérum,
les
liquides
Espèces Réactives de l ’oxygène / Sources
Cellulaires
Sources
Lipoxygénases
Cyclo-oxygénases
NADPH oxidase
Membrane plasmique OXIDASES
Système de Transport d’électrons
Xanthine oxidase
Hémoglobine
Métaux de transitions (Fe,
Cu)
Riboflavines
Catécholamines
NO-synthases
Oxidases
Flavoprotéines
Cytochrome P-450
O2
Localisation
*O
Mitochondries
2
SOD
Cytosol
NO
-
ONOO-
Cu (II)
Fe (II)
H2O2
*
OH
FENTON RXN
Peroxisome
CATALASE
Reticulum endoplasmique
H2O + O2
Stress oxydant et expression de gènes
Forces
hémodynamiques
Lésions
vasculaires
Patrimoine
Génétique
Stress Oxydant
Production
éxagérée
Normal
Production
faible
Voies sensibles
à l’état d’oxydo-réduction
Activation des facteurs de transcription
Gènes Pro-inflammatoires
Dysfonctions Vasculaires
Inflammation
Gènes protecteurs
Protection Vasculaire
Anti-inflammatoire
ROS et Vasomotricité
Cibles cellulaires
Calcium
ROS
cellule
endothéliale
Phosphorylation
(Tyrosine kinases,
Sérine-Thréonine kinases)
NOS, COX...
Facteurs constricteurs
PGs, angiotensine II
cellule
musculaire lisse
Facteurs de
transcription
(NF-κB, AP-1)
Facteurs relaxants
NO, EDHF, PGI2
Ca2+
Sensibilisation
noradrenaline,
NPY, ATP
adventice
varicosité
NO, ROS...
fibroblastes
macrophages
ROS et Inflammation vasculaire
ROS
ROS
Vasoconstricteurs
Relâchement vasculaire
Anti-migration
Anti-prolifération
Ré-différentiation
Anti-adhésion
Anti-thrombotique
Vasodilatateurs
Vasospasme
Migration et activation
des macrophages
Migration et prolifération des CML
Déposition de la matrice extracellulaire
Formation du thrombus
Rupture de plaque
C ytokines
Facteurs solubles peptidiques synthétisés et libérés par
diverses cellules. Les cytokines agissent à faible
concentration,
généralement
localement
par
l’intermédiaire d’une fixation à des récepteurs
membranaires de haute affinité.
Cytokines synthétisées par les lymphocytes activés :
Interféron gamma, facteurs chimiotactiques, facteurs activant les
macrophages et inhibant leur migration, lymphotoxines,
interleukine-2 et interleukine 4.
Cytokines synthétisées par les macrophages activés :
Interleukine 6, interleukine 8, interleukine 1 et tumor necrosis factor
Chimiokines :
Eosinophiles, lymphotaxine, MCP-1
Cytokines pro-inflammatoires
Chimiokines
Molécules
d’adhésion
Recrutement des
monocytes et
lymphocytes
Développement de
la lésion
athéroscléreuse
MMPs
Apoptose
Érosion/Rupture
Thrombose
Facteurs de croissance
Facteurs peptidiques proches de cytokines influençant la
prolifération, la différenciation, la mobilité cellulaire.
Dans la réaction inflammatoire, ils interviennent
surtout à la phase du bourgeon charnu (prolifération
fibroblastique et endothéliale), de la fibrogenèse
cicatricielle et de la régénération épithéliale. Les
macrophages
activés
produisent
PDGF, EGF, FGF, TGF-beta.
notamment
du
Monoxyde d’azote (NO)
Biosynthèse de NO
2 étapes
1,5 mole NADPH, 2 moles d’O2
enzymes: NO synthases
Biosynthèse de NO: les isoformes de NO synthases
NOS 1
NOS 3
Enzymes constitutives
Activité
NOS 2
Enzyme inductible
(TNFα, IFNχ, IL1β,
composants bactériens)
Activation par augmentation de
[Ca2+] cytosolique et liaison
réversible du complexe Ca2+/CaM
Complexe Ca2+/CaM lié
en permanence
Production de
faible quantité de NO
Production de quantité
importante de NO
Localisation
Neurones
principale (centraux, périph.)
Cellules
endothéliales
Macrophages,
tout type cellulaire
NO
Particularités
- médiateur gazeux, de nature radicalaire
- très courte demie-vie biologique (qques secondes)
- médiateur non stocké dans vésicules
- pas de récepteurs proprement dits, interaction avec différentes cibles
N=O
Professeur Bernard MULLER
Principales voies d’inactivation du NO
NO
O2 / H 2 O
NO2
-
O2-
oxyhémoglobine
ONOO-
methémoglobine
+ NO3
NO2-, NO3-
O2- : anions superoxydes
ONOO- : peroxynitrites
NO2-: nitrites
NO3-: nitrates
NO autacoïde
plasma
cellules sanguines
Contraintes
mécaniques
Gq
cellule
endothéliale
PLC-β
IP3
CaM
Ca2+
R.IP3
Réticulum
Ca2+
Inactivation
Interaction avec cibles -> effets
Ca2+/CaM
Inactivation
Interaction avec cibles -> effets
L-arginine
NOS3
NO
Inactivation
cellule musculaire
lisse
Inactivation
Interaction avec cibles -> effets
Professeur Bernard MULLER
NO
Particularités
- médiateur gazeux, de nature radicalaire
- très courte demie-vie biologique (qques secondes)
- médiateur non stocké dans vésicules
- pas de récepteurs proprement dits, interaction avec différentes cibles
N=O
Professeur Bernard MULLER
Cibles moléculaires du NO
NO
guanylyl-cyclase
cytosolique
GMP cyclique
Canaux ioniques
(CNGC)*
Phosphodiestérases
(PDE)*
Protéine-kinase
GMPc-dépendante
(PKG)*
* Voir cours Pharmacologie de 2ème année: canaux ioniques, systèmes enzymatiques, cibles de médicaments
Voie des guanylyl cyclases
Peptides
natriurétiques,
Récepteurs GC
membranaires
GC
GC cytosolique
GTP
NO
GC
GMPc
PDE
5’AMP
5’GMP
PKG
CNGC
inactif
Réponse cellulaire
Voir cours de 2ème année: Pharmacologie cellulaire et moléculaire et Pharmacométrie
GC = guanylate cyclase
PDE = phosphodiestérase
Cibles moléculaires du NO
NO
O2-
guanylyl-cyclase
cytosolique
-cystéine
ONOO-
GMP cyclique
-cys-NO
voie d’inactivation (NO2-, NO3-)
effets cytotoxiques
clivage de l’ADN
peroxydation lipidique
oxydations…
Professeur Bernard MULLER
récepteurs
canaux ioniques
enzymes
+ ou -
transporteurs
facteurs transcriptions
…
Réponse cellulaire
1. Voies de synthèse et de dégradation de NO
1.1. Biosynthèse de NO par les NO synthases
1.2. Principales voies d’inactivation du NO
1.3. NO autacoïde, NO neurotransmetteur
2. Cibles moléculaires et principaux effets du NO
2.1. Cibles moléculaires du NO
2.2. Principaux effets physiologiques du NO
2.3. NO et physiopathologie
3. Voie du NO: principales cibles pharmacologiques
3.1. Inhibiteurs de l’activité des NO synthases
3.2. Inhibiteurs de l’induction de NOS-2
3.3. ‘NO mimétiques’
Principaux effets physiologiques du NO
NO
contrôle
du tonus vasculaire
contrôle de la
pression artérielle
NOS 3
Découverte du rôle du NO dans les vaisseaux
Furchgott & Zawadski, Nature 1980; 288: 373-376
existence d’un facteur diffusible, appelé EDRF (Endothelium-derived relaxing factor)
identifié ultérieurement (1987) comme étant NO
Prix Nobel de Médecine et Physiologie 1998
F. Murad
R. Furchgott
L. Ignarro
(Houston)
(New York)
(Los Angeles)
Effet relaxant vasculaire du NO endothélial
plasma
cellules sanguines
Contraintes
mécaniques
M3, 5HT1, H1, B2,
CysLT2…
cellule
endothéliale
Gq
PLC-β
IP3
CaM
Ca2+
L-arginine
R.IP3
Réticulum
Ca / CaM
Ca2+
NO
cellule musculaire
lisse
[Ca2+]i
relaxation
NOS3
2+
+
PKG
+
GCs
GMPc
GTP
Effets du NO sur l’agrégation plaquettaire
AC
PLC-β
Gq
IP3
R.IP3
Réticulum
Ca2+
NO
Gs
AMPc
Ca2+
plaquettes
pro-agrégant
Professeur Bernard MULLER
GCs
PKA
anti-agrégant
PKG
GTP
GMPc
anti-agrégant
Rôles multiples du NO endothélial
Principaux effets physiologiques du NO
inhibition de l ’adhésion
plaquettaire et
leucocytaire
inhibition de
l ’agrégation
plaquettaire
contrôle
du tonus vasculaire
contrôle de la
pression artérielle
NOS 3
NO
neurotransmission
centrale
(nociception, mémorisation...)
neurotransmission périphérique NANC
(vidange gastrique, érection…)
NOS 1
Monoxyde d’azote (NO)
Principaux effets physiologiques du NO
inhibition de l ’adhésion
plaquettaire et
leucocytaire
inhibition de
l ’agrégation
plaquettaire
contrôle
du tonus vasculaire
contrôle de la
pression artérielle
NOS 3
réactions de défense
contre micro-organismes
réactions inflammatoires
NOS 2
NO
neurotransmission
centrale
(nociception, mémorisation...)
neurotransmission périphérique NANC
(vidange gastrique, érection…)
NOS 1
NO et physiopathologie
Production excessive
de NO par la NOS-2
- réactions inflammatoires
- ischémie cérébrale
- maladies neurodégénératives
- choc septique
Professeur Bernard MULLER
Diminution de la production
ou de l’activité biologique
du NO produit pas NOS 3
facteurs de risque et
pathologies cardiovasculaires:
- diabète
- hypercholestérolémie
- tabagisme
- athérosclérose
- hypertension artérielle
- insuffisance cardiaque...
NO et physiopathologie cardiovasculaire
Hypercholestérolémie Diabète
Hypertension Tabagisme
NO
- agrégation/adhésion
des plaquettes
- adhésion des
monocytes
- vasoconstriction
- prolifération
- migration
O2-
O 2-
NO
dysfonction
endothéliale
O 2-
inactivation du NO
effets cytotoxiques
D’après Cai & Harrison Circ Res 2000;87:840-844
RECAPITULATIF
Vasodilatation
Augmentation de la perméabilité
Chimiotactisme
Fièvre
Douleur
Destruction cellulaire
Histamine, kinines,
prostaglandines,
PAF, NO
Histamine, bradykinine,
C3a et C5a,
PAF, leucotriènes
Leucotriènes, C5a, chimiokines,
produits bactériens,
PDGF, thrombine
TNF, IL-1, IL-6,
prostaglandines
Bradykinine, prostaglandines
Radicaux libres oxygénés,
enzymes de lysosomes,
NO, cytokines lymphocytaires