Abstract
La signalisation AGE/RAGE a été une cascade bien étudiée dans de nombreux états pathologiques différents, notamment le diabète. En raison de la nature complexe du récepteur et des multiples voies qui se croisent, le mécanisme de signalisation AGE/RAGE n’est toujours pas bien compris. L’objectif de cette revue est de mettre en évidence les domaines clés de la calcification vasculaire médiée par les AGE/RAGE en tant que complication du diabète. La signalisation AGE/RAGE influence fortement les réponses cellulaires et systémiques pour augmenter les protéines de la matrice osseuse par le biais des voies de signalisation PKC, p38 MAPK, fétuine-A, TGF-β, NFκB et ERK1/2 dans les conditions d’hyperglycémie et de calcification. Il a été démontré que la signalisation AGE/RAGE augmente le stress oxydatif pour favoriser la calcification vasculaire médiée par le diabète par l’activation de Nox-1 et la diminution de l’expression de SOD-1. La signalisation AGE/RAGE dans la calcification vasculaire médiée par le diabète a également été attribuée à l’augmentation du stress oxydatif qui entraîne le changement phénotypique des VSMC en cellules de type ostéoblastique dans la calcification induite par les AGE. Les chercheurs ont découvert que les agents pharmacologiques et certains antioxydants diminuaient le niveau de dépôt de calcium dans la calcification vasculaire induite par les AGEs. En comprenant le rôle que joue la cascade de signalisation AGE/RAGE dans la calcification vasculaire médiée par le diabète, on pourra intervenir pharmacologiquement pour diminuer la gravité de cette complication diabétique.
1. Introduction
Le diabète sucré est une famille de maladies caractérisées par une glycémie élevée ou hyperglycémie résultant de l’incapacité de l’organisme à produire et/ou utiliser l’hormone insuline. Le diabète sucré de type I est associé à un dysfonctionnement des cellules β pancréatiques entraînant une perte de la production d’insuline, tandis que le diabète sucré de type II est causé par un dysfonctionnement du récepteur de l’insuline dans lequel la signalisation du récepteur de l’insuline est découplée de l’absorption du glucose. Le diabète sucré est très répandu aux États-Unis, où environ 29 millions de personnes vivent avec le diabète, soit 9,3 % de la population. Le taux de mortalité par maladie cardiovasculaire chez les diabétiques âgés de 18 ans et plus est environ 1,7 fois supérieur à celui de la population normale. L’augmentation du taux de mortalité due à la maladie cardiovasculaire diabétique démontre la gravité des complications qui peuvent découler de cette pathologie. Par conséquent, le lien entre la maladie cardiovasculaire et le diabète est essentiel à comprendre .
2. Diabète de type II et calcification vasculaire
Le diabète de type II a été fortement lié à la calcification vasculaire par plusieurs mécanismes différents, dont certains comprennent le stress oxydatif, l’hyperglycémie, l’hyperkaliémie et l’hypercalcémie, le stress oxydatif étant le principal sujet de cette revue . La calcification vasculaire est décrite comme le durcissement de la couche médiane de l’artère par le dépôt de minéraux d’hydroxyapatite dans la matrice extracellulaire. Il a été démontré que ce processus, autrefois considéré comme passif et associé au vieillissement, est un processus à médiation cellulaire étroitement régulé. Au cours de la calcification vasculaire, la protéine morphogénétique osseuse-2 (BMP-2) active le facteur de liaison central alpha-1 (CBFA-1, également connu sous le nom de RunX2), qui agit comme le principal régulateur transcriptionnel de la maturation des ostéoblastes dans l’os. Le CBFA-1 régule également à la hausse la production de protéines ostéoblastiques dans les cellules musculaires lisses vasculaires (VSMC), ce qui semble provoquer un changement phénotypique des VSMC vers un phénotype de type ostéoblastique. Il a été démontré que la phosphatase alcaline (ALP) et la sialoprotéine osseuse (BSP) sont des marqueurs précoces de l’activité ostéoblastique, tandis que des marqueurs, tels que l’ostéopontine (OPN) et l’ostéocalcine, sont régulés à la hausse à un stade avancé du processus de calcification. Leur principale fonction est de favoriser la formation et le dépôt d’hydroxyapatite, qui est composée de collagène de type I et d’autres protéines non collagéniques. Principalement indiquée dans la formation osseuse, l’ALP est responsable de la scission du pyrophosphate en phosphate pour favoriser le dépôt d’hydroxyapatite et la minéralisation de l’os. La BSP est responsable de la nucléation du minéral hydroxyapatite. Comme l’ALP, l’OPN est également liée au dépôt d’hydroxyapatite et peut servir de médiateur de l’attachement et de la signalisation des cellules. La taille et la forme de l’hydroxyapatite sont médiées par l’ostéocalcine par le biais d’un mécanisme dépendant de la vitamine K. Prises ensemble, ces données démontrent la possibilité de promouvoir la formation osseuse dans un système vivant, et les chercheurs ont utilisé cette connaissance des protéines de la matrice osseuse pour comprendre les mécanismes sous-jacents de la calcification vasculaire et du diabète de type II.
Dans une série d’études réalisées par Chen et al, des artères prélevées chez des patients diabétiques et non diabétiques ont été analysées pour déterminer la quantité de calcium, d’OPN, d’ALP, de collagène de type I et de BSP. À l’exception de la BSP, toutes les protéines de la matrice osseuse étudiées ont augmenté de manière significative sous l’effet du diabète. Des expériences in vitro, utilisant des cellules musculaires lisses vasculaires bovines (BVSMC) cultivées dans des conditions euglycémiques (glucose normal) et hyperglycémiques, ont révélé que les niveaux d’OPN1, d’ALP et d’ostéocalcine étaient significativement plus élevés dans les cellules cultivées dans un milieu riche en glucose. En outre, le dépôt de calcium était également significativement plus élevé dans un milieu à forte teneur en glucose que dans un milieu à teneur normale en glucose, et cette tendance a également été observée lorsque les deux types de milieux de croissance ont été complétés par un milieu de calcification. Les milieux de calcification contiennent des niveaux élevés de phosphate inorganique pour promouvoir la calcification par l’utilisation des cellules qui ont besoin de maintenir l’homéostasie. Afin de déterminer les mécanismes de signalisation responsables de l’augmentation de l’expression de la protéine de la matrice osseuse, les BVSMC ont été exposées à des niveaux élevés de glucose et l’activité de la protéine kinase C (PKC) a été pharmacologiquement inhibée dans les cellules normales et traitées par le glucose. La PKC a été choisie comme voie de signalisation privilégiée en raison de son rôle prédéterminé dans les réponses cellulaires au diabète et à l’hyperglycémie. En conséquence, l’expression des protéines de la matrice osseuse a diminué de manière significative, alors que, dans les cellules normales traitées au glucose, il n’y a pas eu de changement notable dans l’expression des protéines. Cette étude a également démontré une sécrétion accrue de BMP-2 par les BVSMC cultivées dans un milieu riche en glucose. Dans l’ensemble, Chen et al. ont conclu que les conditions hyperglycémiques, telles qu’elles sont observées dans le diabète, favorisent l’expression des protéines de la matrice osseuse et la calcification vasculaire. Des études complémentaires menées par Mori et al. ont démontré que l’OPN était régulé à la hausse et activé par une voie similaire médiée par la PKC dans les VSMC de rats diabétiques. Le Western blotting a confirmé que l’inhibition de la PKC entraînait une diminution notable de l’expression de la protéine OPN. Prises ensemble, ces études ont montré non seulement la prévalence de l’expression de la protéine de la matrice osseuse dans les cellules musculaires lisses vasculaires, mais aussi le rôle de la PKC dans la calcification vasculaire médiée par le diabète.
3. Calcification vasculaire et signalisation AGE-RAGE
En plus de l’augmentation de l’expression de la protéine de la matrice osseuse dans les VSMC au cours des traitements contre le diabète et la calcification, des études ont également montré que les produits finaux de glycation avancée (AGE) et leurs récepteurs (RAGE) jouent un rôle dans la calcification vasculaire . Il a été démontré que les patients atteints de diabète de type II ont une concentration d’AGEs significativement plus élevée que la population non diabétique. Les AGE se forment au cours de la vie en raison de l’augmentation du glucose circulant et d’autres sucres réducteurs, tels que le galactose et le fructose, qui réagissent avec les groupes amino des protéines pour former des bases de Schiff et suivre la voie des polyols pour produire des AGE ou être dégradés. Ces produits finaux glyqués interagissent avec les RAGE, qui sont des protéines transmembranaires faisant partie de la superfamille des immunoglobulines. Les RAGE sont régulées à la hausse en réponse à l’augmentation des taux d’AGE en circulation. Lors de la liaison AGE-RAGE, les RAGE agissent par l’intermédiaire de la PKC-ζ pour déclencher l’activation en aval d’une cascade de signalisation qui agit par l’intermédiaire de la protéine kinase activée par le mitogène p38 (MAPK), du facteur de croissance transformant-β (TGF-β) et du facteur nucléaire κB (NFκB). Suga et al. ont démontré que l’activation de la signalisation AGE-RAGE dans les VSMC de rat réduisait l’expression des marqueurs génétiques des VSMC, tels que la chaîne lourde de muscle lisse-myosine (SM-MHC) et le muscle lisse 22α (SM22α). Cette régulation à la baisse des marqueurs des VSMC suggère un possible changement phénotypique des VSMC vers un phénotype de type ostéoblastique. Cette hypothèse est étayée par les résultats obtenus avec des VSMC humaines (HVSMC) où l’activation de RAGE a augmenté l’expression de l’ARNm et l’activité de l’ALP, une protéine de la matrice osseuse, ce qui suggère un rôle de la signalisation RAGE dans la calcification vasculaire. Ces études ont démontré certains rôles fondamentaux des RAGE dans la calcification des VSMC par le biais de la signalisation PKC-ζ, de l’augmentation de l’expression de l’ALP et de la diminution de l’expression des marqueurs génétiques des VSMC.
Dans les études réalisées par Tanikawa et al, en utilisant un modèle de calcification in vitro des HVSMC, l’augmentation des niveaux d’AGEs a augmenté de manière significative la quantité de dépôt de calcium après 7 et 14 jours par rapport aux échantillons traités à la BSA et aux échantillons témoins . De plus, l’expression de l’ARNm de CBFA-1 (RunX2), l’activité de l’ALP et les niveaux de protéines de l’ostéocalcine étaient aussi significativement élevés. L’ensemble de ces données indique que le traitement par AGE favorise un phénotype de type ostéoblastique dans les HVSMC. Ce changement phénotypique ne dépend pas du milieu de calcification car des résultats similaires ont été obtenus en utilisant des HVSMCs cultivées avec et sans milieu de calcification. L’expression des protéines ostéoblastiques par les HVSMC peut être liée à l’activité de p38 MAPK, car Tanikawa et al. ont constaté que, avec une exposition accrue aux AGE, l’activation de p38 MAPK était augmentée. À l’inverse, lorsque la signalisation RAGE était atténuée, l’activation de la p38 MAPK diminuait, et les modifications de la p38 MAPK étaient corrélées à la diminution des niveaux d’activité de l’ALP malgré la calcification induite par les AGE. Dans une étude similaire, Hu et al. ont montré que la p38 MAPK était essentielle à la différenciation des ostéoblastes dans les cellules MC3T3-E1. L’inhibition pharmacologique de p38 MAPK a entraîné une diminution de l’activité de l’ALP, démontrant ainsi que p38 MAPK est nécessaire à l’expression de l’ALP dans les cellules ostéoblastiques. Par conséquent, l’activité de l’ALP peut être directement influencée à la fois par une exposition accrue aux AGE et par une signalisation élevée de la cascade RAGE via p38 MAPK. Cette relation suggère que p38 MAPK joue un rôle clé dans la voie AGE-RAGE dans la calcification vasculaire médiée par le diabète .
Alors que ces résultats démontrent l’importance de la voie AGE-RAGE dans la calcification vasculaire médiée par le diabète, Ren et al. ont démontré que les AGE augmentaient également de manière significative les niveaux de calcium intracellulaire dans les VSMC de rat . Ils ont constaté que les niveaux d’ARNm de l’ALP et de l’OPN augmentaient de manière significative après une exposition de 24 heures à l’albumine glyquée (AGE-BSA). En raison de l’augmentation de l’ALP et de l’OPN avec le traitement à l’AGE-BSA, le groupe a également démontré que RAGE était régulé à la hausse dans les VSMC de rat. Lors de l’incubation avec un anticorps neutralisant de RAGE, la quantité de calcium et l’expression de l’ALP ont diminué. Les changements observés ont confirmé que RAGE est le médiateur de la calcification des VSMC induite par les AGE. Wei et al. ont montré que le diabète accélérait la calcification aortique chez les rats Wistar mâles. Les animaux ont été traités à la streptozotocine (STZ) pour induire un diabète, puis traités à la vitamine D3 et à la nicotine (VDN) pour induire une calcification vasculaire. La coloration de von Kossa a permis de visualiser les particules de calcium dans le tissu aortique prélevé, et des particules de calcium ont été trouvées dans la section de tissu sélectionnée. L’analyse Western blot a montré une augmentation significative de l’expression de l’ALP et les niveaux d’AGEs ont également augmenté chez les animaux diabétiques et traités par VDN. Il est important de souligner que si la signalisation AGE-RAGE peut directement médier la calcification vasculaire dans le diabète, la signalisation AGE-RAGE peut également avoir un impact indirect sur cette complication diabétique.
4. Rôles de la fétuine-A dans la calcification vasculaire et la signalisation RAGE
La protéine sérique -Heremans-Schmid glycoprotéine (Ahsg ou fétuine-A), une glycoprotéine circulant de manière systémique, a été impliquée dans la résistance à l’insuline chez les patients diabétiques de type II . Les données des patients ont révélé que des niveaux élevés de fétuine-A sérique étaient un indicateur d’hyperglycémie dans le type II. La fétuine-A a également entravé la réception de l’insuline en empêchant le récepteur de l’insuline d’autophosphoryler la protéine substrat-1 du récepteur de l’insuline, qui est cruciale pour la voie de signalisation du récepteur de l’insuline . Collectivement, ces études ont révélé que la fétuine-A joue un rôle dans la résistance à l’insuline dans le diabète de type II, ce qui peut entraîner une exacerbation de l’hyperglycémie et d’autres complications diabétiques. Il est intéressant de noter qu’il a été démontré que des niveaux accrus de calcification vasculaire sont associés non seulement au diabète de type II, mais aussi aux patients atteints d’insuffisance rénale chronique (IRC). Il a été démontré que la calcification vasculaire, dans ce cas, favorise la réponse au stress inflammatoire et oxydatif, ce qui en fait un facteur de risque de maladie cardiovasculaire. La fétuine-A est libérée par le foie pour fonctionner comme une protéine de phase aiguë dans le système immunitaire inné, où elle a pour fonction de promouvoir les réponses anti-inflammatoires et de stress oxydatif pour inhiber les molécules inflammatoires surexprimées.
A l’inverse, la fétuine-A peut également susciter une réponse immunitaire innée déclenchée en partie par les récepteurs TLR (toll-like receptors). Ce mécanisme peut être activé par les acides gras libres (AGF) pour induire une réponse pro-inflammatoire. Pal et al. ont montré que la fétuine-A peut agir comme un ligand du TLR-4 pour stimuler la résistance à l’insuline induite par les AGL dans les adipocytes. En plus de favoriser la résistance à l’insuline chez les patients diabétiques de type II, la fétuine-A peut également inhiber un autre ligand de RAGE, le HMGB1 (high mobility group box-1), qui est responsable de la libération et du recrutement de plusieurs cytokines, molécules d’adhésion et chimiokines. Il a été démontré que l’activation de la cascade de signaux RAGE est responsable de l’expression du facteur de nécrose tumorale (TNF) et de l’interleukine-1 (IL-1) par le HMGB1. Il est préoccupant de constater que l’inhibition de l’HMGB1 par la fétuine-A pourrait créer un contexte permettant aux RAGE de sélectionner et de lier préférentiellement les AGE pour activer la cascade. En utilisant des données collectées à partir d’échantillons de patients atteints d’IRC, Janda et al. ont démontré que l’augmentation des taux sériques de fétuine-A était un indicateur positif d’un dépôt accru d’AGEs dans les artères, indiquant ainsi que la fétuine-A peut indirectement influencer la voie AGE/RAGE, en particulier en présence de molécules inflammatoires.
La fétuine-A (Ahsg) a une forte affinité pour les cristaux d’hydroxyapatite, qui sont situés dans les sites de calcification vasculaire, tels que les os et les dents . Ketteler et al. ont utilisé des patients atteints d’IRC sous hémodialyse pour établir une corrélation entre la mortalité cardiovasculaire et la diminution des niveaux de fétuine-A et l’augmentation de la calcification vasculaire, ce qui suggère que la fétuine-A agit comme un inhibiteur de la calcification. Des études utilisant un modèle de souris déficientes en fétuine-A qui étaient sensibles à la calcification (DBA/2-Ahsg-/-) ont déterminé que la glycoprotéine est un inhibiteur de la calcification. Les images radiographiques de l’os et la coloration de von Kossa du poumon, du cœur, du rein et de la peau ont révélé une augmentation visuelle du dépôt de phosphore et de calcium dans chaque type de tissu. Le sérum sanguin a été extrait des animaux DBA/2-Ahsg-/- pour effectuer un test de précipitation in vitro du phosphate de calcium basique (BCP). La fétuine-A a diminué la quantité de précipité de BCP dans le sérum, ce qui indique que la fétuine-A peut inhiber la formation de dépôts de BCP. Au sein du même groupe de recherche, Heiss et al. ont utilisé la microscopie électronique et la diffusion dynamique de la lumière pour déterminer les caractéristiques structurelles de la fétuine-A se complexant avec le BCP pour former des particules de calciprotéine. Des études supplémentaires utilisant la fétuine-A purifiée incubée avec le BCP in vitro ont montré que la structure du BCP passait d’un aspect rigide à un aspect fragile. Ce changement structurel observé a également été observé dans d’autres matériaux à base de calcium tels que les nanoparticules de CaCO3.
La relation entre la fétuine-A, le BCP et les VSMC calcifiées a été déterminée en utilisant un système modèle de HVSMCs in vitro et in vivo. Reynolds et al. ont démontré que la fétuine-A était localisée dans les vésicules de la matrice des HVSMC calcifiées dans la couche médiane de l’artère. Ces HVSMC calcifiées ont été traitées avec de la fétuine-A, qui a inhibé le dépôt de calcium et l’incorporation de calcium de manière dose-dépendante et à médiation cellulaire. Il a été démontré que les VSMC subissent une calcification vasculaire médiée par les vésicules et les corps apoptotiques. La microscopie et le western blotting ont révélé que l’apoptose des VSMC était inhibée par la fétuine-A. La calcification des vésicules matricielles et des corps apoptotiques libérés a été quantifiée par analyse aux rayons X à dispersion d’énergie et a montré que la fétuine-A inhibe également la calcification de ces particules cellulaires libérées. Dans cette même étude, il a été démontré que la fétuine-A est un inhibiteur de la calcification des HVSMC médiée par les vésicules de la matrice et les corps apoptotiques. Dans des études similaires menées par Moe et al. la fétuine-A s’est avérée être un inhibiteur de la calcification des BVSMCs. Prises ensemble, ces données démontrent que la fétuine-A est un inhibiteur de la calcification.
5. Signalisation AGE-RAGE et stress oxydatif dans la calcification vasculaire
Il a été démontré que la cascade de signalisation AGE/RAGE s’apparente à une boucle de rétroaction par laquelle des résultats tels que l’augmentation de la fibrose, l’expression accrue de RAGE et l’augmentation des facteurs de stress oxydatif sont produits . Le stress oxydatif produit par des espèces réactives de l’oxygène (ROS) élevées peut perturber de nombreuses structures intracellulaires, telles que les membranes cellulaires, les protéines, les lipides et l’ADN. Les produits ROS, tels que le peroxyde d’hydrogène, les anions superoxydes, les radicaux hydroxyles et l’oxyde nitrique, sont générés par les oxydases mitochondriales, les NADPH oxydases (Nox) et les synthases d’oxyde nitrique. L’activation de RAGE entraîne une production accrue de ROS en stimulant des cascades de signalisation spécifiques telles que TGF-β, NF-κB et Nox-1. Dans une étude réalisée par Wei et al. la concentration de malondialdéhyde (MDA) et l’activité de la superoxyde dismutase (SOD-1) Cu/Zn ont été utilisées pour évaluer le stress oxydatif et la capacité à initier un mécanisme de stress oxydatif compensatoire dans des modèles animaux de calcification vasculaire médiée par le diabète. Les animaux diabétiques présentant une calcification vasculaire induite par le VDN présentaient une augmentation significative de la teneur en MDA et une diminution significative des niveaux d’activité de la SOD par rapport au groupe diabétique. Lorsque des VSMC isolées ont été traitées avec des niveaux croissants d’AGE, on a observé une augmentation des niveaux d’activité ALP, de la production de ROS médiée par Nox-1 et de l’expression de RAGE. L’inhibition de l’expression de RAGE a par conséquent diminué l’activité ALP, la teneur en calcium et la production de protéines Nox-1, tout en augmentant simultanément les niveaux de SOD-1. Dans l’ensemble, ces études ont démontré que les isolats cellulaires d’un modèle de diabète avec calcification vasculaire médiée par le VDN répondaient aux traitements AGE, comme en témoignent les niveaux significativement accrus d’ALP, de ROS, de Nox-1 et de protéine RAGE par rapport aux animaux uniquement diabétiques . Brodeur et al. ont utilisé un modèle animal similaire pour déterminer si les AGE dans un système in vivo peuvent être réduits après la calcification vasculaire due au diabète. La pyridoxamine (PYR), un inhibiteur d’AGE, a été administrée comme traitement préventif de précalcification tandis que l’alagebrium (ALA), un briseur d’AGE, a été administré comme traitement thérapeutique de postcalcification. Pour ces études, seul l’ALA a permis une réduction significative du nombre d’AGE et de la teneur en calcium mesurée dans les artères musculaires, comme l’artère fémorale, mais pas dans les artères conductrices plus larges comme l’aorte. Le PYR a diminué le nombre global d’AGE et la teneur en calcium, mais cette diminution n’était pas significative dans les tissus étudiés. La différence d’efficacité des deux traitements pourrait être due à leurs mécanismes d’action ; le PYR agit comme un préventif de l’AGE alors que l’ALA agit comme un briseur de réticulation de l’AGE. L’efficacité de plusieurs traitements antioxydants, tels que l’acide alpha-lipioc, le 4-hydroxy tempol et l’apocynine, a également été testée. Le traitement à l’apocynine a entraîné une réduction significative du dépôt de calcium dans le modèle animal de calcification vasculaire médiée par le diabète. Brodeur et al. ont démontré qu’une réduction du calcium par une thérapie antioxydante ciblée sur les ROS est un traitement plus réalisable dans un modèle in vivo de calcification vasculaire. Collectivement, ces études démontrent que la cascade AGE/RAGE est capable de médier la calcification vasculaire par des mécanismes de stress oxydatif, et les traitements thérapeutiques visant à limiter la production de ROS pourraient fournir une alternative plus réalisable pour minimiser la calcification vasculaire.
Une autre cascade de signalisation ROS activée par les AGE est le facteur de croissance transformant- (TGF-) β. Dans une étude de Li et al. lorsque les VSMC ont été traités avec des AGE, les membres de la cascade de signalisation AGE/RAGE (c’est-à-dire, p38 MAPK et ERK1/2) ont été phosphorylés lors de l’activation de RAGE. En outre, la signalisation du TGF-β a entraîné la phosphorylation de sa famille de médiateurs, les Smads, qui servent de modulateurs de la transcription. Ces changements se sont avérés être dépendants du TGF-β. Une analyse Western blot a révélé que lorsque l’expression de RAGE était régulée à la baisse, la phosphorylation de Smad 2 était également inhibée, indiquant la cascade AGE/RAGE dans l’activation de Smad et la signalisation TGF-β. Comme l’accumulation des AGE se fait dans la matrice extracellulaire (MEC), il est important de noter qu’une augmentation du TGF-β a été impliquée dans la fibrose au sein de la maladie. La fibrose est généralement associée à une augmentation du collagène de type I et Li et al. ont utilisé une analyse par western blot pour démontrer que les AGEs induisent une production accrue de collagène de type I, qui a été inhibée par le blocage de la signalisation p38 MAPK et ERK1/2. Ces données permettent de conclure que la signalisation AGE/RAGE joue un rôle dans le maintien et la régulation de l’ECM dans le diabète et que les AGE induisent le TGF-β par l’intermédiaire de RAGE.
Il a également été démontré que les AGE augmentent l’activité de NFκB par la signalisation RAGE dans les VSMC. Des études ont démontré que les VSMC maintiennent un phénotype contractile et souple dans l’artère ; cependant, l’augmentation de la signalisation NFκB interfère avec ce phénotype, ce qui entraîne une rigidité et une raideur accrues, généralement associées aux complications cardiovasculaires diabétiques. Simard et al. ont traité des VSMC aortiques de rat (cellules A7r5) avec de l’albumine de sérum humain glyquée (AGE-HSA) et, en utilisant l’expression de la GFP, ont observé une augmentation significative de l’activité NFκB. Une analyse Western blot a révélé que l’activation de ERK1/2 était significativement augmentée avec le traitement AGE-HSA, et que l’activation de AKT était légèrement augmentée. Ces deux voies activent le NFκB, ce qui permet de conclure que la signalisation RAGE augmente l’activité du NFκB. Une augmentation de l’activité de transcription du NFκB peut conduire à une augmentation de l’expression de l’ARNm du collagène de type I a1 et a2 dans les VSMC murines traitées par les AGE, comme l’ont montré Peng et coll. Collectivement, la signalisation RAGE induite par les AGE affecte l’activité de NFκB dans les VSMC, ce qui peut conduire à un remodelage du collagène de type I dans l’ECM ou à un changement de la morphologie cellulaire. De plus, lorsqu’elles sont traitées avec de l’AGE-HSA, les niveaux d’ARNm du muscle lisse-myosine lourde (SM-MHC) et du SM-22α sont diminués, ainsi que l’expression protéique de la SM-α-actine, du SM-22α et de la myocarde (MyoC). Globalement, les chercheurs ont démontré que la signalisation RAGE interfère avec l’expression des marqueurs du phénotype du muscle lisse dans les cellules A7r5. La perte des marqueurs du phénotype du muscle lisse a permis d’expliquer les modifications des propriétés mécaniques des cellules du muscle lisse lorsque la signalisation AGE/RAGE augmente. On a également observé une granularité accrue dans les cellules A7r5, ce qui démontre un changement visuel de la morphologie cellulaire dû à l’augmentation de la signalisation RAGE. Alors que la densité globale de l’actine est restée inchangée dans les cellules traitées par AGE-HAS, le module de Young, une mesure de l’élasticité, a révélé que la rigidité basale des cellules était significativement accrue, indiquant un type de cellule plus rigide et moins élastique. Les niveaux d’expression protéique de la chaîne légère de myosine (MLC) phosphorylée ont également été mesurés afin de déterminer les changements dans la fonction contractile et l’activité motrice médiée par l’actine-myosine. Ces résultats ont révélé qu’aucune modification de la fonction contractile ne s’est produite lorsque les cellules A7r5 ont été traitées par AGE-HSA. Dans l’ensemble, l’augmentation de la signalisation AGE/RAGE modifie les propriétés mécaniques des VSMC, ce qui entraîne un type de cellule plus rigide et moins compliant.
6. Conclusion
La signalisation AGE/RAGE est une cascade complexe et intriquée et a été étudiée dans de nombreux états pathologiques différents. En particulier, la calcification vasculaire médiée par le diabète présente plusieurs facteurs qui permettent à la signalisation AGE/RAGE d’influencer fortement les réponses cellulaires et systémiques. Il a été démontré que la calcification vasculaire augmente les protéines de la matrice osseuse par le biais de la signalisation PKC dans des conditions d’hyperglycémie et de calcification. La calcification vasculaire induite par les AGE a provoqué une régulation négative des marqueurs des VSMC et une régulation positive des protéines de la matrice osseuse, ce qui suggère que les VSMC subissent un changement phénotypique vers une cellule de type ostéoblastique. La signalisation RAGE peut également servir de médiateur à la calcification des VSMC par le biais d’un certain nombre de voies mitogènes. Parmi celles-ci, il a été démontré que la voie p38 MAPK est un composant essentiel de la différenciation des VSMC médiée par AGE/RAGE. Il a également été démontré que la fétuine A joue un rôle plus controversé dans la calcification vasculaire. La fétuine A agit comme un médiateur à la fois de la procalcification en sélectionnant artificiellement les AGE en tant que ligand du RAGE et de l’anticalcification dans certains modèles de CDK. La fétuine A représente un domaine passionnant dans lequel des travaux supplémentaires doivent être menés pour comprendre son rôle dans la calcification vasculaire en tant que complication du diabète. La signalisation AGE/RAGE a été impliquée dans le stress oxydatif associé à la calcification vasculaire médiée par le diabète par le biais de l’activation de Nox-1, de la fibrose médiée par le TGF-β, des voies NFκB et ERK1/2 et de la diminution de l’expression de SOD-1. Les chercheurs ont découvert que les agents pharmacologiques et certains antioxydants diminuaient le niveau de dépôt de calcium dans la calcification vasculaire induite par les AGEs et le diabète. Dans l’ensemble, le rôle de la signalisation AGE/RAGE dans la calcification vasculaire médiée par le diabète a été attribué au stress oxydatif et au changement phénotypique des VSMC dans les conditions de calcification induite par les AGE, comme le montre la figure 1. Pour mieux comprendre la calcification vasculaire en tant que complication du diabète, on pourrait utiliser des souris knock-out RAGE pour examiner les effets de l’inhibition systémique de RAGE sur la calcification vasculaire médiée par le diabète. De même, le rôle de la fétuine-A pourrait être mieux examiné pour comprendre l’interaction de ce biomarqueur et de la signalisation AGE/RAGE dans le diabète de type II.
Disclosure
Les opinions, résultats et conclusions ou recommandations exprimés dans ce matériel sont ceux des auteurs et ne reflètent pas nécessairement les opinions de la National Science Foundation.
Intérêts concurrents
Les auteurs déclarent ne pas avoir d’intérêts concurrents.
Contributions des auteurs
Tous les auteurs ont contribué de manière égale à cet article.
Remerciements
Les auteurs tiennent à remercier le Dr Donna M. Gordon pour sa contribution à l’élaboration et à la révision de cette revue. Ce travail est soutenu par l’American Heart Association Beginning Grant-In-Aid no. 4150122 (JAS), American Heart Association Scientist Development Grant no. 5310006 (JAS), et Mississippi State University et son département des sciences biologiques. De plus, ce matériel est basé sur des travaux soutenus par le programme de bourses de recherche pour diplômés de la National Science Foundation sous la subvention n° 2015202674.