mécanismes moléculaires de l'hypertrophie ventriculaire gauche

MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L’HYPERTROPHIEVENTRICULAIRE GAUCHEparG. CHOUKROUN*, T. FORCE** et R. HAJJAR***L’hypertrophie ventriculaire gauche (HVG) représente un mécanisme d’adaptationdu myocarde en réponse à des variations de la post-charge (HTA, sténose aortique),de la précharge (insuffisance mitrale ou aortique) ou au cours du remodelagepariétal qui survient dans l’évolution d’une cardiopathie ischémique [1, 2]. Lesmaladies cardiovasculaires représentent toujours la première cause de morbidité etde mortalité dans les pays industrialisés [3], y compris chez les patients en insuffisancerénale chronique (IRC) [4], et l’HVG, en dehors de toute insuffisance cardiaque,est un facteur de risque indépendant de mortalité cardiovasculaire, enparticulier du fait de troubles du rythme ventriculaire paroxystique qu’elle favorise[5, 6]. Au cours de l’HTA, l’HVG multiplie le risque d’apparition d’une insuffisancecoronarienne, d’accident vasculaire cérébral et d’insuffisance cardiaquecongestive indépendamment du niveau de pression artérielle [7, 8]. Au contraire,la correction de l’HVG permet de réduire la mortalité cardiovasculaire [9, 10].L’HVG est présente chez plus de 75 p. 100 des patients en insuffisance rénale terminaleet constitue un facteur de risque de mortalité et de morbidité cardiovasculaireimportant chez ces patients, et ceci de façon indépendante d’autres facteursde risque, comme l’âge, l’HTA, le diabète, les dyslipidémies et le tabagisme [11].Sur le plan anatomique l’hypertrophie cardiaque est définie par une augmentationde la masse totale du cœur, relative à la surface corporelle. Au niveau histologique,elle est caractérisée par une augmentation de la taille des myocytes, sansprolifération (sans hyperplasie). Cependant, certaines autres cellules présentes dansle myocarde, en particulier les cellules endothéliales des vaisseaux coronariens et* Service de Néphrologie, Hôpital sud, CHU Amiens, France ;** Molecular Cardiology Research Institute, New England Medical Center and Tuft University, BostonMA, États-Unis ;*** Cardiovascular Research Center and Transplant Unit, Massachusetts General Hospital and HarvardMedical School, Boston, MA, États-Unis.FLAMMARION MÉDECINE-SCIENCES — ACTUALITÉS NÉPHROLOGIQUES 2002MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L’HYPERTROPHIE VENTRICULAIRE GAUCHE

222 G. CHOUKROUN ET COLL.les fibroblastes des espaces interstitiels, augmentent en taille et prolifèrent, avecpour conséquence une production excessive de matrice extracellulaire et de collagène,entraînant des lésions irréversibles de fibrose myocardique [12].On distingue habituellement deux formes très distinctes d’HVG, la premièreapparaissant dans l’évolution des cardiopathies hypertrophiques d’origine génétique[13], et l’HVG secondaire aux anomalies hémodynamiques (augmentation dela pré- ou de la post-charge) [1], ou fonctionnelles (anémie chronique [14] ou exercicephysique prolongé [15]). Après un bref rappel sur les cardiomyopathies hypertrophiques,cette revue sera consacrée aux mécanismes intracellulaires impliquéesdans la transmission des signaux régulant la réponse hypertrophique de l’HVGsecondaire.CARDIOMYOPATHIES HYPERTROPHIQUESLes cardiomyopathies hypertrophiques (CMH) sont des maladies d’originegénétique, de révélation tardive, caractérisées par une hypertrophie de la paroi ventriculaire,souvent asymétrique, touchant préférentiellement le septum interventriculaire[16]. La gravité de ces affections est liée au risque de mort subite et àl’accroissement de la rigidité ventriculaire, résultant elle-même de l’hypertrophieet de la fibrose qui peuvent entraîner une insuffisance cardiaque par altération dela fonction diastolique [16, 17]. Ces CMH, habituellement d’origine familiale etde transmission autosomique dominante, [13, 18-20] sont liées à des mutations decertains gènes codant pour des protéines impliquées dans la structure de l’appareilsarcoplasmique (Tableau 1). Ces gènes codent pour des protéines organisées enun appareil permettant la contraction de la cellule, le sarcomère. Il s’agit le plussouvent de mutations faux-sens ou de petites délétions qui ne produisent pas dedécalage du cadre de lecture et qui conduisent à la production d’une protéinemutée, dite « poison » par le gène anormal [17, 18]. Celle-ci infiltre et désorganisele sarcomère en interférant avec l’action de la protéine normale. La contractioncellulaire est moins efficace, entraînant une hypertrophie myocardique qui a pourbut de compenser ce déficit [18, 21]. L’altération de la fonction des myofilamentsd’actine et de myosine peut être responsable, outre de l’hypertrophie compensatriceà la diminution des capacités de contraction, de la stimulation des mécanismescontrôlant l’apoptose cellulaire via l’activation de la voie des caspases [22, 23].Au niveau cellulaire, l’élévation du calcium cytosolique pourrait être un des facteursresponsables de l’activation des signaux intracellulaires gouvernant laréponse hypertrophique de la cellule (fig. 1).HYPERTROPHIE CARDIAQUE SECONDAIREOU EXTRINSÈQUEL’HVG peut survenir dans l’évolution de nombreuses cardiopathies, maisl’HTA, de par sa fréquence, en représente l’étiologie principale. L’HTA entraînetrès précocement des modifications morphologiques et surtout fonctionnelles duVG, définissant la cardiopathie hypertensive.

MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L’HYPERTROPHIE VENTRICULAIRE GAUCHE 223TABLEAU I. — GÈNES IMPLIQUÉS DANS LES CARDIOMYOPATHIES HYPERTROPHIQUES.Seulement 60 à 65 p. 100 des patients porteurs d’une CMH ont une mutation identifiée,ce qui laisse supposer que de nombreuses autres gènes sont encore impliqués.GÈNES LOCUS PROTÉINES FRÉQUENCEMYH7 14q11.2-q12 Chaîne lourde β de la myosine : 35-50 p. 100β-MyHCMYL3 3p21.2-3p21.3 Chaîne légère essentielle< 1 p. 100de la myosine : MLC-1s/vMYL2 12q23-q24.3 Chaîne légère régulatrice< 1 p. 100de la myosine : MLC-2s/vTNNT2 1q3 Troponine T cardiaque : cTnT 15-20 p. 100TNNI3 19p13.2-q13.2 Troponine I cardiaque cTnI < 1 p. 100TPM1 15q22 Tropomyosine α : α-TM < 5 p. 100MYBPC3 11p11.2 Myosin binding protein C : cMyBP-C 15-20 p. 100PRKAγ2 7q3 AMP-activated protein kinase γ2 : Très rareAMPKACTC 15q11 α-actine cardiaque Très rareMYH6 14q Chaîne lourde α de la myosine : Très rareα-MyHCTTN 2q31 Titin ExceptionnelleDysfonction des myofilamentsDiminution des capacités de contractionCa ++CsAFK506NF-AT3PSEK-1- MKK-7 Calcineurine Caspases 3 Augmentationde la forcede contractionSAPKs/JNKsNF-AT3BaxApoptoseHypertrophieApoptoseFIG. 1. — Implication du calcium intracellulaire comme médiateur des voies de transductionau cours de l’hypertrophie et de l’insuffisance cardiaque.

224 G. CHOUKROUN ET COLL.Dans sa phase initiale, l’HVG représente un mécanisme d’adaptation nécessaire,permettant au cœur de maintenir ou d’augmenter le débit cardiaque (phasede compensation) en réponse à une augmentation de la pré- ou de la post-charge[1]. Cette réponse hypertrophique a pour but la normalisation de la tension pariétalesystolique du ventricule gauche (wall stress), qui augmente au cours descardiopathies hypertensives, valvulaires ou après infarctus du myocarde [1].L’hypertrophie ventriculaire permet la réduction de la tension pariétale et, de cefait, la réduction de la consommation en oxygène du myocarde [24]. Cependant,la fonction globale du myocarde hypertrophié n’est pas normale, en particulierla fonction diastolique semble altérée de façon précoce [25]. À long terme,l’épaisseur pariétale ne peut plus croître suffisamment pour assurer un travailcardiaque suffisant. L’augmentation du flux coronarien, nécessaire à la perfusiondu cœur hypertrophié, n’est plus suffisante pour assurer l’accroissement de lademande en oxygène. Pour maintenir le débit cardiaque et une pression de perfusionsuffisante, le cœur se dilate. Après un certain temps, les capacités d’adaptationsont dépassées, la fraction d’éjection du ventricule gauche diminue etl’insuffisance ventriculaire gauche (IVG) apparaît (phase de décompensation)[26]. Les facteurs hémodynamiques ne sont pas les seuls en cause dans la physiopathologiede l’HVG. D’autres facteurs comme l’âge, le sexe, la taille, lepoids, l’activité physique, l’hérédité et des facteurs neuro-endocriniens (noradrénaline,adrénaline, angiotensines, endothélines) interviennent dans la genèsede l’HVG [27].Sur le plan anatomique, deux formes d’hypertrophie cardiaque peuvent être individualisées: l’hypertrophie cardiaque concentrique, secondaire à l’augmentationde la post-charge (pressure-overload hypertrophy), que l’on observe par exempleau cours de l’HTA et dans laquelle la paroi ventriculaire est épaissie sans augmentationde volume de la chambre du ventricule gauche. Le diamètre des myocytesaugmente, sans grande modification de la longueur des cellules. Dans l’hypertrophiecardiaque secondaire à une augmentation de la pré-charge (volume-overloadhypertrophy), observée au cours des régurgitations valvulaires notamment, le diamètreinterne du ventricule gauche est très nettement augmenté, alors que l’épaisseurpariétale n’augmente que modérément. L’augmentation du diamètre desmyocytes est parallèle à l’augmentation de la taille des cellules. Ces caractéristiquesfonctionnelles sont en fait souvent étroitement intriquées, en particulier lorsqueplusieurs étiologies coexistent.PHÉNOTYPE HYPERTROPHIQUEDES MYOCYTES EN CULTUREEn culture, les cardiomyocytes ont perdu leurs propriétés de proliférer enréponse à des stimuli mitogènes [28]. Ils représentent de ce fait un modèle idéalpour l’étude des mécanismes intracellulaires de transmission des signaux impliquésdans l’hypertrophie du myocarde. En réponse à un augmentation de la pré- ou dela post-charge, la croissance du cœur se fait au travers d’une augmentation de lataille des myocytes, comme dans l’enfance. Ce mécanisme permet initialementl’augmentation des performances du myocarde, afin de limiter la tension pariétale.

MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L’HYPERTROPHIE VENTRICULAIRE GAUCHE 225En culture, les cardiomyocytes hypertrophiés sont plus grands grâce à l’accroissementde la synthèse protéique globale. Sur le plan moléculaire, l’expression denombreux gènes est augmentée, certains impliqués dans la croissance cellulaire(RNA polymèrases), et d’autres dont la surexpression caractérise l’hypertrophiedes myocytes [29-31]. Ce sont les gènes de réponse précoce codant pour des facteursde transcription (c-Fos, c-Jun, Egr-1 et c-myc), des gènes codant pour desprotéines impliquées dans l’appareil de contraction cellulaire (skeletal α-actin,ventricular myosin light chain-2, β-myosin heavy chain et certains gènes qui nesont exprimés, dans le ventricule gauche, que dans la période néonatale et dontl’expression disparaît lors du développement du cœur. Ces gènes codent pour lefacteur atrial natriurétique (ANF) et le peptide natriurétique cérébral (BNP) [31].Enfin, l’expression membranaire du récepteur AT1A de l’angiotensine II est augmentéepar certains stimuli hypertrophiques [32] confirmant le rôle du systèmerénine-angiotensine-aldostérone dans la physiopathologie de l’HVG.VOIES D’ACTIVATION INTRACELLULAIREIMPLIQUÉES DANS L’HYPERTROPHIE CARDIAQUELa masse et la fonction cardiaque sont étroitement liées aux modificationshémodynamiques nécessaires à l’adaptation physiologique ou pathologique del’organisme. Cependant, le lien exact entre les variations hémodynamiques et lacroissance du cœur reste hypothétique. Au moins trois groupes d’agonistes jouentun rôle important dans le développement de l’hypertrophie cardiaque. L’étirementcellulaire dont les voies de relais intracellulaire sont complexes et imparfaitementcomprises, certains agonistes vaso-actifs (AII, ET-1 et agonistes α-adrénergiques)qui agissent sur des récepteurs à 7 domaines transmembranaires, et certains facteursde croissance, en particulier l’IGF-1 et le TGF-β qui stimulent des récepteurstyrosines kinases [33, 34]. Ces stimuli sont connus pour activer de nombreusesmolécules impliquées dans la transmission du signal intracellulaire, en particuliercertaines protéines G et diverses protéines kinases et phosphatases.L’étirement cellulaire, induit par l’augmentation de la pré- ou de la post-charge,joue un rôle central dans l’induction de la réponse hypertrophique [35, 36]. Ce stimulusmécanique doit être transmis à l’échelon cellulaire en signal biochimique,dans le but d’induire la croissance cellulaire. L’étirement cellulaire peut induire laréponse hypertrophique en modifiant l’architecture du cytosquelette (en particuliervia les molécules de desmine et de tubuline) [35], mais aussi en activant des canauxioniques spécifiques couplés secondairement aux protéines kinases C par l’intermédiairede médiateurs produits par l’activation de la phospholipase C [37]. L’étirementcellulaire entraîne également la synthèse locale de médiateurs connus pour activerdes récepteurs à sept domaines transmembranaires, comme l’AII et l’ET-1 [38, 39].Protéines G hétérotrimériquesLes protéines G hétérotrimériques sont des molécules capables de transmettre lessignaux activateurs ou inhibiteurs en réponse à la fixation d’un agoniste à son récepteurtransmembranaire. Au niveau du myocarde, 3 sous-classes de protéines G

226 G. CHOUKROUN ET COLL.jouent un rôle déterminant, Gαs qui permet la transmission du signal en réponse àl’activation des récepteurs β-adrénergiques, Gαi couplée au récepteur cholinergiqueet enfin Gαq étroitement liée aux récepteurs à l’AII, à l’ET-1 et α-adrénergique.Quelle que soit la sous-classe de protéine G, la fixation de l’agoniste à son récepteurinduit la dissociation de ces protéines G trimériques (αβγ) en sous-unités Gα etGβγ grâce au transfert de GTP sur la sous-unité Gα [40, 41]. Une fois dissociées,ces sous-unités activent des effecteurs en aval, en particulier l’adénylate cyclase(Gαs et Gαi) et certaines isoformes de la phospholipase C (PLC), notamment PLCβ(Gαq) (fig. 2). Cette activation entraîne l’hydrolyse secondaire de phospholipidesmembranaires, en particulier le phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns (4,5)P2), en inositol 1,4,5-triphosphate (InsP3) et diacylglycérol (DG) [42]. L’InsP3régule les mouvements intracellulaires de calcium dans de nombreux types cellulaires; dans les myocytes cependant, l’InsP3 ne semble pas jouer un rôle déterminantdans le couplage contraction-excitation [43]. Le DG est l’activateur physiologiquede la protéine kinase C.Un rôle direct pour ces protéines G dans l’induction d’une réponse hypertrophiquedes myocytes ventriculaires a bien été démontré. L’activation de Gαiinduit une inhibition de l’activité adénylate cyclase myocardique, et donc réduitla production d’AMPc et l’activation de la protéine kinase A. Une augmentationde l’expression myocardique de Gαi a été mise en évidence initialement chez troispatients porteurs de myocardiopathie dilatée par Neumann et al. [44]. De nombreusesétudes ont depuis confirmé l’augmentation d’expression myocardique deGαi dans différents modèles d’insuffisance cardiaque et de cardiomyopathie [45,46]. Cette régulation positive a lieu à un niveau transcriptionnel, l’ARNm de Gαiest augmenté dans la plupart de ces modèles. Les données sont discordantes pourAIIβ agonistes ET-1Rcpα 1agonistesATPAC Gαi GαqGβGγAMPcGTPGTPG βGγPtdInsP2PLC-βDAG Ins P 3PKAPKCCa 2+CalcineurineRasERKsSAPKsFIG. 2. — Activation des voies de signalisation intracellulaire par les récepteurs à 7 domainestransmembranaires : rôle des protéines G hétérotrimériques. La fixation de l’agoniste surson récepteur induit la dissociation des protéines G en trois sous-unités, Gαi, activée parle récepteur β-adrénergique, entraîne l’inhibition de l’activité adénylate cyclase et de PKA.Gαq, libérée par la fixation de l’AII, de l’ET-1 ou de la noradrénaline sur leur récepteurrespectif, active la PLC, et secondairement PKC, la calcineurine et les MAP kinases.

MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L’HYPERTROPHIE VENTRICULAIRE GAUCHE 227Gαs, et c’est avec Gαq que les études les plus concluantes, aussi bien in vitroqu’in vivo, ont été réalisées. La transfection d’un mutant constitutivement actif deGαq dans des myocytes néonataux en culture, induit l’hydrolyse de PtdIns (4,5)P2, et surtout la réexpression du gène de l’ANF [47], cet effet est médié par lanoradrénaline. D’autre part, les souris trangéniques exprimant un récepteur α-adrénergique couplé à une forme constitutivement active de Gαq développentspontanément une hypertrophie cardiaque [48]. La surexpression de Gαq non muté(à un niveau environ 4 fois supérieur à l’expression physiologique) induit le développementd’une hypertrophie cardiaque compensatrice qui évolue vers l’insuffisanceventriculaire gauche [49]. Enfin Akhter et al. ont récemment montré quel’expression, par des souris transgéniques, du domaine C-terminal de Gαq capabled’interagir avec la partie intracellulaire du récepteur, bloque la transmission dusignal généré par l’interaction des agonistes (en particulier ET-1, AII et PE) avecleurs récepteurs spécifiques [50]. L’hypertrophie cardiaque induite par la constrictionaortique est atténuée chez ces souris transgéniques [50]. Ces travaux impliquentclairement Gαq comme médiateur proximal nécessaire et suffisant, impliquédans la transmission du signal au cours de l’hypertrophie cardiaque in vitro et in vivo.Protéines kinases CNous avons vu que l’activation de Gαq induit la synthèse de DG et l’activationde certaines isoformes de la PKC. Les PKC sont une famille de sérine/thréonineprotéines kinases capables de transmettre le signal extracellulaire en activantd’autres protéines kinases, en particulier les mitogen-activated protein kinases(MAPK). Il existe au moins 11 isoformes différentes de PKC, parmi lesquellesPKCα, PKCβ, PKCδ et PKCε [51]. Ces différentes isoformes sont exprimées dansle cœur où elles sont activées après l’ischémie et l’augmentation de la post-charge[52]. Cependant, l’hétérogénéité d’expression des différentes isoformes de ces protéineskinases rendent délicate la démonstration du rôle exacte de tel ou tel d’entreelles dans la réponse du myocarde aux stimuli hypertrophiques. Il est actuellementadmis que la PKC pourrait être un relais intermédiaire entre les protéines G coupléesaux récepteurs transmembranaires, et les voies de signalisation plus distales[53]. Zou et al. ont par exemple montré que PKCε était nécessaire à l’activationde la protéine kinase Raf-1 induite par l’AII et l’ET-1 [54], Raf-1 étant située enamont de la cascade d’activation des MAP kinases (fig. 3).Les MAP kinasesLes MAP kinases sont des sérine/thréonine kinases de 38 à 54 kDa, dont l’activationpar phosphorylation de résidus thréonines (T) et tyrosines (Y) en uneséquence T-X-Y, est l’aboutissement d’une cascade de protéines kinases [55]. Troiscascades de MAP kinases sont actuellement caractérisées dans les cellules eucaryotes(fig. 3). La première, la mieux caractérisée, est la voie aboutissant à l’activationde ERKs (extracellular-signal regulated kinases), impliquée dans larégulation de la prolifération et de la différenciation cellulaire [56]. ERK est activéepar des facteurs de croissance, en particulier EGF (epidermal growth factor), PDGF(platelet derived growth factor), VEGF (vascular endothelial growth factor) etl’insuline [56, 57], et par certains peptides vasoactifs comme l’ET-1, l’AII, et les

228 G. CHOUKROUN ET COLL.GPCRCa ++RTKRasRac, Cdc42HsSte20sGCKs, PacksPacksMAP3Ksc-Raf-1PD 98059MEKK-1, 3, MLKsOthers MAP3KsMEKsMAPKsMEK-1, MEK-2 SEK-1, M K K-7SEK-1 (K R)ERK -1, ERK -2 SAPKs/JNKsMKK-3, MKK-6SB 203580p38 α /p38 βMAPKAP-KsMnK-1, 2Facteurs detranscriptionEl k -1, TCFs, c-M ycc-Jun, ATF-2El k -1ATF-2, CHOPEl k -1, M EF2cCREBeI FA EGènes cibles Gènes cibles Gènes ciblesFIG. 3. — Activation des MAP kinases par une cascade de phosphorylation. Les MAP kinasessont activées par une cascade de protéines kinases dans laquelle une MAP kinasekinase kinase (MAPK-K-K) active une MEK (MAPK/ERK Kinase), la protéine kinaseen aval. Après activation, MEK active la MAP kinase par phosphorylation de résidusthréonines et tyrosines sur la région VIII du domaine catalytique. Trois MAP kinasessont actuellement caractérisées, ERKs (extracellular-signal regulated kinases), SAPKs(stress activated protein kinases) et p38 kinases. Après phosphorylation, la MAP kinaseest transloquée dans le noyau où elle active différents substrats : les facteurs de transcription,TCFs, c-Myc, Elk-1 pour ERKs, c-Jun et ATF-2 pour SAPKs, et ATF-2, CHOP,CREB et MEF2c pour p38. Des inhibiteurs pharmacologiques de l’activation de ERKs,et de p38 kinases ont été développés, respectivement PD 98059 et SB 203580, etSB 202190. Il n’existe pas à l’heure actuelle d’inhibiteur spécifique de SAPKs, ce quirend nécessaire l’utilisation de mutant dominant négatif de SEK-1.GPCR : récepteurs couplés aux protéines G ; RTK : récepteurs couplés aux tyrosines kinases.agonistes α-adrénergiques [56, 57]. Les deux autres MAP kinases sont des protéineskinases activées par le stress cellulaire, certaines cytokines inflammatoires(TNF-α et IL-1), la reperfusion après ischémie, l’étirement cellulaire et par les peptidesvaso-actifs [55, 56, 58]. Il s’agit de SAPKs (stress activated protein kinases)ou JNK (c-Jun N-terminal activated kinase) et de p38 kinases. Elles participent aucontrôle de la croissance cellulaire en régulant l’apoptose. Elles jouent égalementun rôle dans la régulation de l’expression de certaines intégrines par les cytokinesinflammatoires [55, 58]. Trois différents gènes codent pour SAPKs, qui, après splicingdifférentiel des ARNm produisent 12 différentes isoformes. SAPKα et SAPKβsont activées par deux différentes MEKs : SEK-1 (SAPK/ERK kinase-1) et MKK-7(MAPK/ERK kinase-7). Les MAP kinases de la famille de p38 sont de caractérisationplus récente. Il en existe 4 isoformes (p38α, p38β, p38γ, p38δ) ayant entre 40et 60 p. 100 d’homologie dans leur séquence en acides aminés avec SAPKs [59].

MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L’HYPERTROPHIE VENTRICULAIRE GAUCHE 229Après phosphorylation, la MAP kinase est transloquée dans le noyau où elleagit en activant différents substrats, en particulier des facteurs de transcription, quivont réguler l’induction de gènes, déterminant la réponse biologique finale de lacellule [59]. Ces gènes, dont l’expression est induite au cours de l’hypertrophiecardiaque, et qui la caractérise, ne sont pas bien connus. Après avoir phosphoryléleurs substrats, les MAP kinases sont rapidement inactivées par des sérines/thréoninesou des tyrosines phosphatases [56].Les travaux concernant l’implication des MAP kinases dans le développementde l’hypertrophie des cardiocytes en culture ont produit des résultats contradictoires(revue dans [60]). ERK est activé par l’étirement cellulaire et les peptidesvaso-actifs dans les myocytes néonataux en culture ou dans un modèle de cœurisolé perfusé [61, 62]. L’expression, après transfection, de mutants constitutivementactifs de MEK-1, la protéine kinase immédiatement en amont de ERKs, augmentel’activité du promoteur de l’ANF dans les cardiocytes en culture, alors quela transfection d’un mutant dominant négatif de MEK-1 inhibe cette activité [63].Cependant, l’inhibition pharmacologique de MEK-1, à l’aide du PD98059, ou demutants inactifs de Raf-1, ne permet pas d’inhiber l’hypertrophie des myocytes enréponse à la noradrénaline [64, 65]. En accord avec ces études, nous avons montréque si ERK était fortement activée par l’ET-1 et l’AII dans les cardiocytes néonataux[66], l’inhibition de cette activation n’a aucun effet sur l’induction de lasynthèse protéique et sur l’organisation de l’appareil sarcomérique induites parl’ET-1, confirmant que ERK n’est pas nécessaire à l’expression de ces deuxcomposantes de la réponse hypertrophique in vitro. De plus, nous avons trouvéque ERKs n’étaient pas activées in vivo par l’augmentation de la post-charge à 1,3 et 7 jours après constriction aortique [67].Plusieurs études récentes démontrent l’implication des protéines kinases activéespar le stress dans le développement de la réponse hypertrophique. L’activationconstitutive de p38 par l’expression de mutants de MKK-6 ou de MKK-3, les protéineskinases situées en amont de p38 dans la cascade d’activation, entraîne uneaugmentation de la taille des cellules, la réexpression du gène de l’ANF par lesmyocytes ventriculaires et l’augmentation de l’organisation du sarcomère [68, 69].Cependant, la surexpression de ces deux protéines kinases, MKK-3 et MKK-6entraîne une augmentation de l’activité de p38 de 3 à 12 fois le niveau de base, cequi contraste très nettement avec le profil d’activation, le plus souvent transitoire,de ces MAP kinases en réponse à des stimuli physiologiques. Nous avons montréque p38 n’était pas activée par l’ET-1 in vitro dans les myocytes néonataux [66],et ne l’était que modestement in vivo dans un modèle d’augmentation de la postchargepar constriction aortique [67]. Dans ce même travail, nous avons démontréque l’inhibition pharmacologique de p38 par le SB203580 n’a aucun effet surl’augmentation de synthèse protéique et l’induction de l’organisation du sarcomèreinduite par l’ET-1 in vitro. Ces résultats contrastent avec ceux de Nemoto et al.qui montrent que l’ET-1 augmente l’activité du promoteur de l’ANF, en utilisantun plasmide reporteur transfecté, via l’activation de p38. Dans ce travail, lesauteurs ont inhibé p38 en utilisant un dérivé du SB203580, le SB202190, à laconcentration de 10 à 20 µM [70]. Or, à cette concentration, il a été rapporté queces inhibiteurs pouvaient également bloquer l’activation de certaines isoformes deSAPK [71].Il n’existe pas à l’heure actuelle d’inhibiteur spécifique de SAPKs. Dans le butd’étudier le rôle jouer par cette MAP kinase dans le développement de l’HVG,

230 G. CHOUKROUN ET COLL.SEK-1 (KR), un mutant dominant négatif de SEK-1, la protéine kinase responsablede l’activation de SAPKs, a été construit par PCR. Un adénovirus recombinant aété utilisé afin d’exprimer ce mutant dans les myocytes néonataux de rat en culture.Nous avons montré que SAPKs étaient activés par l’ET-1 et l’AII et que l’activationde SAPKs était spécifiquement inhibée par l’expression de SEK-1 (KR) [66].L’expression de SEK-1 (KR) par ces myocytes inhibe les trois composantes de laréponse hypertrophique induites par l’ET-1, inhibition de la synthèse protéiqueglobale (mesurée par l’incorporation de [ 3 H] leucine et la quantité de protéinescontenue dans la cellule), inhibition de la réexpression du gène de l’ANF et de laréorganisation du sarcomère [66].Des arguments encore plus forts ont été obtenus in vivo. Dans notre modèled’hypertrophie cardiaque, l’HVG est secondaire à l’augmentation de la post-chargeinduite par la mise en place d’un clip sur l’aorte ascendante. Nous avons montréque SAPKs étaient activées par l’augmentation de la post-charge [67]. L’expressionde SEK-1 (KR) par un adénovirus recombinant permet de bloquer cette l’activation,sans modifier l’expression totale de SAPKα et de SAPKβ. Ce blocage de l’activationde SAPKs entraîne une inhibition de l’HVG sept jours après la constrictionaortique, déterminé par échocardiographie (épaisseur de la paroi postérieure etdimensions du VG) ou par des mesures post-mortem (poids du VG/poids du corps,épaisseur de la paroi antérieure, postérieure et du septum interventriculaire) [67].Enfin, l’inhibition de SAPK régule négativement l’expression de la pro-ANF dansle ventricule gauche, expression induite par l’hypertrophie [67]. Ces résultats impliquentclairement SAPKs comme une voie de signalisation nécessaire à la régulationde la réponse hypertrophique aussi bien in vitro en réponse aux agonistes vasoactifs,qu’in vivo en réponse à une augmentation de la post-charge.Implication de la calcineurine dans l’hypertrophie cardiaqueLa calcineurine est une protéine phosphatase intracellulaire, dont l’activationest dépendante du calcium et de la calmoduline (protéine phosphatase 2B). Ellejoue un rôle essentiel dans la régulation de l’expression de gènes dans différentssystèmes cellulaires [72]. Elle est capable de déphosphoryler de nombreux substrats,parmi lesquels des facteurs de transcription dont ceux appartenant à lafamille des facteurs nucléaires des cellules T activées (NF-ATs). Une fois déphosphorylésdans le cytoplasme des lymphocytes T, ces facteurs de transcription peuventêtre importés dans le noyau de ces cellules où ils activent la transcription degènes impliqués dans la réponse immunitaire [73]. L’inhibition de cette déphosphorylationde NF-ATs par la calcineurine, est le mode d’action immunosuppresseurprincipal de la ciclosporine A et du FK506 [74].Molkentin et al. ont proposé récemment que la ciclosporine A pouvait prévenirle développement de l’hypertrophie cardiaque dans certains modèles animaux. Cesauteurs ont montré que l’expression prolongée d’une forme constitutivement activede calcineurine par des souris transgéniques était suffisante pour induire une hypertrophiecardiaque [75]. Cette HVG évolue, après deux mois environ, vers la dilatationventriculaire et rapidement vers l’insuffisance cardiaque. De plus,l’expression d’une forme constitutivement active de NF-AT3 responsable de salocalisation nucléaire, est suffisante pour induire une HVG [75], confirmant quec’est cette cible de la calcineurine qui est impliquée dans la régulation de l’hypertrophiecardiaque. Les mêmes auteurs ont montré que l’administration de ciclos-

MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L’HYPERTROPHIE VENTRICULAIRE GAUCHE 231porine A bloquait l’HVG des souris transgéniques calcineurine, mais pas NF-AT3[75]. Dans un autre travail, Sussman et al. ont montré que l’inhibition de l’activitécalcineurine par la ciclosporine A utilisée à des doses 5 fois supérieures à cellesutilisées en clinique humaine, prévenait le développement de l’hypertrophie cardiaqueinduite par la constriction aortique chez le rat et dans plusieurs modèles decardiopathies hypertrophiques ou dilatées induites chez la souris par mutations degènes codant pour des protéines de l’appareil sarcomérique [76]. Ce travail suggèreque non seulement l’activation de la calcineurine est suffisante pour induire uneréponse hypertrophique, mais que son inhibition permet de bloquer cette réponse.Depuis ces publications, plusieurs auteurs ont rapporté des résultats contradictoiresen utilisant la ciclosporine ou le FK506 dans l’espoir d’inhiber l’hypertrophie cardiaquedans différents modèles animaux [77-80]. Ces travaux montrent que l’inhibitionde l’activité calcineurine par la ciclosporine ne prévient pas ledéveloppement de l’hypertrophie cardiaque à 14 et 21 jours, alors que dans leurtravail, Sussman et al. avaient étudié les effets de la ciclosporine à 7 jours. Cetéchappement ne veut pas dire que la calcineurine ne soit pas impliquée dans larégulation de l’hypertrophie cardiaque, mais suggère plutôt que d’autres voies designalisation intracellulaire soient impliquées dans cette réponse, soulignant lagrande complexité de ce phénomène [53]. Plus récemment, nous avons montré,sur des myocardes humains prélevés lors de dons d’organes ou immédiatementavant transplantation cardiaque, que l’expression du gène codant pour la calcineurine,ainsi que son activité, étaient augmentées aussi bien dans les cardiopathieshypertrophiées qu’au stade d’insuffisance cardiaque avancée [81]. Ceci suggèreque cette voie de signalisation est également impliquée chez l’homme dans laréponse hypertrophique et dans la transition de l’HVG vers l’insuffisance cardiaque.Cependant, compte tenu de la toxicité potentielle des inhibiteurs de la calcineurine,il est improbable que ces produits voient un jour un développement danscette indication.Les autres voies de signalisationimpliquées dans l’hypertrophie cardiaqueD’autres voies de signalisation ont été impliquées dans le contrôle de l’hypertrophiecardiaque. JAK-STAT (Janus kinase/Signal transducers and activators oftranscription) est une voie de signalisation associée aux récepteurs des cytokines[82], capable d’activer certains facteurs de transcription (STATs) impliqués dansl’induction de la transcription des gènes codant pour les interférons α et γ. Il a étérapporté que la cardiotropine 1, en activant JAK pouvait induire un phénotyped’hypertrophie cardiaque des myocytes en culture [83]. De même, l’activation deJAK par l’AII pourrait jouer un rôle dans le développement de l’hypertrophie danscertains modèles in vivo [84].L’IGF-1 augmente la synthèse protéique des myocytes en culture [85]. L’IGF-1active fortement la phosphatidylinositol 3-OH kinase (PI3 Kinase), entraînantsecondairement l’activation par phosphorylation des PtdIns (3,4,5) P3-dependentprotein kinases (PDK) 1 et 2 et de la protéine kinase B (Akt) [86]. L’activation decette cascade de protéines kinases est impliquée dans la régulation de nombreuxprocessus cellulaires, en particulier l’apoptose contrôlée par la voie des caspases[87]. Plusieurs études ont impliqué PI3 Kinase/Akt dans le contrôle de la synthèseprotéique dans les myocytes ventriculaires, une des étapes essentielles dans

232 G. CHOUKROUN ET COLL.FIG. 4. — Intégration des différentes voies d’activationimpliquées dans le développement de l’hypertrophie cardiaque.le développement de l’hypertrophie cellulaire [88]. Nous avons récemment montréque la glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β), une protéine kinase impliquée dansle développement et la tumorigenèse, était inactivée par les stimuli hypertrophiquesvia une voie passant par PI3 Kinase/Akt [89]. Or GCK-3β est capable de phosphorylerNF-ATs, ce qui induit son export du noyau vers le cytoplasme, limitantainsi l’activation initiée par l’activité calcineurine (fig. 4). L’activation constitutivede GSK-3β, après expression dans les cardiocytes en culture d’un mutant constitutivementactif, inhibe la synthèse protéique et la réorganisation de l’appareil sarcomériqueinduite par l’ET-1 [89]. Cet effet nécessite la sortie du noyau de NF-AT3, ce qui renforce les données sur le rôle clé joué par ce facteur de transcriptiondans la régulation de la réponse hypertrophique des myocytes en culture.De nombreuses autres molécules ont été impliquées dans la régulation del’hypertrophie cardiaque en réponse à différents agonistes ou facteurs de croissance,le lecteur en trouvera la liste exhaustive dans la revue récente de Molkentinet Dorn II [53].CONCLUSIONComment peut-on réconcilier les données des différentes études impliquant les trèsnombreuses molécules intracellulaires dans la physiopathologie de l’hypertrophie cardiaque? Beaucoup de ces molécules, en particulier Rac1, Ras et les protéines G, une

MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L’HYPERTROPHIE VENTRICULAIRE GAUCHE 233fois activées par fixation d’un agoniste sur son récepteur, relaient le signal en activantcertaines isoformes de PKC et les MAP kinases, en particulier SAPK. D’autre partl’élévation du calcium intracellulaire secondaire à la synthèse d’InsP3 active les MAPkinases et la calcineurine. Toutes ces voies concourent à l’activation de facteurs detranscription, en particulier MEF2c, AP1 (hétérodimère composé de c-Jun et dec-Fos) et NF-AT, dont l’action au niveau des régions régulatrices des gènes ciblesest responsable de l’induction des gènes de la réponse hypertrophique (fig. 4).De grands progrès ont été effectués ces dix dernières années dans la compréhensionet le démembrement des voies de signalisation intracellulaire impliquéesdans la physiopathologie de l’hypertrophie cardiaque. La responsabilité de cesnombreuses voies de signalisation dans le contrôle de la réponse hypertrophiquedémontre la grande complexité de ce phénomène. Ces voies de transmission pourraientdevenir des cibles nouvelles dans le développement de stratégies thérapeutiquesvisant la prise en charge de l’hypertrophie ventriculaire gauche et dans laprévention de son évolution vers l’insuffisance cardiaque congestive.BIBLIOGRAPHIE1. COHN JN. Structural basis for heart failure. Ventricular remodeling and its pharmacological inhibition.Circulation, 1995, 91, 2504-2507.2. KATZ AM. The heart in congestive failure. Cardioscience, 1990, 1, 3-6.3. LENFANT C. Report of the task force on research in heart failure. Circulation, 1994, 90, 1118-1123.4. FOLEY RN, PARFREY PS, SARNAK MJ. Clinical epidemiology of cardiovascular disease in chronicrenal disease. Am J Kidney Dis, 1998, 32, S112-S119.5. GOODWIN JF. The frontiers of cardiomyopathy. Br Heart J, 1982, 48, 1-18.6. KATZ A. Scientific insights from clinical studies of converting-enzyme inhibitors in the failingheart. Trends Cardiovasc Med, 1995, 5, 37-47.7. BENJAMIN EJ, LEVY D. Why is left ventricular hypertrophy so predictive of morbidity and mortality? Am J Med Sci, 1999, 317, 168-175.8. FROHLICH ED, APSTEIN C, CHOBANIAN AV et al. The heart in hypertension. N Engl J Med, 1992,327, 998-1008.9. RIALS SJ, WU Y, XU X et al. Regression of left ventricular hypertrophy with captopril restoresnormal ventricular action potential duration, dispersion of refractoriness, and vulnerability to inducibleventricular fibrillation. Circulation, 1997, 96, 1330-1336.10. DEVEREUX RB, SIMONE G, GANAU A et al. Left ventricular hypertrophy and hypertension. Clin ExpHypertens, 1993, 15, 1025-1032.11. FOLEY RN, PARFREY PS, HARNETT JD et al. Clinical and echocardiographic disease in patientsstarting end-stage renal disease therapy. Kidney Int, 1995, 47, 186-192.12. WEBER KT, JALIL JE, JANICKI JS et al. Myocardial collagen remodeling in pressure overload hypertrophy.A case for interstitial heart disease. Am J Hypertens, 1989, 931-940.13. SPIRITO P, SEIDMAN C, MCKENNA W et al. The management of hypertrophic cardiomyopathy. NEngl J Med, 1997, 36, 775-785.14. OLIVETTI G, QUAINI F, LAGRASTA C et al. Myocyte cellular hypertrophy and hyperplasia contributeto ventricular wall remodeling in anemia-induced cardiac hypertrophy in rats. Am J Pathol, 1992,141, 227-239.15. WASHBURN RA, SAVAGE DD, DEARWATER SR et al. Echocardiographic left ventricular mass andphysical activity : quantification of the relation in spinal cord injured and apparently healthy activemen. Am J Cardiol, 1986, 58, 1248-1253.16. BONNE G, CARRIER L, RICHARD P et al. Génétique des cardiomyopathies hypertrophiques. Médecine/Sciences, 1998, 14, 1054-1066.

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