Inserm U970 Service de Réanimation Médicale Hôpital Saint-Antoine L'endothélium, acteur clef de l'inflammation au cours du sepsis sévère Hafid Ait-Oufella, MD. PhD.

Sepsis sévère : physiopathologie Altération du tonus vasomoteur Hypotension artérielle Hypotension réfractaire aux vasopresseurs Hétérogénéité de perfusion Libération de NO Activation de la coagulation CIVD Microthromboses Saignements Inflammation Fièvre élevée Syndrome d’Activation Macrophagique Libération de cytokines, chimiokines

NF-B est un facteur de transcription majeur de l’inflammation cytokines LPS Cytokines Chimiokines… Pasparalis, Nat Rev Immunol 2009

Activité NF-B au cours du sepsis Bohrer, JCI 2000

L’inhibition de NF-B dans des modèles murins de sepsis : - Diminue l’expression de nombreux gènes de l’inflammation (Liu, Circulation 1999) - Prévient l’hypotension artérielle (Liu, J Immunol 1997) - Empêche la dysfonction ventriculaire gauche (Haudek, Am J Physiol 2001) - Prévient l’augmentation de la perméabilité capillaire (Liu, Mol pharmacol 1999) Bohrer, JCI 1997

Expression ubiquitaire de NF-KB cytokines LPS NF-B cytokines LPS Monocyte NF-B Cellule endothéliale

In vitro, le LPS active les HUVECs et induit NF-kB CTR LPS 1h LPS 2h Augmentation activité luciférase (X) CTR LPS Immunocytochimie TLR2 Faure, J Immunol 2001

Inhibition sélective de NF-B dans les cellules endothéliales Ye, J Exp Med 2008

Inhibition eNF-kB prévient l’hypotension induite par l’endotoxinémie Ding, J Immunol 2009

Inhibition eNF-kB prévient l’induction iNOS Immuhistochimie de iNOS WT eNF-kB KO Ding, J Immunol 2009

La voie NF-KB contrôle l’activation de la iNOS cytokines LPS NF-B cytokines LPS Monocyte NF-B iNOS C Endothéliale

Sepsis sévère : physiopathologie Altération du tonus vasomoteur Hypotension artérielle Hypotension réfractaire aux vasopresseurs Hétérogénéité de perfusion Libération de NO Activation de la coagulation CIVD Microthromboses Saignements Inflammation Fièvre élevée Syndrome d’Activation Macrophagique Libération de cytokines, chimiokines

Endothélium Shear stress Hypotension artérielle hypovolémie Dysfonction ventriculaire Bas débit sanguin Endothélium a b g Shc K+ Ca2+ Akt NO MAPK R TyrK NAD(P)H Shear stress Second acteur sensible a PR et SS : RTK. 13

Sensibilité endothéliale au Shear stress Intéraction forte avec le les forces mécaniques Chambre de perfusion pdt 30 heures Images en contraste de phase Aspect morphologique liée à la plasticité ? De Paola, PNAS 1999

C endothéliales et Shear Stress in vitro Pompe Shear stress HUVECs 1,5 or 15dyne/cm2 600Gy 15 minutes 25000Gy 75 minutes

Génération des microparticules (MPs) Activation Stimulation Apoptose Adapté de : Hugel, Physiology 2005 Zwaal and Schroit, Blood 1997

Shear Stress élevé inhibe la libération des MPs MPs/ml MPs Annexin V + low high * MP/µl Ramkhelawon, unpublished data

Shear Stress élevé inhibe l’apoptose endothéliale Statique Bas Shear Stress Haut Shear Stress % TUNEL * Ramkhelawon, unpublished data

Exploration In Vivo du Shear stress Hansson, N Engl J Med 2005 19

Exploration In Vivo du Shear stress 8 semaines LDLR-/- Sacrifice 12 16 semaines FAV Sham LIG Castier, Unpublished data 20

Reduction de la taille des plaques après création d’une fistule Oil red 12 16 semaines Fistule AV FAV ** Ligature *** Lig Sham 400 300 Taille plaque (m2) 200 100 Ctrl Sham Castier, unpublished data 21

Expression de molécules d’adhérence par l’endothélium au cours du sepsis. ICAM-1 (foie) E-sélectine (cerveau) Injection L monocytogène voie sous cutanée, puis au bout de 2 à 8 jours sacrifice Coupe de veine hépatique L’expression des molécules d’adhésion est différente d’un organe à l’autre 24 heures après injection de LPS chez la souris Lopez, Am J Pathol 1999

Recrutement local de leucocytes Steeber, Trends Immunol 2005

Sélectines et sepsis jours jours L’expression des sélectines est importante pour lutter contre l’infection ! jours Probabilité de survie (%) jours Injection intrapéritonéale de pneumocoque et étude dela mortalité sur 10 jours et de l’évolution de la bactériemie Kaplan meier montre la probabilité de survie selon lle groupe Prise de sang 10 ul chaque jour et après cullture vérification de la charge bactérienne Munoz, JCI 1997

ICAM-1 et sepsis * * * ICAM-1 pl (ug/l) La souris ICAM-1 KO est résistante au choc induit par LPS * * * Corrélation entre taux plasmatique d’ICAM-1 à l’admission et la gravité du sepsis Xu, J Exp Med 1994 Sessler, AJRCCM 1995

L ’endothélium activé recrute les leucocytes Poumon X104/ml * Ye, J Exp Med 2008

Sepsis sévère : physiopathologie Altération du tonus vasomoteur Hypotension artérielle Hypotension réfractaire aux vasopresseurs Hétérogénéité de perfusion Libération de NO Activation de la coagulation CIVD Microthromboses Saignements Inflammation Fièvre élevée Syndrome d’Activation Macrophagique Libération de cytokines, chimiokines

Situation physiologique TM Glycocalyx Cellules endotheliales Cellules musculaires lisses

Glycocalyx

Situation physiologique TF agression X VII TF VIIa/Xa TM II V Va fibrin fibrinogen IIa Glycocalyx Cellules endotheliales Cellules musculaires lisses

Situation physiologique agression TFPI X VII TF TM TF VIIa/Xa V Va II IIa fibrinogen fibrin Glycocalyx Endothelial cells Smooth muscle cells

Situation physiologique agression TFPI X VII PC PC TF TM TF VIIa/Xa PC V EPCR APC Va II Antithrombin heparan IIa fibrinogen fibrin Glycocalyx Endothelial cells Smooth muscle cells

Situation physiologique agression TFPI X VII PC PC TF PC TM TF VIIa/Xa V EPCR APC Va II Antithrombin heparan IIa fibrinogen fibrin PAI-1 plasmin t-PA plasminogen Glycocalyx Endothelial cells Smooth muscle cells Ait-Oufella, Intensive Care Med 2010

Expression endothéliale du FT In Vitro FT TFPI Basal H4 CE stimulées pendant 4 heures par TNF Szotowski, Circ Res 2005

Inflammation et coagulation Marquage immunohistochimique de FT sur coupes de rein 24h après injection de LPS Basal +LPS Marquage immunofluorescence de FT sur coupes de rein 24h après injection de LPS +LPS + i NF-B Bohrer, JCI 1997

Inhibition spécifique de NF-B dans l’endothélium TAT plasma (ng/ml) * CTR LPS (H4) Ye, J Exp Med 2008

La voie NF-KB contrôle l’expression du FT cytokines LPS NF-B cytokines LPS Monocyte NF-B C Endothéliale

Microthromboses vasculaires Biopsies cutanées chez enfants atteints de purpura fulminans Faust, N Engl J Med 2001

Sepsis sévère V Va PAI-1 II IIa plasmin t-PA plasminogen TNF IL-1 LPS plasmin PC plasminogen t-PA APC PAI-1 TM EPCR Antithrombin heparan neutrophil monocyte TF TF TF TF VIIa/Xa V TF VIIa/Xa TF VIIa/Xa Va II IIa fibrinogen fibrin Ait-Oufella, Intensive Care Med 2010

Protéine C activée PCa cytokines LPS NF-B apoptose - Diminution de la protéine C activée au cours du sepsis sévère : Consommation Fuite interstitielle Inhibition de synthèse et d’activation Dégradation - L’apport exogène de protéine C activée semble protectrice au cours du sepsis sévère chez l’animal et chez l’homme LPS cytokines NF-B PCa iNOS Chimiokines Mol. d’adhérence Facteur Tissulaire apoptose Sarangi, Br J Haematol 2009

Conclusion Inflammation Altération du tonus vasomoteur Activation de la coagulation Inflammation

Rôle central de l’endothélium dans le contrôle de l’hémostase PC PC activée TM Glycocalyx ECPR Second acteur sensible a PR et SS : RTK. Hémostase primaire Coagulation Fibrinolyse Facteur Von Willebrand Facteur Tissulaire t-PA Monoxyde d’azote TFPI PAI-1 42

Microparticules et SIRS Isolation de microparticules à partir de sang volontaires et SIRS Isolation de microparticules endothéliales À, partir du sang, isolation de PN et comptage des Pn collées à des microparticules CD54 est ICAM 1 n’est pas exprimé par les plaquettes CD31 est exprimé par les CE et les plaquettes Ogura, J Trauma 2004

NO et shear stress ** Ctrl Sham FAV Lig Sham FAV Lig +L-NAME 44

Altérations structurelles endothéliales au cours du sepsis L’injection de LPS provoque fragmentation cytoplasmique. qq minutes à plusieurs heures vacuolisation nucléaire oedème sous-endothélial contrôle sepsis Leclerc, Crit Care Med 2000

Libération de microparticules endothéliales au cours du sepsis In vitro In vivo, chez l’homme CD62E Taux de EMPs sont plus élevés chez les non-survivants Szotowski, Circ Res 2005 Soriano, Crit Care Med 2000

Rôle central de l’endothélium dans le contrôle de l’hémostase ECPR TM PC PC activée Glycocalyx Second acteur sensible a PR et SS : RTK. Facteur Von Willebrand Monoxyde d’azote Facteur Tissulaire TFPI t-PA PAI-1 Hémostase primaire Coagulation Fibrinolyse 47