L’athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique causée par un épaississement des parois artérielles, appelé lésion athérosclérotique, résultant d’une accumulation de lipides, de cellules et de matrice extracellulaire dans la zone située entre l’endothélium et les cellules musculaires lisses sous-jacentes [1]. Ce processus ne mène pas à des symptômes majeurs tant que le lumen¹ artériel est préservé. Ces lésions peuvent cependant se rompre et provoquer une thrombose occlusive de la lumière entraînant un événement clinique tel un infarctus du myocarde, une angine instable², ou un accident vasculaire cérébral [2].

L’athérosclérose, un enjeu de santé publique

Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), environ 30 % des décès survenus en 2008 à l’échelle mondiale étaient attribués à des maladies cardiovasculaires ; il est prédit que celles-ci deviennent la plus grande cause de mort mono-pathologique d’ici 2030 [3]. En France, selon l’Institut de veille sanitaire (InVS), environ 200 000 personnes développent une cardiopathie coronarienne (CAD) chaque année. Un quart d’entre elles souffrira d’une crise cardiaque et 17 % décèderont, indiquant un besoin de stratification des patients selon leurs niveaux de risque. L’évaluation des marqueurs ou des facteurs de risque cardiovasculaire classiques – pression sanguine élevée, diabète, tabagisme, taux élevé de LDL (lipoprotéines de basse densité) – a un rôle central dans la prévention des maladies ainsi que dans le choix thérapeutique. Cependant, un besoin de nouveaux biomarqueurs diagnostiques pour l’athérosclérose se fait sentir puisque, même en réduisant les facteurs de risque, on ne peut pleinement prévenir les événements coronariens [4]. De nouveaux indicateurs de stratification des risques sont également nécessaires afin de privilégier l’accès aux thérapies actuelles pour les patients qui pourraient en bénéficier le plus, c’est-à-dire ceux présentant le plus grand risque d’événement clinique. Cela permettrait également de réduire les effets secondaires, et les coûts superflus, pour des patients à faible risque, pour lesquels la balance bénéfice-risque de ces thérapies est moins favorable [5].

Mécanisme cellulaire de la pathogenèse de l’athérosclérose

L’étape initiatrice majeure de l’athérosclérose est l’accumulation subendothéliale des lipoprotéines (LP) contenant de l’apolipoprotéine B (ApoB), c’est-à-dire majoritairement les LDL [4]. Cette accumulation déclenche une réponse inflammatoire de faible ampleur qui conduit à l’activation des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses, et au recrutement de macrophages qui jouent un rôle important dans la pathogénèse athérosclérotique [1]. Dans les phases précoces de l’athérosclérose, les macrophages endocytent les LDL devenant ainsi des macrophages chargés en lipides (ou cellules spumeuses) qui sécrètent des cytokines inflammatoires et entrent en apoptose. L’élimination rapide des cellules spumeuses apoptotiques par efferocytose³ provoque une diminution de la réponse inflammatoire et retarde la progression de l’athérosclérose [6]. Cependant, dans les lésions athérosclérotiques avancées, l’apoptose macrophagique n’est pas correctement couplée à une élimination efferocytaire. Ceci conduit à l’augmentation de l’inflammation et à la formation d’une plaque nécrotique, responsable de l’événement clinique [1]. L’étude des molécules spécifiques, produites et libérées dans la circulation sanguine par divers types cellulaires qui sont impliqués dans la pathogenèse athérosclérotique, peut conduire à la découverte de nouveaux biomarqueurs qui pourraient être associés au risque d’accident cardiovasculaire ou à l’avancement de la maladie.

Contribution du profil de petits ARN au diagnostic des maladies dérivées de l’athérosclérose

Une quantité significative de microARN a récemment été découverte dans les fluides corporels extracellulaires comme le sang, l’urine, la salive ou le sperme [7]. Ces microARN peuvent être détectés de manière très sensible et spécifique. Ils possèdent une stabilité très élevée et sont très abondants dans le sérum [8]. À partir d’un unique échantillon, il est également possible de détecter de multiples petits ARN, ce qui permet de déterminer des signatures spécifiques. Toutes ces propriétés ont amené à proposer certains microARN circulants dans le sang comme biomarqueurs pour de nombreuses pathologies humaines, y compris pour des maladies cardiovasculaires [8–10] (→).

(→) Voir la Synthèse de S. Baulande et al., m/s n° 3, mars 2014, page 289 et la Synthèse de F. Pinet et C. Bauters, m/s n° 8-9, août-septembre 2015, page 770

Plusieurs microARN, montrant une concentration significativement élevée dans le plasma sanguin de patients présentant une cardiopathie coronarienne (CAD), ont pour origine divers types cellulaires incluant les cellules musculaires lisses, les cellules endothéliales, les cardiomyocytes, et les cellules immunitaires (comme les macrophages). Ils peuvent être utilisés en tant que biomarqueurs pour différents statuts relatifs à des désordres cardiovasculaires. Cependant, malgré les nombreuses avancées dans la recherche de biomarqueurs, aucun d’entre eux n’a été associé avec la progression de la plaque nécrotique. Cette progression est majoritairement déterminée par les macrophages apoptotiques et est directement reliée à la progression et la propagation de la maladie [6].

Notre équipe a donc cherché à déterminer si un stimulus apoptotique pouvait réguler l’expression de nouveaux petits ARN dans les macrophages. Plus précisément, nous avons émis l’hypothèse selon laquelle de petits ARN spécifiques, dont l’expression est augmentée dans les macrophages soumis à un stimulus apoptotique, pourraient être utilisés en tant que biomarqueurs de la progression de la plaque nécrotique dans un contexte de CAD.

En utilisant une approche de séquençage à haut débit, nous avons démontré que des ARN non-codants d’environ 110 nucléotides (nt) qui sont associés à la protéine Ro⁴, les RNY, sont clivés en de plus petits fragments de 24-34 nt dans les macrophages soumis à des traitements pro-apoptotiques ou pro-athérogènes [11]. Les RNY, aussi appelés ARNY, sont une ancienne classe de transcrits produits par de l’ARN polymérase III, dont la fonction n’est pas encore définie. Quatre gènes RNY sont présents dans le génome humain (RNY1, 3, 4 et 5) et deux chez la souris (RNY1 et 3). Nous avons détecté six petits ARN dérivés des RNY (nommés s-RNY) qui sont exprimés dans les macrophages apoptotiques humains et quatre chez la souris. L’expression de ces s-RNY est significativement augmentée dans deux modèles murins d’athérosclérose (les souris Apoe^-/- et Ldlr^-/-)⁵ ainsi que dans le sérum de patients présentant une cardiopathie coronarienne (CAD) (p < 0,001).

Nous avons ensuite étudié l’hypothèse selon laquelle les s-RNY pourraient être de nouveaux biomarqueurs pour les CAD en mesurant le taux d’un s-RNY particulier, le s-RNY1-5p, dans le plasma sanguin de 263 patients CAD et de 514 contrôles sains d’âges correspondants. Les patients ont été divisés en trois groupes : ceux recevant un traitement par statines⁶, ceux recevant un traitement par fibrates⁷, et ceux ne recevant pas de traitement. Les traitements par les statines ou par les fibrates sont largement utilisés pour diminuer le taux de cholestérol dans le sang. L’analyse biostatistique des résultats a révélé une association positive entre les niveaux de s-RNY1-5p, de hs-CRP (protéine C-réactive de haute sensibilité) et d’ApoB. Hs-CRP est un marqueur de l’inflammation et un taux élevé de cette molécule est relié à un risque accru de maladie cardiaque. Cependant, aucune interaction statistique n’a été trouvée entre l’un de ces deux marqueurs et s-RNY1-5p, en rapport avec la CAD. Les niveaux de s-RNY1-5p se sont aussi montrés indépendants des thérapies par les statines ou par les fibrates. Enfin, nous avons évalué l’association entre s-RNY1-5p et les CAD en utilisant une analyse statistique par courbe ROC⁸. Cette analyse nous a permis de comparer le pouvoir diagnostique des niveaux sériques de s-RNY1-5p et celui des facteurs de risques cardiovasculaires classiques, incluant hypertension, dyslipidémie, diabète, tabagisme, tour de taille, index bras-cheville⁹, taux d’apolipoprotéine A-I, et taux d’hs-CRP. Les résultats de cette analyse indiquent que les s-RNY peuvent être utilisés comme biomarqueurs diagnostiques pour les CAD afin de mieux évaluer les risques cardiovasculaires, une fois combinés avec d’autres marqueurs pour aboutir à une analyse diagnostique par une approche multimarqueur [11].

En conclusion, nos données indiquent que les petits ARN dérivés des RNY peuvent être utilisés en tant que nouveaux biomarqueurs indépendants. Ces petits ARN sont liés à l’apoptose macrophagique dans les lésions et sont appropriés pour l’évaluation du risque de CAD. Dans l’optique d’une stratégie thérapeutique future, il serait possible d’envisager leur rôle potentiel dans l’atténuation de l’apoptose macrophagique dans les lésions athérosclérotiques avancées Figure 1.

Figure 1. Régulation de l’expression de petits ARN dérivés des RNY dans les lésions athérosclérotiques. Les LDL de la circulation sanguine s’accumulent dans la paroi artérielle, déclenchant une réponse inflammatoire qui active le recrutement des monocytes/macrophages sanguins. Dans les phases précoces de la formation de la lésion, les macrophages phagocytent les LDL puis entrent en apoptose, diminuant ainsi l’inflammation. Cependant, dans les lésions avancées, l’apoptose macrophagique est dramatiquement augmentée, surpassant l’élimination efferocytaire et promouvant l’établissement de la plaque nécrotique. L’augmentation de l’apoptose macrophagique est directement corrélée avec l’augmentation du clivage des RNY qui donne lieu à la formation des s-RNY. Ces s-RNY sont détectés dans le sang et peuvent être utilisés en tant que biomarqueurs des phases avancées d’athérosclérose et de l’apoptose macrophagique chez les patients CAD. LDL : lipoprotéines de basse densité ; Ro60 : protéine Ro60.

Liens d’intérêt

Les auteurs déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.

Remerciements

Ce projet est financé par le gouvernement par la Fondation pour la Recherche Médicale (FRM #DEQ20140329551).

Références

© 2016 médecine/sciences – Inserm

Liste des figures

Figure 1. Régulation de l’expression de petits ARN dérivés des RNY dans les lésions athérosclérotiques. Les LDL de la circulation sanguine s’accumulent dans la paroi artérielle, déclenchant une réponse inflammatoire qui active le recrutement des monocytes/macrophages sanguins. Dans les phases précoces de la formation de la lésion, les macrophages phagocytent les LDL puis entrent en apoptose, diminuant ainsi l’inflammation. Cependant, dans les lésions avancées, l’apoptose macrophagique est dramatiquement augmentée, surpassant l’élimination efferocytaire et promouvant l’établissement de la plaque nécrotique. L’augmentation de l’apoptose macrophagique est directement corrélée avec l’augmentation du clivage des RNY qui donne lieu à la formation des s-RNY. Ces s-RNY sont détectés dans le sang et peuvent être utilisés en tant que biomarqueurs des phases avancées d’athérosclérose et de l’apoptose macrophagique chez les patients CAD. LDL : lipoprotéines de basse densité ; Ro60 : protéine Ro60.

Dans le texte