Rôle du monoxyde d’azote dans la vasomotricité lors du choc septique CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS CENTRE REGIONAL RHÔNE-ALPES CENTRE D'ENSEIGNEMENT DE LYON ___________________________________________ ORAL du BLG111 de BIOLOGIE présenté par Anne LECUYER Rôle du monoxyde d’azote dans la vasomotricité lors du choc septique Soutenu le 28 mai 2008, à Lyon, devant le jury : Président  : M. Philippe POCHART Examinateurs : M. Hubert PINON M. Claude LACROIX 28 Mai 2008 Anne LECUYER

Médiateurs de l’inflammation Agent infectieux (choc septique ) Médiateurs de l’inflammation iNOS NO Hypotension – baisse perfusion (foie, rein, intestin) Défaillance multiviscérale 28 Mai 2008 Anne LECUYER

PLAN Du SIRS au choc septique Les médiateurs du choc septique Les NO Synthases Le monoxyde d’azote Les altérations vasomotrices 28 Mai 2008 Anne LECUYER

= sepsis + dysfonction d’organe 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion Evolution du SIRS (syndrome de réponse inflammatoire systémique) aux Etats Unis Taux de mortalité Nombre de décès par an CHOC SEPTIQUE SEPSIS SEVERE SEPSIS 45% 90 000 = sepsis + hypotension 200 000 cas 20% 60 000 = sepsis + dysfonction d’organe 300 000 cas Principe Pyramide de bird Le choc septique est une défaillance circulatoire aiguë, entraînant des désordres hémodynamiques, métaboliques et viscéraux, déclenché par un agent infectieux 15% 60 000 Total: 210 000 = SIRS + infection documentée 400 000 cas En partant d’un SIRS, on peut évoluer vers Modifié de New England Journal of Medicine, Sept 2002, Vol. 347, No. 13 28 Mai 2008 Anne LECUYER

Libération massive de médiateurs de l’inflammation 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Physiopathologie 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion Libération massive de médiateurs de l’inflammation Constituants de la paroi bactérienne : peptidoglycanes Gram - : lipolysaccharides ( LPS) Gram + : acide lipoteïchoique Cytokines (TNF- α , IL 6…) Autres (monoxyde d'azote (NO), prostaglandines (PGI2)) Réponse inflammatoire exagérée de l’organisme … 28 Mai 2008 Anne LECUYER

1- Le choc septique. 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion L-arginine + O2 + NADPH substrats BH4, Ca2+/CaM, FAD, FMN cofacteurs nécessaires au processus catalytique Cellule endothéliale Cellule musculaire L-Arginine + O2 THB L-Citrulline + NO. NADPH FAD FMN CaM Hème Relaxation Domaine réductase Domaine oxygénase 28 Mai 2008 Anne LECUYER

1- Le choc septique. 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion nNOS Neuronale, constitutive, chr 7, Ca+,pmol (+): dépolarisation eNOS Endothéliale, constitutive, chr 17, Ca+,pmol (+): shear stress Il existe deux formes essentielles de NOS. La cNOS, dite constitutive, est contenue dans les cellules endothéliales et les neurones. Elle est dépendante du Ca2+ et de la liaison avec la calmoduline. Au niveau de la cellule cible, le NO induit la nitrosylation de la guanylate cyclase, augmentant le niveau de GMP cyclique, résultant dans la dilatation des vaisseaux, la désagrégation plaquettaire et l’ouverture ou la fermeture de canaux ioniques. La iNOS, dite inductible, indépendante d’une entrée de calcium dans la cellule, est contenue dans les macrophages et la microglie et est activée par certaines cytokines, telles que l’interféron-g (IFN- g) et le “tumor necrosis factor-a” (TNF-a), en combinaison avec le LPS (lipopolysaccharide) bactérien eNOS: cell endo, myocytes cardiaques, plaquettes nNOS: neurones centraux et périphériques du cerveau, cell de la macula densa du rein iNOS: macrophages, granulocytes iNOS Inductible, macrophagique, chr 12, Ca+ indép, nmol (+): IL1-β, TNF-α, LPS,… Production de NO 28 Mai 2008 Anne LECUYER

Le monoxyde d’azote: un radical simple (demi-vie très courte) 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion Le monoxyde d’azote: un radical simple (demi-vie très courte) synthétisé par les NO Synthases soluble dans l’eau et dans les lipides traverse les membranes, diffuse librement depuis son site de synthèse agit à proximité de son lieu de production peut se lier de façon covalente à différentes cibles moléculaires 28 Mai 2008 Anne LECUYER

Le tonus vasculaire : médiateurs physiologiques 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion Le tonus vasculaire : médiateurs physiologiques résulte de la contraction des cellules musculaires lisses de la média Facteurs nerveux: noradrénaline, acétylcholine Facteurs humoraux: EDCF (TxA2, endothéline), EDRF (PGI2, NO) 28 Mai 2008 Anne LECUYER

1- Le choc septique. 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion 1-les sphincters pré capillaire sont détendus, et le sang coule dans le lit capillaire 2-le liquide est filtrée sur le côté artérielle et retours 3-veineux sur le côté ou 4-par l'intermédiaire de système lymphatique 5-le sang retourne par la postcapillary sphincters au système veineux ------ 1- la tension artérielle diminue, la vasoconstriction réflexe suit 2- les sphincters pré-capillaire et post-capillaire se contractent 3- ce qui a réduit le volume et augmente la vitesse du sang en passant par 4- liquide est aspiré dans la circulation par le flux sanguin, ce processus est appelé « remplissage transcapillaire, et permet de remobilisation de liquide«  ---- 1-en raison de la présence des métabolites vasodilatateur locaux et circulants, la vasoplégie se produit 2- Les sphincters pré capillaires se relaxent, en raison de l’ischémie et des vasodilateurs 3- Les sphincters post capillaires sont plus résistants à l’ischémie et restent contractés 4- les réservoirs de sang au sein des capillaires : simultanément, il se produit un relargage massif de cytokines – endommageant l’endothélium ----- 1-l’endothélium a été endommagé et la perméabilité est donc augmenté 2- le fluide riche en protéines fuit dans l'espace extracellulaire provoquant un œdème 3- les vaisseaux lymphatiques sont soit dépassés soit en mauvais fonctionnement 4- l'extraction d'oxygène est soit très élevée ou très faible 5- la viscosité du sang augmente , celui-ci et l'activation du système de la coagulation conduit à la définition de thrombus intravasculaire, et à l'ischémie 1- en raison de la vasodilatation, la pression de la perfusion des organes est faible et léthargique 2- certains capillaires perfusent normalement 3- les autres sont gravement endommagés, et il y a 4- des fuites capillaires 5- les tissus deviennent œdémateux, comprimant les tissus normaux, ce qui empêche les échanges d’oxygène 6- en raison de la stase veineuse et la voie d’activation de la coagulation, les petits vaisseaux commencent à se boucher, et le débit sanguin s’arrete. 28 Mai 2008 Anne LECUYER

1- Le choc septique. 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion Altération du tonus vasculaire dans le choc septique: rôle du monoxyde d’azote Conséquences: vasodilatation, hypovolémie, hypoperfusion tissulaire, défaillance multiviscérale 28 Mai 2008 Anne LECUYER

Mise en évidence du rôle du NO par l’utilisation d’inhibiteurs des NOS 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion Mise en évidence du rôle du NO par l’utilisation d’inhibiteurs des NOS L-NAME Restauration de la pression artérielle (Broccard et al, 2000) L-NMMA Augmentation de la pression artérielle mais diminution du débit cardiaque, de la perfusion hépatique et rénale (Pastor et al, Nishida et al, 1994) Défavorable pour la microcirculation et pour l’activation des phénomènes inflammatoires (Sundrani et al, 2000) 28 Mai 2008 Anne LECUYER

iNOS -/- L-Nil Augmentation de la survie (Hollenberg et al, 2000) 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion iNOS -/- Augmentation de la survie (Hollenberg et al, 2000) Prévention de la chute de la pression artérielle (MacMicking et al, 1995) L-Nil Restauration de la pression artérielle (Kadoi et al, 2004) Diminution de la perfusion tissulaire (Kadoi et al, 2004) 28 Mai 2008 Anne LECUYER

Le choc septique est Un phénomène complexe 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion Le choc septique est Un phénomène complexe Qui obéit à une chronologie d’activation et de libération de médiateurs Pas encore entièrement élucidé 28 Mai 2008 Anne LECUYER

(ex: le TGF β capable inhiber que la iNOS) 1- Le choc septique 4- Le monoxyde d’azote 2- Médiateurs 5- Altérations vasomotrices 3- Les NO Synthases 6- Conclusion Le NO est un médiateur central dans les altérations vasomotrices du choc septique. De nombreuses pistes thérapeutiques sur la voie nitrergique restent encore à explorer (ex: le TGF β capable inhiber que la iNOS) 28 Mai 2008 Anne LECUYER