Présentation

Le diabète sucré représente l'un des plus grands défis mondiaux en matière de santé du XXIe siècle, qui ont un impact particulièrement dévastateur sur le système vasculaire. Les complications microvasculaires et macrovasculaires dues au diabète, y compris la rétinopathie, la néphropathie, la neuropathie, la maladie coronaire des artères et les maladies artérielles périphériques, sont les principaux facteurs de morbidité et de mortalité des patients. Le maintien de la santé vasculaire est essentiel à l'intégrité de la doublure endothéliale, une monocouche cellulaire dynamique qui régule le ton vasculaire, l'hémostase et l'inflammation. Lorsque l'endothélium est endommagé, que ce soit par le stress métabolique, le stress de cisaillement ou les insultes inflammatoires, les mécanismes de réparation sont activés.

La Fondation biologique des cellules souches endothéliales

Caractérisation et hétérogénéité des sous-ensembles de CPE

Les cellules progéniteurs endothéliales sont généralement définies comme des cellules capables de se différencier en cellules endothéliales matures tout en maintenant une capacité d'auto-renouvellement. Elles proviennent principalement de la moelle osseuse et sont mobilisées dans la circulation périphérique en réponse à l'ischémie tissulaire, aux cytokines et aux facteurs de croissance. L'identification et la caractérisation des EPC ont traditionnellement reposé sur l'expression de marqueurs spécifiques de surface cellulaire, notamment CD34, CD133 (également connu sous le nom de prominine-1) et récepteur du facteur de croissance endothélial vasculaire 2 (VEGFR-2/KDR). Toutefois, on reconnaît maintenant que les EPC constituent une population hétérogène.

Mécanismes de mobilisation et d ' homing

La mobilisation des EPC à partir de la niche de moelle osseuse est un processus étroitement régulé orchestré par l'interaction des chimiokines et de leurs récepteurs. Le facteur stromale-dérivé 1 alpha (SDF-1α) et l'axe CXCR4 est la voie la plus bien caractérisée. L'ischémie et la lésion vasculaire déclenchent la libération de SDF-1α, qui se lie à CXCR4 sur les EPC, favorisant leur écoulement dans la circulation. D'autres signaux de mobilisation incluent le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), l'érythropoïétine (EPO), et le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF):, , et les cellules macrophétiques souvent par le biais de la croissance des colonies, et le facteur de stimulation de l'endeur des cellules de

Diabète Mellitus : un état de dysfonction accélérée de la CPE

L'environnement hyperglycémique caractéristique du diabète est profondément toxique pour la biologie de l'EPC. La réduction résultante de la quantité et de la qualité des EPC circulantes est considérée comme un lien pathophysiologique clé entre le diabète et le développement de complications vasculaires. Cette altération se manifeste à plusieurs niveaux, de la niche de la moelle osseuse à la circulation périphérique.

Stress métabolique et dommages oxydants

L'hyperglycémie chronique entraîne la surproduction d'espèces d'oxygène réactif (ROS) au sein des mitochondries de la CBE. L'augmentation du flux d'électrons par la chaîne de transport électronique conduit à la production de superoxyde. Simultanément, l'autoxidation du glucose et la formation de produits finis de glycation avancés (AGEs) amplifient encore davantage le stress oxydatif. Cette charge excessive de ROS a plusieurs effets néfastes. Elle inactive directement oxyde nitrique endothélial synthase (eNOS), une enzyme essentielle à la fonction de la CBE. Le découplage de l'eNOS ne réduit pas seulement la production de la molécule vasoprotective oxyde nitrique (NO), essentielle à la mobilisation, à la migration et à la survie de la CBE.

Inflammation, résistance à l'insuline et Niche de la moelle osseuse

Le diabète est un état d'inflammation chronique de faible grade. Des niveaux élevés de cytokines pro-inflammatoires, tels que facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) et interleukin-6 (IL-6), ont un effet suppresseur direct sur les EPC. Ces cytokines activent des voies de signalisation qui nuisent à la survie, à la prolifération et à la fonction angiogène de l'EPC. De plus, la résistance systémique à l'insuline n'est pas limitée aux tissus cibles classiques de l'insuline; elle affecte également les EPC. La signalisation par l'insuline via la voie PI3K-Akt-eNOS est cruciale pour la mobilisation de l'EPC et la production d'oxyde nitrique.

Biomarqueurs de la fonction cellulaire du progéniteur endothélial

Il est essentiel de déterminer des biomarqueurs fiables et reproductibles de la fonction EPC pour traduire notre compréhension de ces cellules en pratique clinique. Un biomarqueur peut refléter le nombre, le phénotype ou la capacité fonctionnelle des EPC. Compte tenu de la nature multiforme de la biologie EPC, un panel de biomarqueurs complémentaires est susceptible d'être plus informatif que toute mesure.

Énumérations phénotypiques : cellules souches circulantes

La biomarqueur la plus largement étudiée est la quantification des cellules progéniteurs circulantes par cytométrie en flux. La combinaison standard de CD34, CD133, et KDR est utilisée pour définir la population présumée de CPE. De nombreuses études transversales et prospectives ont constamment démontré que le niveau de ces cellules CD34+KDR+ est significativement réduit chez les patients diabétiques de type 1 et de type 2 par rapport aux témoins sains. De plus, il a été démontré qu'un faible nombre de ces cellules prédisent des événements cardiovasculaires indésirables, y compris la mort cardiovasculaire, l'infarctus du myocarde et la revascularisation.

Panneaux de facteurs d'humeur et de croissance

Étant donné que la fonction EPC est fortement influencée par le milieu circulant, la mesure des facteurs humoraux clés fournit un aperçu indirect mais important du statut EPC. Le facteur de croissance endothéliale (VEGF) est un moteur principal de la mobilisation EPC. Bien que les niveaux puissent être très variables, une réponse VEGF altérée à l'ischémie a été documentée dans le diabète. Le facteur d'origine astromale 1 alpha (SDF-1α) est un autre facteur critique; ses niveaux et sa capacité de signalisation sont souvent perturbés dans l'environnement diabétique, contribuant au mauvais trafic EPC. Erythropoïétine (EPO) et le facteur de stimulation des colonies de granulocytes (G-CSF) sont également des agents mobilisateurs dont les niveaux et l'efficacité peuvent être modifiés.

Essais fonctionnels d'Ex Vivo : Mesure directe des capacités

L'évaluation la plus définitive de la fonction de l'EPC est celle des tests ex vivo effectués sur des cellules isolées. Bien qu'il faille des techniques de laboratoire plus spécialisées, ces tests fournissent une lecture directe des capacités cellulaires. L'essai de l'unité formant la colonne (UCF), souvent appelé le test «CFU-Hill», est l'un des plus établis. Il mesure la capacité des PCC à proliférer et à former des grappes de cellules endothéliales, fournissant un indice global de l'aptitude des cellules progéniteurs. De plus, le nombre d'UCF est un prédicteur robuste de la fonction vasculaire et est fortement réduit chez les patients diabétiques.

Marqueurs intracellulaires et moléculaires

Dans le domaine des études de toxicité, les biomarqueurs au niveau moléculaire offrent des indications mécanistes profondes sur le dysfonctionnement de la CPE. Le niveau de l'oxyde nitrique synthase endothélial endo-olélatif (p-eNOS) et la production en aval de monophosphate de guanosine cyclique (cGMP) constituent des indicateurs clés de l'activité de la voie eNOS-NO. Une réduction du dysfonctionnement de la CPE en p-eNOS est une caractéristique du dysfonctionnement diabétique. De même, ] l'adénine adénine dinucléotidique phosphate (NADPH) oxydase peut être mesurée comme source de ROS intracellulaire, avec des enzymes antioxydantes comme le superoxyde dismutase (SOD)] et la catalase le déséquilibre dans le rapport entre la capacité d'antioxydant est un puissant.

Incidences cliniques et translationnelles

Stratification des risques et pronostics

La mesure des biomarqueurs de l'EPC a une utilité clinique évidente pour la stratification des risques chez les patients diabétiques. Un faible nombre de CPE circulant est un prédicteur indépendant des événements cardiovasculaires et de la progression des complications. Par exemple, les patients atteints de néphropathie diabétique ont des taux de CPE significativement plus faibles et une capacité fonctionnelle altérée par rapport à ceux qui ont une fonction rénale normale, et ces défauts s'aggravent lorsque la protéinurie augmente.

Surveillance de l'efficacité thérapeutique

De nombreuses thérapies cardiovasculaires ont permis d'améliorer le nombre et la fonction de la CPE. Stats (inhibiteurs de la réductase de la HMG-CoA) améliorent directement la mobilisation et la survie de la CPE par l'activation de la voie de la PI3K-Akt. Inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l'angiotensine (ACEis) et bloquants des récepteurs de l'angiotensine (ARBs) augmentent les niveaux de CPE et améliorent leur fonction en réduisant le stress oxydatif. Plus particulièrement, les nouvelles classes d'agents liférants du glucose ont démontré des effets protecteurs profonds sur l'endothélium. Les cotransporteurs du sodium-glucose 2 inhibiteurs (SGLT2is) et améliorent leur fonction en réduisant le stress oxydatif , tels que les traitements de l'empagliflozine et

Stratégies thérapeutiques de pointe et fondées sur les cellules

La transplantation de ces cellules dysfonctionnelles ne sera probablement pas efficace, ce qui a conduit à l'élaboration de plusieurs stratégies. Une approche consiste à préconditionner les EPC autologues ex vivo avec des statines, des donneurs d'oxyde nitrique ou de petites molécules avant de les réinfusionner pour améliorer leur fonctionnalité. Une autre approche consiste à utiliser allogène des EPC «off-the-Shelf» dérivés de donneurs sains, qui peuvent contourner le déficit fonctionnel des cellules du patient. Des EPC génétiquement modifiés qui surexpriment les gènes eNOS, VEGF ou anti-senescence (par exemple SIRT1) sont également explorés. De plus, les facteurs paracrinaux sécrétés par les EPC, contenus dans leurs vésicules extracellulaires (EV) ou exosomes, sont en cours d'étude comme des alternatives thérapeutiques sans cellules, car ces facteurs peuvent être facilement conservés et les cellules peuvent être contournées plus facilement que les cellules.

Défis et perspectives d'avenir

L ' impératif de normalisation

Un obstacle important à l'adoption clinique généralisée des biomarqueurs EPC est le manque de normalisation entre les études.Les méthodes d'isolement, de culture et de caractérisation des EPC varient considérablement d'un laboratoire à l'autre, notamment en ce qui concerne le traitement du sang, les panneaux de cytométrie de flux, les stratégies de gavage et les médias de culture.

Technologies émergentes et profilage multi-omique

L'avenir de la recherche sur les biomarqueurs de la CBE réside dans l'intégration de technologies à haute résolution. Le séquençage d'ARN monocellulaire (scRNA-seq) est en passe de révolutionner notre compréhension de l'hétérogénéité de la CBE en cartographieant le paysage transcriptomique des cellules individuelles, qui peut aider à identifier de nouvelles sous-populations et leurs rôles fonctionnels spécifiques. Les protéomiques et métabolomiques peuvent capter tout le spectre de molécules libérées par les EPC, fournissant un « instantané fonctionnel » complet de leur répertoire sécrétoire.

Remarques finales

Dans le diabète, la déficience du nombre et de la fonction de la CPE est une composante centrale de la pathogenèse des complications microvasculaires et macrovasculaires. Les biomarqueurs dérivés de l'étude de ces cellules, allant du simple comptage des cellules à des essais fonctionnels et moléculaires complexes, offrent une fenêtre précieuse sur l'état du système de réparation vasculaire. Bien que des défis importants subsistent en ce qui concerne la normalisation de ces mesures, les données probantes confirment clairement leur utilité dans la stratification des risques et le suivi de la réponse thérapeutique.