Dysfonction Endothéliale

L’endothélium est une couche mince de cellules qui recouvre l’intérieur de chaque vaisseau sanguin du système circulatoire. Il joue un rôle central dans certains processus tels que la régulation de la pression artérielle et la perfusion tissulaire. Les cellules endothéliales peuvent produire de l’oxyde nitrique (NO) qui provoque une relaxation des cellules musculaires lisses tapissant les vaisseaux sanguins et ainsi une vasodilatation. La dysfonction endothéliale est caractérisée par une vasodilatation endothélium-dépendante perturbée et une biodisponibilité réduite de NO. Elle a été observée dans plusieurs maladies et fait l’objet de nombreuses études dans la mesure où elle constitue souvent un épisode précoce d’une maladie.

Source: Stijn A.I. Ghesquiere, Université de Maastricht

Un nombre croissant de données probantes relie les troubles microvasculaires aux complications cardiovasculaires : ces derniers peuvent être un indicateur d’accident vasculaire cérébral et de crise cardiaque. La fonction endothéliale peut être étudiée en réalisant des tests induisant une vasodilatation endothélium-dépendante et/ou indépendante. Ces tests incluent l’hyperémie réactive post-occlusive (PORH), le chauffage localisé (choc thermique) et l’iontophorèse.

Hyperémie réactive post-occlusive (PORH)

La fonction vasculaire peut être évaluée en observant la réponse à l’hyperémie réactive. L’hyperémie réactive désigne l’accroissement du flux sanguin secondaire de l’occlusion temporaire de l’approvisionnement en sang artériel entraînant un déficit en oxygène. Chez les patients avec une dysfonction endothéliale, la réponse est différente des contrôles sains. Le test est basé sur une occlusion artérielle, généralement obtenue avec une manchette, typiquement pendant plusieurs minutes. Après l’occlusion, la détente soudaine provoque un important afflux sanguin dans les tissus précédemment obstrués. La perfusion est mesurée avant, pendant et après l’occlusion et plusieurs paramètres en lien tant avec l’amplitude de la perfusion que le délai de changement peuvent fournir des informations sur la santé vasculaire du patient.
La perfusion peut être mesurée à l’aide d’une sonde laser Doppler ou un imageur de contraste à granularité (speckle) laser.

  • En savoir plus sur PORH
Post Occlusion Reactive Hyperemia
Thermal Challenge

Choc/provocation thermique

Le chauffage localisé de la peau peut aboutir à une vasodilatation maximale. Chez les sujets sains, la réponse à l’hyperémie thermique présente un schéma prévisible. Il est caractérisé par un pic initial dans la perfusion sanguine cutanée, impliquant des afférences sensorielles, et une deuxième hausse avec plafonnement due à la libération de NO.

La perfusion peut être mesurée à l’aide d’une sonde laser Doppler ou un imageur de contraste à granularité (speckle) laser.

La chaleur peut être contrôlée à l’aide d’un système PeriFlux 5000 avec une unité de contrôle thermique et une sonde laser doppler avec chauffage ou une sonde thermique transparente remplie d’eau pour l’imageur.

Iontophorèse

L’iontophorèse est une technique de transport des molécules ou médicaments chargés à travers une barrière tissulaire. Combinée avec le laser Doppler ou la granularité laser, l’iontophorèse est un outil précieux pour le diagnostic et l’étude de la dysfonction endothéliale.

La perfusion peut être mesurée par laser Doppler en utilisant une électrode d’administration spéciale avec sonde laser Doppler intégrée ou un imageur de contraste à granularité (speckle) laser, en utilisant une électrode d’administration transparente pour l’imageur.

Iontophoresis

Cas: La Microcirculation dans l' Obésité et le Diabète de type 2

Dr. Alfons J.H.M. Houben Dept. de Médicine Interne, Centre Médical de l'Université de Maastricht et Ecole de Maladies Cardiovasculaires (CARIM), Maastricht, Pays-Bas


Depuis de nombreuses années, mes recherches portent sur les troubles microvasculaires (MVD) aussi bien comme cause que conséquence des maladies (cardio)métaboliques (cf. 1 pour notre hypothèse de travail). La microcirculation remplit une fonction importante, notamment l’approvisionnement de tous les tissus en oxygène/nutriments et l’évacuation des déchets. Dans le métabolisme normal, cela inclut le transport du glucose ingéré et absorbé au niveau des intestins jusqu’aux muscles squelettiques afin d’y être stocké sous forme de glycogène.

Pour cette raison, l’insuline joue un rôle essentiel en stimulant l’endothélium pour la production d’oxyde nitrique (NO), ce qui entraîne le recrutement des capillaires des muscles squelettiques et l’accroissement des surfaces d’échange. Il en résulte un transport rapide du glucose et de l’insuline jusqu’aux cellules des muscles squelettiques et le stockage du glucose dans les cellules. Dans notre hypothèse de travail, nous affirmons que les MVD peuvent perturber ce transport/cette absorption du glucose par le biais de l’insuline, entraînant une insulino-résistance métabolique et favorisant le développement du diabète de type 2.1

Des déterminants importants des MVD (précoces) sont les suivants : (Épi)génétique, poids faible à la naissance, inactivité physique et vieillissement. Par ailleurs, il a été démontré que l’obésité était un important déterminant des MVD. L’obésité perturbe différents processus (exemple : augmentation des inflammations, du stress oxydatif et des acides gras libres, baisse de l’adiponectine, etc.), tous ayant une influence sur les voies de signalisation normales dans les cellules musculaires lisses endothéliales et vasculaires.2

Le développement de l’insulino-résistance métabolique ou du diabète de type 2 se traduit par des taux supérieurs et des périodes prolongées d’hyperglycémie après les repas. En raison de l’absorption aisée du glucose par les cellules endothéliales, ces périodes d’hyperglycémie aggravent davantage la dysfonction endothéliale microvasculaire. L’hyperglycémie intracellulaire entraîne la production de méthylglyoxal, un composé hautement réactif qui impacte notamment la disponibilité du NO.3 Il en résulte un cercle vicieux qui favorise les MVD.

Résultats:
Pour nos études, nous utilisons diverses techniques pour mesurer la structure et la fonction microvasculaires. Pour mesurer le mouvement et l’hyperémie thermo-induite dans la peau, nous utilisons le système PeriFlux 5000.

Obésité: comme indiqué plus haut, plusieurs études expérimentales ont montré que différents aspects de l’obésité pouvaient perturber la signalisation intracellulaire dans l’endothélium, entraînant une biodisponibilité réduite de NO. Il pourrait en résulter une absorption atténuée de glucose à travers l’action de l’insuline chez les sujets obèses. En effet, des études antérieures menées sur des femmes obèses ont montré une dysfonction endothéliale microvasculaire pendant un clamp insulinique de deux heures. Notre objectif était d’étudier la fonction microvasculaire chez des sujets minces et obèses pendant une hyperglycémie physiologique (après une collation liquide) entraînant une hyperglycémie dynamique et transitoire ainsi qu’une hyperinsulinémie.
Nous avons étudié la microcirculation cutanée du poignet à l’aide du système PeriFlux 5000. Des analyses de transformée de Fourier rapide ont été réalisées sur le signal de débit afin de déterminer la contribution des cinq domaines de fréquence au signal.

Ces cinq domaines représentent l’activité de l’endothélium (0,01-0,02 Hz), des neurones (0,02-0,06 Hz), des myocytes (0,06-0,15 Hz), les fréquences respiratoire (0,15-0,40 Hz) et cardiaque (0,40-1,60 Hz). Les résultats sont montrés sur la fig. 1. Le premier graphique représente le mouvement mesuré chez des sujets minces avant (barres blanches) et après la collation liquide (barres grises). Une nette augmentation dans les cinq domaines est visible après la collation. Le second graphique représente les résultats obtenus chez des sujets obèses. La collation liquide, suivie d’une hyperglycémie et d’une hyperinsulinémie, n’a aucun effet sur le débit microvasculaire. Ces données indiquent clairement que dans une physiologique normale, une collation liquide entraîne une stimulation de la microcirculation chez les sujets minces, probablement par le biais de la stimulation endothéliale induite par l’insuline. En revanche, chez les sujets obèses, aucune stimulation de la microcirculation n’est observée après une collation liquide.4

Fig 1. (basée sur ref.4): Le débit microvasculaire avant et après une collation liquide chez des sujets minces (B) et obèses (D). Les barres représentent les moyennes +/- écart-type. #P<0.01, *P<0.05 et avant collation.

Diabète de Type 2 :

Pour étudier les MVD dans le cas du pré-diabète et du diabète de type 2, nous utilisons les données de l’étude Maastricht. L’étude Maastricht est une étude observationnelle et prospective de cohorte basée sur une population qui se concentre sur l’étiologie du diabète sucré de type 2, ses complications classiques et ses comorbidités émergentes (http://www.demaastrichtstudie.nl/research).
Cette étude est unique par son phénotype très extensif de tous les participants. Une de ces catégories de phénotype est la microcirculation.
Les données de cette étude nous ont fourni un aperçu de plusieurs caractéristiques de la structure et de la fonction microvasculaires dans une population normale et une population avec diabète de type 2 en particulier. Une conclusion est que nous sommes à même de décrire les déterminants les plus importants de la fonction microvasculaire cutanée dans la population générale en utilisant les analyses de débit5 et l’hyperémie thermo-induite.6 Dans un second temps, nous avons démontré que la dysfonction microvasculaire (hyperémie cutanée thermo-induite et réactivité des artérioles rétiniennes) est déjà présente chez des sujets avec un pré-diabète et qu’elle est accentuée en cas de diabète de type 27 (Fig. 2). Des analyses ultérieures ont montré que l’hyperglycémie est le déterminant le plus important de cette dysfonction microvasculaire chez les sujets atteints de (pré-)diabète.8 Dans un troisième temps, nous avons établi une corrélation entre des mesures de la dysfonction microvasculaire cutanée et rétinienne et la dépression chez les personnes âgées.9 Enfin, nous avons démontré que la dysfonction endothéliale microvasculaire et la raréfaction capillaire sont associées à l’albuminurie.10,11

Fig 2. (basée sur réf. 7) Différences ajustées des multivariables dans le % d’hyperémie cutanée thermo-induite (B) entre des sujets avec pré-diabète (PreDS) et diabète de type 2 (DST2) par rapport au métabolisme normal des glucides (MNG). Les barres représentent la différence moyenne avec écart-type dans le % d’hyperémie cutanée thermo-induite pour le pré-diabète et le DST2 par rapport au MNG. Les valeurs P correspondent aux analyses de tendances pour MNG, pré-diabète et DST2. Le MNG est la référence et défini sur zéro.

En savoir plus
Références

References

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