Rparation des tissus

1
Réparation des tissus

• Prof. Ivan Stamenkovic
• Division de Pathologie Expérimentale
• Institut Universitaire de Pathologie
• Université de Lausanne
• et
• Institut Suisse pour la Recherche Expérimentale
  sur le Cancer

2
Ressources -Robbins and Cotran, Pathologic
Basis of Disease 7th Edition Chapter 3
pp.87-118. -Carmeliet P. Angiogenesis in life,
disease and medicine. Nature 438932-936,
2005. -Hynes, RO. Integrins versatility,
modulation and signaling in cell adhesion. Cell
69, 11-21, 1992. -Clarke EA, and Brugge JS.
Integrins and signal transduction pathways the
road taken. Science 268 233, 1995. -Blobe,C. et
al. Role of transforming growth factor beta in
human disease. New England Journal of Medicine
3421350-1358, 2003
3
La guérison

• vise la restauration de l intégrité du tissu
• réponse à une agression du tissu
• se chevauche avec la réponse inflammatoire

4
Infarctus du myocarde 1-2 jours
5
Infarctus du myocarde 1-2 jours
6
Infarctus du myocarde 3-4 jours
7
Infarctus transmural du myocarde 72-96 heures
8
Infarctus du myocarde 3-7 jours
9
Ancien infarctus du myocarde
10
Ancien infarctus du myocarde
11
Réparation des tissus

• régénération renouvellement en gardant les
  qualités (structurelles, fonctionnelles)
  antérieures
• cicatrisation remplacement par un tissu fibreux

12
(No Transcript)
13
Réparation des tissus
Régulation de la croissance cellulaire Angiogénès
e Adhésion et migration cellulaires Fibroplasie
(remplacement de cellules lésées par du tissu
conjonctif) Guérison des plaies
14
Réparation des Tissus les ingrédients
Cellules
Matrice Extracellulaire
Facteurs de croissance
Cytokines
Enzymes protéolytiques
Récepteurs de surface
15
Réparation des tissus les fonctions cellulaires
Activation
Recrutement
Adhesion/migration
Phagocytose
Prolifération
Différentiation
Synthése/sécretion
Repos
16
Propriétés régénératives des tissus
17
Cellules engagées dans un cycle continu Cellules
labiles e.g.epiderme
Synthèse de DNA
S
G1
G2
M
Go
Mitose
Cellules permanentes
Cellules stables
18
Capacité régénérative des cellules
19
Capacité régénérative des cellules
20
Capacité régénérative des cellules

21
Cellules mesenchymateuses souches (moelle osseuse
et tissus périphériques)

myoblastes
MPC/MSC
fibroblastes
osteoblastes
chondroblastes
neurones
adipocytes
22
Prolifération et migration cellulaire les
médiateurs
Facteurs de croissance Récepteurs dadhésion
Activation/différentiation
Prolifération/survie
Synthèse/sécretion
Survie
Adhésion intercellulaire et cellules-matrice
Migration
23
Réparation des tissus les acteurs

• Les cellules
• (myo)fibroblastes
• macrophages
• cellules endothéliales
• cellules parenchymateuses
• Cellules mésenchymateuses souches
• La matrice extracellulaire
• les collagènes
• membranes basales
• fibres élastiques
• glycoproteïnes

24
Réparation des tissus le processus

• Migration et proliferation des fibroblastes
• Angiogénèse
• Déposition de la matrice extracellulaire
• Organisation du tissu fibreux - remodelage

25
Réparation des Tissus Les Cellules
Cellules parenchymateuses
Fibroblastes
mb
macrophages
Laminine Collagène IV Fibronectine
mb
Cellules endothéliales
26
Réparation des Tissus Activation des macrophages
et recrutement
Cellules parenchymateuses
Fibroblastes
TNF-a IL-1
Facteurs de coagulation Metabolites AA proteases
macrophages
TNFa IL-1
Activation de lendothelium, recrutement
des neutrophiles, nettoyage des debris
Cellules endothéliales
27
Réparation des Tissus La coordination
Cellules parenchymateuses
Fibroblastes
TGF-beta PDGF FGF
TNF-a IL-1
TGF-beta PDGF FGF
Facteurs de coagulation Metabolites AA proteases
Cellules mésenchymateuses souches
macrophages
TGF-beta PDGF FGF
Activation de lendothelium, recrutement
des neutrophiles, nettoyage des debris
chimiokines
TNFa IL-1
Cellules endothéliales
28
Régulation de la prolifération cellulaire Facteur
s de croissance
29
Facteurs de croissance

• epidermal growth factor (EGF) family
• transforming growth factor (TGFb) family
• vascular endothelial growth factor (VEGF)
• angiopoiétines (I,II)
• hepatic growth factor (HGF)/scatter factor
• erythropoiétine
• nerve growth factor (NGF)
• fibroblast growth factors (FGFs)
• Platelet-derived growth factor (PDGF)
• Insulin-like growth factors (IGFs)

30
Systèmes de transmission de signaux cellulaires
TGF-b
Cytokine
Facteur de croissance
Facteurs divers
Récepteur sans activité tyrosine kinase
Récepteur- tyrosine kinase
TGF-bR
7-span receptor
Mb cellulaire
PLC-g
PLC-g
JAKs
SMADS
Protéine G
IP3 pathway
JAK/STAT pathway
cAMP pathway
PI3-kinase pathway
SMAD pathway
Ras-MAPK pathway
Facteurs de transcription
P
31
EGF family

• EGF, HB-EGF, Betacelluline, neureguline,
  amphiréguline TGFa, (homologie importante)
• recepteurs Erb-B1-4
• EGF mitogène pour les fibroblastes et cellules
  épithéliales
• Facteurs de survie

32
Exemple de transmission de signaux cellulaires
Ras Pathway
Facteur de croissance, e.g.EGF
Récepteur EGF
Mb cellulaire
Ras GDP
Ras GTP
raf
P
P
Complexe adaptateur Grb2-SOS
MEK
Autres substrats PI3 kinase PLC-g Src
ERK
Facteurs de transcription
P
33

• Platelet derived growth factor (PDGF aa, ab, bb)
• provient des cellules endothéliales, plaquettes,
  macrophages, cellules musculaires lisses
• Mito- et motogène pour les fibroblastes et
  cellules musculaires lisses
• Fibroblast growth factors a, b
• implication importante dans l angiogénèse (bFGF)

Insulin-like growth factors IGF-1 IGF-2
proliferation et survie cellulaire
34
Voie de signalisation de lafamille de TGFb
35
TGF-b, BMP
Milieu extracellulaire
RI
RII
cytoplasme
SMAD4
SMAD2/3
Noyau
36
TGF-b, BMP
Milieu extracellulaire
RI
RII
P
P
cytoplasme
SMAD2/3
SMAD2/3
P
P
SMAD4
SMAD2/3
P
P
transcription
P
P
DNA
37
Effets de TGF-beta
Lymphocytes Cells épithéliales MPC/MSC
Fibroblastes Inhibition en G1 Inhibition en
G1 Différentiation Migration Apoptose
Apoptose Synthèse et (Anti-inflammatoire,
secrétion de Imunosuppresseur)
la MEC Différentiation en
myofibro- blastes.
38
Les cytokines et le chimiokines
Les cytokines qui règlent la réponse
inflammatoire participent aussi à la réparation
tissulaire on y retrouve les Colony
stimulating factors (G-CSF, GM-CSF etc) Tumor
necrosis factor family (TNF) Interferon
family Ceci sapplique aussi aux chimiokines qui
vont jouer un rôle dans la régulation de
lactivité et de la migration leukocytaires, et
possiblement aussi de celles des fibroblastes,
des cellules endothéliales et des cellules
souches.
39
Réparation des Tissus Prolifération, migration,
synthèse
Cellules parenchymateuses
Fibroblastes
Activation et proliferation des fibroblastes sec
retion des pro- téines des la MEC
TGF-beta PDGF FGF
Prolifération des cellules parenchymateuses
TGF-beta PDGF FGF
macrophages
TGF-beta PDGF FGF
Différentiation
Induction dangiogénèse proliferation des CE
Cellules endothéliales
40
Interactions cellules matrice extracellulaire
(MEC) Adhésion et migration cellulaires
41
Récepteurs dadhésion impliqués dans les
intéractions cellule-matrice extracellulaire
(MEC)
ECM
ECM
integrins
proteoglycans
actin
nucleus
actin
42
Intégrines les principaux récepteurs de la MEC
M
b
M
a
M
cysteine-rich repeats
S S
integrines
Fonctions -adhésion cellule-matrice
-assemblage dadhesions focales et des
complexes dadhesion focale -régulation de la
migration cellulaire -modulation de la structure
de la MEC -transmission de signaux mécaniques et
chimiques à la cellule -régulation de la survie
cellulaire
43
Collagen receptors
aIIb
Leukocyte-specific receptors
a2
a1
a10
b3
b2
a11
a5
b5
a9
av
aL
aD
b1
b6
aM
aX
a4
a8
b8
a7
a3
b7
a6
RGD receptors
aE
Laminin receptors
b4
44
Collagen (laminin)
a2
a1
a10
a11
a5
Fibronectin (RGD) Vitronectin
a9
av
VCAM-1
b1
a4
a8
a7
a3
a6
Fibronectin
Fibronectin
Laminin
45
RGD Fibrinogen, fibronectin, von Willebrand
factor, vitronectin thrombospondin
aIIb
a5
b3
Osteopontin collagen
46
PLCg
PLCg
Talin a-actinin Vinculin Paxillin ILK FAK src
Cas Cav shc
cdc42
rho
PI3K
rac
WASP
PDK1
PAK
mDIA Arp2/3
NFkB
ras
ROCK
Cytoskeletal organization
MLCK
Akt
PKC
raf
Cell survival
ERK
Cell motility
JNK
Control of transcription

cyclinD1
Cell proliferation
47
Lengagement des intégrines par leurs ligands
extracellulaires induit la phosphorylation
intracellulaire
P
P
48
Transmission de signaux par les récepteurs
dadhésion
Membrane basale
intégrines
cytosquelette
Transcription -survie
49
Interactions cellules-matrice extracellulaire Int
égrines
50
Intégrinesinteractions intracellulaires
51
(No Transcript)
52
(No Transcript)
53
(No Transcript)
54
(No Transcript)
55
(No Transcript)
56
(No Transcript)
57
(No Transcript)
58
Rho GTPase effects on actin assembly and
corresponding cellular responses Cdc42filopodia
Raclamellipodia Rho stress fibers
59
Bidirectional signaling
Outside to in
Inside to out Activation of aIIbbeta3 -platelets
Activation of beta2 integrins -monocytes -neutroph
ils -lymphocytes Activation of beta1
integrins -lymphocytes Inactivation of
a5beta1 -keratinocytes -mitosis Inactivation of
a6beta1 -retinal ganglion axons
Tyrosine phospho- rylation Cytoplasmic
alkali- nization Lymphocyte activation Activatio
n of secretion Differentiation Survival
conformational changes
N
60
(No Transcript)
61
Réparation des Tissus Prolifération, migration,
synthèse
Cellules parenchymateuses
Fibroblastes
Activation et proliferation des fibroblastes sec
retion des pro- téines des la MEC
TGF-beta PDGF FGF
Prolifération des cellules parenchymateuses
TGF-beta PDGF FGF
macrophages
TGF-beta PDGF FGF
Différentiation
Induction dangiogénèse proliferation des CE
Cellules endothéliales
62
Réparation des Tissus Prolifération, migration,
synthèse
Cellules parenchymateuses
Fibroblastes
collagène
TGF-beta PDGF FGF
Prolifération des cellules parenchymateuses
TGF-beta PDGF FGF
VEGF et Autres facteurs
macrophages
TGF-beta PDGF FGF
Induction dangiogénèse proliferation des CE
protéoglycanes
Metalloprotéinases (MMP)
Cellules endothéliales
63
Metalloprotéinases (MMP)
Cystéine protéases Sécrétées par de multiples
types de cellules 28 MMP connues 3 catégories
majeures collagénases (MMP 1, 8,
13) gélatinases (MMP 2, 9) stromelysines
(MMP 3, 10, 11) Capables de dégrader toutes les
protéines de la MEC Responsables de lactivation
protéolytique de multiples facteurs de
croissance Reponsables de la protéolyse de
multiples récepteurs de surface Jouent un rôle
essentiel dans le remaniement tissulaire
physiologique (développement, cycle hormonal) et
pathologique (inflammation, cancer)
64
Protéolyse dans la réparation des tissus
Dégradation de la MEC Activation et
libération Clivage de récepteurs de de
facteurs de croissance surface
Création dun chemin pour les fibroblastes,
cells. endothéliales etc. Genèse de produits de
dégradation avec activité biologique
Activation de programmes de migration, croissance
et survie
Régulation de la fonction des récepteurs de
surface
65
MMP structure
Minimal domain MMPs (MMP7, matrilysin-2) Simpl
e hemopexin-domain MMPs Gelatin-binding MMPs
(MMP-2, -9) Transmembrane MMPs (MMP14, 15,
16)
Pre Pro Catalytic Zn
Hemopexin
Pre Pro Catalytic Zn
S S
Fn repeats
Hemopexin
Pre Pro Catalytic
Zn
S S
Hemopexin Tm Cyt
Pre Pro Catalytic Zn
S S
Hemopexin
Control of MMP activity by TIMPs
S S
TIMP
66
Croissance Inhibition de croissance
MEC
Latent TGFb
MMP
IGF-BP
TGFa
Survie Mort
MEC
integrin
MMP
IGF-BP
HB-EGF
FasL
67
Activité angiogénique Activité angiostatique
Collagène XVIII
plasminogène
Latent TGFb
Endostatine Angiostatine tumstatine
bFGF
TGFb
Collagen IV
integrins
VEGF
Collagen IV Produits de clivage
Collagène IV
68
Transiton Epitheliale-mesenchymale
Differentiation
?
Cellules différentiéesl
TGFb latent
TGFb
69
Invasion Inhibition divasion
Activation/inactivation des chimiokines ?
CD44
E-cadherin
Laminin-5
Collagen IV
Collagen IV Cleavage products
70
Réparation des Tissus Tissu de granulation
Cellules parenchymateuses
Fibroblastes
collagène
VEGF EGF
TGF-beta PDGF FGF
Prolifération des cellules parenchymateuses
TGF-beta PDGF FGF
TGF-beta PDGF FGF
VEGF
VEGF et autres facteurs
angiogénèse proliferation des CE
protéoglycanes
Metalloprotéinases (MMP)
Cellules endothéliales
71
Angiogénèse la néovascularisation
Tissu de granulationcapillaires,
(myo)fibroblastes et matrice extracellulaire
72
Angiogénèse étapes majeures
73
Vasculogénèse Vaisseaux matures
Angiogénèse Régression
VEGF ANG1 ANG2 VEGF ANG2
VEGF-R2
VEGF-R1
Tie2
Tie2
VEGF-R1/R2
Tie2
MB
CE
PC
Naissance, proliferation et migration
Recrutement et interaction avec les
cellules peri-endo- théliales
Relachement des contacts avec la matrice et
les cellules de support
Perte de structure et des contacts avec la
matrice
Formation de tubes interaction entre
cellules endotheliales
74
Réparation des Tissus Le remaniement
Cellules parenchymateuses
Fibroblastes
Prolifération des cellules parenchymateuses
collagène
VEGF EGF
TGF-beta PDGF FGF
TGF-beta PDGF FGF
TGF-beta PDGF FGF
VEGF
VEGF et autres facteurs de croissance
angiogénèse proliferation des CE
protéoglycanes
Metalloprotéinases (MMP)
Cellules endothéliales
75
Les collagènes

• Type structure localisation
• I fibrillaire - haute peau (80), ligaments,
  résistance os (90), cicatrices
  anciennes
• II fibrillaire cartilage, corps vitreux
• III fibrillaire tissus embryonnaires,
  cicatrices immatures
• IV amorphe membranes basales
• (NB actuellement plus de 20 collagènes)

76
Collagène biosynthèse
77
Les glycoproteines

• laminines
• héterotrimère (chaines a,b,g)
• membranes basales
• structure et fonction complexes (adhésion
  cellulaire, intégrines b1,b6)
• fibronectines
• isoformes par epicement alterne
• adhésion cellulaire (intégrines b1)
• protéoglycanes
• héparansulfate prg

78
Fibronectine et laminine structure
79
Structure des membranes basales
80
Glycosaminoglycanes structure
81
protéoglycanesstructure
82
Hyaluronan
83
Protéoglycanes acide hyaluronique
84
Protéoglycanes-Acide hyaluronique
85
Protéoglycanesfonctions
86
Réparation des Tissus Remaniement- résolution
Cellules parenchymateuses
Fibroblastes
collagène
Prolifération et migration des cellules
parenchymateuses
angiogénèse
protéoglycanes
Metalloprotéinases (MMP)
Cellules endothéliales
87
Réparation des Tissus La résolution
collagène
protéoglycanes
88
Guérison d une plaie cutanée
89
Guérison d une plaie cutanée
90
Phases dans la guérison des plaies

• dépôt d un caillot de fibrine
• enlèvement du débris
• lyse du caillot de fibrine
• dépôt de la matrice temporaire
• dépôt de la matrice définitive

91
Dépôt d un caillot de fibrine
92
Nettoyage de débris
93
Remodelage rôle des protéases
94
Lyse du caillot fibrineux
95
Dépôt de la matrice temporaire
96
Dépôt de la matrice définitive
97
Guérison selon le type de plaie

• chirurgicale
• par l intention primaire
• irrégulière, accompagnée de nécrose, infectée
• par l intention secondaire
• tissu de granulation
• NB différence importante entre tissu de
  granulation et granulôme!

98
Guérison par intention primaire
Rubin Farber, Pathology, 1994
99
Guérison par intention secondaire
Rubin Farber, Pathology, 1994
100
Contraction

• réduction de la taille d une plaie
• augmente lefficacité de la réparation
• effectuée par les myofibroblastes
• plus tard
• réduction de l dème
• remplacement de collagène III par I

101
Complications

• cicatrisation défectueuse
• déhiscence
• cicatrisation excessive (chéloide)
• notamment chez les Africains
• contracture la contraction pathologique
• notamment après brûlures

102
Facteurs qui inhibent la cicatrisation

• LOCAux
• infection
• ischémie
• présence de corps étrangers
• présence de tissu nécrotique
• mouvement dans la zone blessée
• irradiation
• tension dans la zone de blessure

• SYsTEMIQUES
• âge avancée
• malnutrition en protéines
• déficience en vit.C
• déficience en zinc
• excès de corticostéroïdes
• manque en neutrophiles ou de macrophages
• diabète sucré
• médicaments cytotoxiques (chimiothérapeutiques)
• anémie sévère
• troubles de crase
• syndrome d Ehlers-Danlos

103
Pathologies de la matrice extracellulairecongénit
ales

• syndromes de Ehlers-Danlos
• 12 variantes, selon type de mutation
• cutis laxa, hyperextensibilité des articulations
• syndrome de Marfan
• mutation dans fibrilline lié à l élastine
• arachnodactylie, luxation du cristallin,
  dissection de l aorte
• ostéogénèse imparfaite
• anomalie de collagène I

104
Arachnodactylie dans le syndrome de Marfan
105
Pathologies acquises de la matrice extracellulaire

• hypovitaminose C
• malnutrition
• diabète sucré
• amyloidose

106
Foie normal
107
Foie cirrhotique
108
Histologie dun foie normal
109
Histologie dun foie cirrhotique
110
Réparation des Tissus
Lésions cellulaires
Survie
Lésions tissulaires
Mort
Réaction inflammatoire
Phagocytose de cellules mortes
Angiogénèse Activation de fibroblastes
Tissu de granulation
Synthèse et dépôt de la Matrice extracellulaire
Régénération ou cicatrice
111

• Site web de pathologie
• Les documents de cours
• Les travaux pratiques
• La boîte virtuelle
• Les QCM

www.hospvd.ch/public/chuv/ipa/home_etu.htm