Hafid Ait-Oufella, MD. PhD.

Service de Réanimation MédicaleHôpital Saint-Antoine

Inserm U970

L'endothélium, acteur clef de l'inflammation au cours du sepsis sévère

Sepsis sévère : physiopathologie

Activation de la coagulation

•CIVD

•Microthromboses

•Saignements

Altération du tonus vasomoteur

•Hypotension artérielle

•Hypotension réfractaire aux vasopresseurs

•Hétérogénéité de perfusion

•Libération de NO

Inflammation

•Fièvre élevée

•Syndrome d’Activation Macrophagique

•Libération de cytokines, chimiokines

NF-B est un facteur de transcription majeur de l’inflammation

CytokinesChimiokines…

Pasparalis, Nat Rev Immunol 2009

cytokines LPS

Activité NF-B au cours du sepsis

Bohrer, JCI 2000

L’inhibition de NF-B dans des modèles murins de sepsis :

- 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)

- Diminue l’expression de nombreux gènes de l’inflammation (Liu, Circulation 1999)

Bohrer, JCI 1997

Expression ubiquitaire de NF-KB

NF-B

NF-B

Monocyte

Cellule endothéliale

LPS cytokines

LPScytokines

0123456789

10

0 1 10 100 1000

LPS(ng/ml)

Augmentation activité luciférase (X)

In vitro, le LPS active les HUVECs et induit NF-kB

Faure, J Immunol 2001

CTR LPS

Immunocytochimie TLR2

CTR LPS 1h LPS 2h

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

(H24)

Inhibition eNF-kB prévient l’induction iNOS

Immuhistochimie de iNOS

WT eNF-kB KO

Ding, J Immunol 2009

NF-B

NF-B

Monocyte

C Endothéliale

LPS cytokines

LPScytokines

La voie NF-KB contrôle l’activation de la iNOS

iNOS

Sepsis sévère : physiopathologie

Activation de la coagulation

•CIVD

•Microthromboses

•Saignements

Altération du tonus vasomoteur

•Hypotension artérielle

•Hypotension réfractaire aux vasopresseurs

•Hétérogénéité de perfusion

•Libération de NO

Inflammation

•Fièvre élevée

•Syndrome d’Activation Macrophagique

•Libération de cytokines, chimiokines

Endothélium

Shc

K+

Ca 2+

AktNO MAPK

RTyrK

NAD(P)H

Shear stress

Hypotension artérielle

hypovolémie

Dysfonction ventriculaire

Bas débit sanguin

Sensibilité endothéliale au Shear stress

De Paola, PNAS 1999

C endothéliales et Shear Stress in vitro

Pompe

Shear stress

HUVECs1,5 or 15dyne/cm2

Génération des microparticules (MPs)0.1 µm

StimulationActivation Activation

Adapté de :Adapté de : Hugel, Physiology 2005Zwaal and Schroit, Blood 1997

Apoptose Apoptose

Shear Stress élevé inhibe la libération des MPsShear Stress élevé inhibe la libération des MPs

MP/µl

high

low

MPs Annexin V +MPs Annexin V +

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

statique Bas Shear Haut Shear

MPs/ml

*

Ramkhelawon, unpublished data

Statique Bas Shear Stress Haut Shear Stress

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

Statique Bas Shear Haut Shear

*% TUNEL

Ramkhelawon, unpublished data

Shear Stress élevé inhibe l’apoptose endothélialeShear Stress élevé inhibe l’apoptose endothéliale

Exploration In Vivo du Shear stress

Hansson, N Engl J Med 2005

8 semaines LDLR-/-

0 12 16 semaines

Sacrifice

Exploration In Vivo du Shear stress

FAV LIGSham

Castier, Unpublished data

Ligature

***

Lig

Fistule AV

FAV

**

0

100

200

300

400

Reduction de la taille des plaques après création d’une fistule

Oil red

Sham

Tai

lle p

laq

ue

(m

2 )

ShamCtrl

0 12 16 semaines

Castier, unpublished data

ICAM-1 (foie) E-sélectine (cerveau)

Lopez, Am J Pathol 1999

24 heures après injection de LPS chez la souris

Expression de molécules d’adhérence par l’endothélium au cours du sepsis.

Steeber, Trends Immunol 2005

E

Recrutement local de leucocytes

Sélectines et sepsis

Munoz, JCI 1997

L’expression des sélectines est importante pour lutter contre l’infection !

jours

Pro

bab

ilit

é d

e su

rvie

(%

)

jours

ICAM-1 et sepsis

Corrélation entre taux plasmatique d’ICAM-1 à l’admission et la gravité du sepsis

La souris ICAM-1 KO est résistante au choc induit par LPS

Xu, J Exp Med 1994 Sessler, AJRCCM 1995

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

controles SIRS sepsis

***

ICAM-1 pl (ug/l)

L ’endothélium activé recrute les leucocytes

Poumon

Ye, J Exp Med 2008

0

1

2

3

4

5

6

7

CTR LPS TG LPS

BAL neutrophils

*

X104/ml

Sepsis sévère : physiopathologie

Activation de la coagulation

•CIVD

•Microthromboses

•Saignements

Altération du tonus vasomoteur

•Hypotension artérielle

•Hypotension réfractaire aux vasopresseurs

•Hétérogénéité de perfusion

•Libération de NO

Inflammation

•Fièvre élevée

•Syndrome d’Activation Macrophagique

•Libération de cytokines, chimiokines

TM

GlycocalyxCellules endothelialesCellules musculaires lisses

Situation physiologique

Glycocalyx

XVII

TFVIIa/Xa

TM

II

V

Va

fibrin

fibrinogen

IIa

TF

agression

GlycocalyxCellules endothelialesCellules musculaires lisses

Situation physiologique

XVII

TF

TFVIIa/Xa V

Va

II

fibrin

fibrinogen

IIa

TM

TFPIagression

GlycocalyxEndothelial cellsSmooth muscle cells

Situation physiologique

XVII

TF

TFVIIa/Xa V

Va

II

fibrin

fibrinogen

PC

PC

IIa

APCAPC

APC

TM

EPCR

PC

Antithrombinheparan

TFPIagression

GlycocalyxEndothelial cellsSmooth muscle cells

Situation physiologique

XVII

TF

TFVIIa/Xa V

Va

II

fibrin

fibrinogen

plasminogent-PA

plasmin

PC

PC

IIa

APCAPC

APC

PAI-1

TM

EPCR

PC

Antithrombinheparan

TFPIagression

GlycocalyxEndothelial cellsSmooth muscle cells

Situation physiologique

Ait-Oufella, Intensive Care Med 2010

CE stimulées pendant 4 heures par TNF

Basal

H4

FT TFPI

In Vitro

Szotowski, Circ Res 2005

Expression endothéliale du FT

Marquage immunohistochimique de FT sur coupes de rein 24h après injection de LPS

+LPS + i NF-B

+LPS + i NF-B

Basal +LPS

Basal +LPS

Marquage immunofluorescence de FT sur coupes de rein 24h après injection de LPS

Inflammation et coagulation

Bohrer, JCI 1997

Inhibition spécifique de NF-B dans l’endothélium

0

10

20

30

40

50

60

WT TG WT TG

CTR LPS (H4)

TAT plasma (ng/ml)

Ye, J Exp Med 2008

*

Monocyte

C Endothéliale

LPS cytokines

LPScytokines

La voie NF-KB contrôle l’expression du FT

NF-B

NF-B

Microthromboses vasculaires

Biopsies cutanées chez enfants atteints de purpura fulminans

Faust, N Engl J Med 2001

TF

V

Va

II

fibrin

fibrinogen

IIa

TNFIL-1LPS

TF

TF

TF

TFVIIa/Xa

TFVIIa/Xa

TFVIIa/Xa

monocyte

plasmin

PC

plasminogent-PA

APCAPC

PAI-1

TM

EPCR

PC

Antithrombinheparan

TM

neutrophil

Sepsis sévère

Ait-Oufella, Intensive Care Med 2010

Protéine C activée- 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

LPScytokines

NF-B

PCa •iNOS

•Chimiokines•Mol. d’adhérence

•Facteur Tissulaire

apoptose

Sarangi, Br J Haematol 2009

Conclusion

Activation de la coagulation

Altération du tonus vasomoteur

Inflammation

Facteur Von Willebrand

Monoxyde d’azote

Facteur Tissulaire

TFPI

t-PA

PAI-1

Hémostase primaire Coagulation Fibrinolyse

GlycocalyxECPR

TM

PC PC activée

Rôle central de l’endothélium dans le contrôle de l’hémostase

Microparticules et SIRS

Ogura, J Trauma 2004

0

100

200

300

400

NO et shear stress

FAVSham LigCtrl FAVSham Lig

+L-NAME

**

Altérations structurelles endothéliales au cours du sepsis

L’injection de LPS provoque

• fragmentation cytoplasmique.

• qq minutes à plusieurs heures

• vacuolisation nucléaire

• oedème sous-endothélial

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contrôle sepsis

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Leclerc, Crit Care Med 2000

Soriano, Crit Care Med 2000

In vitro

CD62E

In vivo, chez l’homme

Szotowski, Circ Res 2005

•Taux de EMPs sont plus élevés chez les non-survivants

Libération de microparticules endothéliales au cours du sepsis

Facteur Von Willebrand

Monoxyde d’azote

Facteur Tissulaire

TFPI

t-PA

PAI-1

Hémostase primaire Coagulation Fibrinolyse

GlycocalyxECPR

TM

PC PC activée

Rôle central de l’endothélium dans le contrôle de l’hémostase