Coagulation et inflammation Master UE9 2015 - 2016 Dr GUILLET Benoît Service d’Hémostase bioclinique, CHU Rennes Université Rennes 1

Définitions de l’inflammation L’inflammation est un processus biologique complexe fait d’interactions de facteurs solubles et de cellules survenant dans n’importe quel tissu en réponse à une agression traumatique, infectieuse, ischémique, toxique ou auto-immune. (Nathan Nature 2002;420:846-52)

Réactions inflammatoires La coagulation sanguine Mécanisme de défense de l’organisme en réponse à une brèche vasculaire = arrêter l’hémorragie. Il y’a donc une lésion tissulaire => l’hémostase : l’un des processus mis en jeu par l’inflammation Hémostase primaire Coagulation Fibrinolyse Echelle de temps Réactions inflammatoires La coagulation est toujours associée à une réaction inflammatoire même a minima : - Coagulation = processus de défense contre la brèche vasculaire pour arrêter le saignement. - Inflammation = processus de réparation de la paroi vasculaire lésée.

Hémostase primaire et inflammation

Circulation dans un vaisseau sans lésion tissulaire Leucocytes Globule rouge Plaquette GPIb-V-IX GPIa-IIa GPVI GPIIb-IIIa Granule dense Granule a d a … d a d a d a F. Willebrand (vWF) Endothélium F.Willebrand (vWF) Collagène Sous-Endothélium

GPIb-V-IX / vWF / Collagène L'Adhésion plaquettaire Plaquette quiescente circulante GPIb-V-IX GPIa-IIa GPVI GPIIb-IIIa Granule dense Granule a d a Rolling Activation plaquettaire Immobilisation Interaction GPVI / Collagène GPIaIIa / Collagène Interaction GPIb-V-IX / vWF / Collagène F.Willebrand (vWF) Collagène Sous-Endothélium dénudé

Activation et recrutement L'Activation et la Sécrétion plaquettaire GPIb-V-IX GPIa-IIa GPIIb-IIIa GPVI Plaquette quiescente Granule dense Granule a Leucocytes Activation et recrutement leucocytaire + + vWF ADP Sérotonine PF4 RANTES Sécrétion (granules a et denses) Flip-Fop PL Anioniques GPIIb-IIIa activée Activation de GPIIbIIIa Fibrinogène Changement de forme Collagène Sous-Endothélium dénudé

+ + + L'agrégation plaquettaire Sous-Endothélium dénudé Coagulation plasmatique Leucocytes (Monocytes) activés Mac-1 PSGL-1 + Facteur tissulaire COAGULATION + + P-sélectine Collagène Sous-Endothélium dénudé

Effet de l’inflammation sur les cellules endothéliales Activation des cellules endothéliales : Cytokines (TNF …) - Sécrétion de substances actives Facteurs pro-inflammatoires vWF de Haut PM P-sélectine avb3 CD40 - Expression de récepteurs de surface F.Willebrand (vWF) Collagène Inflammation tissulaire

Adhésion Plaquettes – Endothélium activé (D’après Gawaz. JCI 2005; 115(12):3378-84) 1) Expression rapide de P-sélectine à la surface des cellules endothéliales activées 2) Interactions entre : - Récepteurs plaquettaires (GPIba et PSGL-1) - P-sélectine endothéliale 3) Rolling plaquettaire sur la surface endothéliale 4) Activation plaquettaire => Expression plaquettaire de GPIIbIIIa (aIIbb3) 5) Adhésion ferme / immobilisation plaquettes par interaction GPIIbIIIa – Fg - avb3

Activation plaquettaire après adhésion aux cellules endothéliales Activateurs endothéliaux : IL-1b, CD40L Molécules pro-agrégantes (vWF, Fibrinogène…) Modification conformationnelle et augmentation de l’expression de aIIbb3 Molécules pro-coagulantes (FV, Fibrinogène…) Facteurs de croissance (b-FGF…) Métalloprotéinases MMP2 Activateurs Leucocytaires (PF4, RANTES…)

IL-1b : médiateur majeur de l’activation endothéliale induite par les plaquettes - MCP-1 : Monocyte chemoattractant protein-1 Puissante chemokine chemotactique des monocytes et PNN Sécrétée par les cellules endothéliales activées : recrutement des monocytes vers les tissus inflammatoires et athéromateux (Gawaz Atherosclerosis 2000;148:75-85) - Interleukines IL-6 et IL-8 : Puissantes cytokines pro-inflammatoires IL-1b induit la sécrétion endothéliale de : (Kaplanski Blood 1994;84:4242-8) IL-1b stimule l’expression endothéliale de : - ICAM-1 : Récepteur d’adhésion pour les leucocytes - avb3 : Récepteur d’adhésion pour les monocytes (Mac-1) et Fibrinogène (Gawaz Circulation 1998;98:1164-71) (Gawaz Thromb Haemost 2002;88:307-14)

L’interaction CD40L plaq – CD40 endothélial : CD40L (ou CD154) : médiateur majeur de l’activation endothéliale induite par les plaquettes L’interaction CD40L plaq – CD40 endothélial : - Sécrétion endothéliale d’IL-8 et MCP-1 Chemotactisme des monocytes et PNN (Henn Nature 1998;391:591-4) - Expression de surface de récepteurs endothéliaux d’adhésion pour leucocytes = P- et E-sélectine, VCAM-1, ICAM-1 Adhésion des monocytes, PNN, lymphocytes au mur vasculaire lésé (Henn Nature 1998;391:591-4) - Expression endothéliale de facteur tissulaire = Récepteur pro-coagulant puissant (Slupky Thromb Haemost 1998;80:1008-14) - Sécrétion endothéliale de métalloprotéinases (MMP-9), u-PA et u-PAR Dégradation de la matrice extra-cellulaire Destruction et remodelage des tissus inflammés (Gawaz. JCI 2005; 115(12):3378-84)

Les plaquettes adhérentes augmentent l’activation des cellules endothéliales vWF de HPM Gawaz. JCI 2005; 115(12):3378-84)

Les cellules endothéliales activées libèrent du vWF de très haut PM (HPM) Micro-thrombi plaquettaire Intra-vasculaire => MAT Adhésion plaquettaire +++ Agglutination plaquettaire +++ ADAMTS-13 Plaquettes vWF de Haut PM C. endoth. Corps de Weibel-Palade F. Willebrand (vWF) Collagène

Adhésion des leucocytes sur les plaquettes adhérentes et activées P-sélectine PSGL-1 Adhésion faible Leucocytes (Monocytes) Rolling Mac-1 Fg aIIbb3 GPIba ou JAM3 Adhésion forte + activation Plaquettes C. endothéliales (Evangelista Blood 1999;93:876-85) (Simon J Exp Med 2000;192:193-204) (Diacovo J Clin Chem 1994;94:1243-51)

Activation des monocytes adhérés aux plaquettes RANTES PF4 (Neumann Circulation 1997;95;2387-94) (May J Exp Med 1998;188:1029-37) (Preissner Curr Opin Biol 2000;12:621-8)

Diapédèse des monocytes

Rôle des plaquettes dans l’inflammation et l’athérosclérose (Wagner ATVB 2003; 23:2131-8)

Histoire schématique d’un athérome et rôle de la coagulation (Libby Nature 2002;420:868-74) Participation des plaquettes à la constitution de la plaque d’athérome Thrombus sur rupture de plaque. A partir du FT exprimé par les cellules de l’athérome + plaquettes

Coagulation plasmatique et inflammation

Initiation de la coagulation par le complexe Facteur tissulaire - FVIIa Rappel physiologique Premières traces de thrombine Phospholipides anioniques (Membranes de cellules activées : plaquettes, cellules endothéliales, Leucocytes …) (Esmon Br J Haematol 2005;131:417-30)

Amplification de la coagulation par « la voie intrinsèque » Rappel physiologique Plaquettes Endothélium Leucocytes + Rec. PAR + Caillot de Fibrine Fibrinogène + (Esmon Br J Haematol 2005;131:417-30)

Les inhibiteurs physiologiques de la coagulation 3 systèmes inhibiteurs principaux de la coagulation : - Système Protéine C – Protéine S - Système Antithrombine-héparine - Voie de l’inhibiteur du facteur tissulaire (TFPI)

Le système Protéine C –Protéine S Sous-endothélium Rappel physiologique Endothélium EPCR PC FIIa PCa FIIa TM Complexe PCa-PSL PCa FVIIIa FVIIIai FVa FVai Thrombine FIIa Protéine C PC Protéine S Liée à la C4bBP Libre (PSL) TM : Thrombomoduline EPCR : Récepteur endothélial de la PC

par le complexe PCa-EPCR Inhibition de PAR-1 (récepteur de la thrombine) par le complexe PCa-EPCR Rappel physiologique Liaison du complexe PCa-EPCR à PAR-1 Inhibition de PAR-1 PCa PCa FIIa FIIa - Diminution des signaux conduisant à l’apoptose : effet cyto-protecteur - Diminution de la voie de signalisation de NFkB - Diminution de l’expression des molécules d’adhésion

Système Antithrombine - héparine Rappel physiologique Sous-endothélium Endothélium Héparane sulfate Inhibition rapide FIIa Modification conformationnelle AT FIIa AT Inhibition lente FIIa

Inhibition de la Coagulation La voie de l’inhibiteur du Facteur Tissulaire Sous-endothélium Rappel physiologique Fibroblaste FT TFPI FVIIa Activation de la coagulation Voie extrinsèque FT TFPI FXai FVIIa FT TFPI Formation du Complexe Quaternaire TFPI-FXa-FVIIa-FT Endothélium activé FT TFPI Facteur Tissulaire FXa FXai Liaison du FXa au TFPI Inhibition du FXa Inhibition de la Coagulation

Les effets de l’inflammation sur la coagulation Augmentation du taux de fibrinogène Augmente l’agrégation plaquettaire Augmente les interactions cellulaires : plaquettes – cellules endoth. activées - leucocytes Augmente la génération de fibrine - Augmentation des taux de CRP (C-reactive protein) Augmente les interactions Monocyte – Cellules endothéliales Favorise la formation de PAI-1 (Plasminogen activator inhibitor-1) Favorise la synthèse de facteur tissulaire taux de CRP = risque de récidive de l’infarctus du myocarde Augmentation du taux de FVIII Augmentation chronique FVIII : facteur de risque de thrombose veineuse

Les effets de l’inflammation sur la coagulation Induction de l’expression de facteur tissulaire A la surface des leucocytes (Monocytes+++) et cellules endoth.activés En particulier par endotoxines, TNFa ou CD40L Induction de l’expression de PARs (protease activated receptor) A la surface de l’endothélium. Augmentation de la sensibilité aux protéases (ex: thrombine) Augmentation des molécules d’adhésion pour leucocytes. Activation du FX lié au récepteur Mac-1 (CD11b/CD18) des monocytes : Activation du FX ainsi immobilisé par Thrombine, FIXa, + sécrétion par PNN de cathepsine G

Les effets de l’inflammation sur le système Protéine C – Protéine S Particulièrement sensible aux médiateurs de l’inflammation - Endotoxines - IL-1b - TNFa Diminution de Thrombomoduline (TM) et EPCR (Conway Mol Cell Biol 1988;8:5588-92) (Fukodome J Biol Chem 1994;269:26486-91) - ELASTASE sécrétée par les PNN liés aux cellules endothéliales Clivage de la Thrombomoduline Forme moins active (Takano Blood 1990;76:2024-9) - OXYDANTS sécrétés par les PNN liés aux cellules endothéliales Oxydation de résidus Méthionine de de la TM Diminution importante de l’activité de la TM (Glaser J Clin Invest 1992;90:2565-73) La diminution de TM est corrélée avec l’augmentation de la thrombose et de l’infiltration leucocytaire, chez le lapin. (Waugh Circulation 2000;102:332-7)

Les effets de l’inflammation sur le système Protéine C – Protéine S - Taux de TM et EPCR souvent diminués dans le sepsis sévère (Faust N Engl J Med 2001;345:408-16) - Altération de la capacité d’activation de la protéine C (Liaw J Thromb Haemost 2003;1:662-70) - Diminution des taux de protéine C - Par consommation augmentée +/- dysfonction hépatique - L’intensité du déficit en protéine C : valeur pronostique (Fischer Crit Care Med 2000;28:S49-S56) - La perfusion de protéine C dans le purpura fulminans en cas de méningococcémie, diminue l’inflammation et améliore la survie. (Rivard J Pediatrics 1995;126:646-52) (White Blood 2000;96:3719-24) Diminution du taux de protéine S libre (donc fonctionnelle) Par augmentation de C4bBP PS liée PS libre

Les effets de l’inflammation sur la voie de l’antithrombine-héparine Au cours des syndromes inflammatoires aigus (ex: sepsis) : - Consommation accrue d’Antithrombine - Diminution de l’activité de l’Antithrombine => Augmentation des protéases cibles (FIIa, FVIIa, FIXa, FXa) (Levi N Engl J Med 1999;341:586-92) Cytokines et produits d’activation des PNN : => Diminution du taux d’héparane sulfate à surface de l’endothélium (Klein J Cell Science 1992;102:821-32) Chez patients avec sepsis sévère : => Héparane sulfate moins produit et/ou plus dégradé. => Diminution de l’inhibition par la voie antithrombine-héparine (Klein J Infect Dis 1996;173:172-9)

+ leucocytes activés LPS HUVEC + TNFa HUVEC + leucocytes activés LPS Disparition des heparane-sulfate de surface Redistribués au niveau des jonctions inter-cellulaires HUVEC au repos Réseau fibrillaire d’héparane-sulfate à la surface des HUVECS Disparition des heparane-sulfate de surface par sécrétion d’héparanase HUVEC + l’INFg Elongation cellulaire Disparition des heparane-sulfate de surface (Klein J Cell Science 1992;102:821-32)

Les cellules inflammatoires (leucocytes +++) et la coagulation Pro-coagulantes Pro-agrégante plaquettaire (Khargan Curr Op Hematol 2006; 13:34-39)

agents pro-coagulants et pro-inflammatoires diffus et à distance Les microparticules : agents pro-coagulants et pro-inflammatoires diffus et à distance (Esmon Br J Haematol 2005;131:417-30)

Transfert et fusion de microparticules partant du FT vers les plaquettes Plaquettes adhérentes sur une membrane de collagène. Plaquettes au repos et isolées. = Absence de FT plaquettaire. Plaquettes incubées avec monocytes exprimant le FT activées par du TNFa. = Présence de FT plaquettaire. (Rauch Blood 2000;96:170-5)

Les multiples rôles pro-inflammatoires et pro-coagulants de la THROMBINE Coagulation Inflammation (Coughlin J Thromb Haemost 2005;3:1800-14)

Les interactions inflammation - hémostase CONCLUSION Les interactions inflammation - hémostase 1) L’inflammation est pro-coagulante - Activation de l’hémostase primaire et de la coagulation - Inhibition des anti-coagulants physiologiques 2) L’hémostase est pro-inflammatoire - Activation des cellules inflammatoires et endothéliales - Libération de substances pro-inflammatoires et expression de molécules d’adhésion.

Les interactions inflammation - coagulation A l’état normal : 1ère phase précoce : - Pro-coagulante : arrêt du saignement - Pro-inflammatoire : afflux de cellules et médiateurs pour la réparation des tissus lésés. 2ème phase : équilibre coagulation – anticoagulation – inflammation - Limitation du caillot dans l’espace et le temps 3ème phase : - Anti-coagulante : arrêt de la génération de fibrine - Pro-fibrinolytique : lyse du caillot - Anti-inflammatoire : limitation des destructions tissulaires