Angiogenèse et fibrose dans la sténose aortique

Intégrines

Les intégrines sont un groupe de molécules responsables de l'adhésion et de la signalisation intercellulaires. Ils comprennent une superfamille de récepteurs hétérodimériques composés de 18 sous-unités α et β différentes. En combinaison, ils peuvent générer 24 sous-types de récepteurs différents avec une gamme de fonctions physiologiques et physiopathologiques. Le récepteur αvβ3 est une intégrine qui se trouve à de faibles niveaux sur les cellules endothéliales matures mais qui est nettement régulée à la hausse sur les cellules endothéliales des vaisseaux sanguins en croissance active. Il était auparavant connu sous le nom de récepteur de la vitronectine, bien qu'il ait été découvert par la suite qu'il se liait à de nombreux autres ligands, notamment le fibrinogène, la fibronectine, la laminine, la thrombospondine, le facteur von Willebrand et certains sous-types de collagène. Ces caractéristiques sont également observées avec le récepteur de l'intégrine αvβ5, les deux récepteurs reconnaissant le motif arginine-glycine-aspartate (RGD) présent sur ces ligands.

1.1.2 Rôle des intégrines αvβ3 et αvβ5 dans les maladies cardiovasculaires

L'expression des récepteurs αvβ3 et αvβ5 est régulée positivement dans un certain nombre d'états pathologiques et cela a été particulièrement bien caractérisé dans l'angiogenèse associée à la croissance tumorale et aux métastases. Cependant, il existe de nombreux rôles potentiels pour cette voie des intégrines dans les maladies cardiovasculaires, y compris l'infarctus du myocarde, l'athérosclérose, la resténose, la sténose aortique et la maladie anévrismale qui ont été relativement inexplorés.

1.1.2.1 Sténose aortique

La sténose aortique est caractérisée par un épaississement valvulaire important dû à l'accumulation de tissu fibreux et au remodelage de la matrice extracellulaire. Dans les trois couches de la valve, on trouve d'abondantes cellules ressemblant à des fibroblastes et sont communément appelées cellules interstitielles valvulaires. Une sous-population de ces cellules est activée par l'activité inflammatoire au sein de la valve et se différencie en myofibroblastes. Alors que les fibroblastes contrôlent la synthèse du collagène dans la valve normale, les myofibroblastes sont responsables de la fibrose accélérée observée au sein des valves sténosées. De plus, les métalloprotéinases matricielles sont sécrétées par les myofibroblastes et les cellules inflammatoires, et ont un rôle important et complexe dans la restructuration de la matrice des feuillets valvulaires. Comme déjà indiqué, l'activation et la différenciation des fibroblastes en myofibroblastes dépendent de l'expression des récepteurs αvβ3 et αvβ5. De plus, reflétant la situation dans l'athérosclérose carotidienne, les patients atteints de sténose aortique sévère ont une incidence élevée (78 %) d'hémorragie intra-feuillet, ce qui est associé à une angiogenèse et à une progression plus rapide de la maladie.

Des études histopathologiques ont confirmé que la fibrose fait partie intégrante du processus hypertrophique ventriculaire gauche dans la sténose aortique. Les myofibroblastes infiltrent le myocarde et sécrètent des protéines de la matrice extracellulaire, dont les collagènes de types I et III. On observe que les zones de fibrose co-localisent avec les zones d'apoptose des myocytes et il a été suggéré que la fibrose se produit comme une forme de cicatrisation après la mort et la blessure des myocytes. Comme pour la fibrose valvulaire, le système rénine-angiotensine, le facteur de croissance transformant bêta et un déséquilibre de la métalloprotéinase matricielle et de leur activité inhibitrice tissulaire ont tous été impliqués dans ce processus. Un schéma de fibrose à mi-paroi a été observé dans le myocarde chez jusqu'à 38 % des patients présentant une sténose aortique modérée ou sévère et a été associé à une réponse hypertrophique plus avancée. Fait important, il y a aussi une augmentation de 8 fois de la mortalité associée à la fibrose à mi-paroi.

1.1.2.2 Athérosclérose et resténose

Le développement de l'athérosclérose est dû à une interaction complexe de lipides oxydés, d'infiltration de cellules inflammatoires et de migration de cellules musculaires lisses dans la paroi artérielle. Une fois établies, les plaques d'athérosclérose peuvent progresser et se rompre, entraînant les présentations cliniques d'un infarctus aigu du myocarde et d'un accident vasculaire cérébral. Les caractéristiques associées à la rupture de la plaque comprennent une fine coiffe fibreuse, un pool riche en lipides et une hémorragie intraplaque. En effet, la rupture de plaque est particulièrement associée à la néovascularisation de la plaque et à l'expression du facteur de croissance vasculaire-endothélial suggérant que l'instabilité peut être induite par l'angiogenèse. Ainsi, la régulation à la hausse des récepteurs αvβ3 et αvβ5 peut représenter un nouveau marqueur et une cible thérapeutique potentielle pour la vulnérabilité de la plaque.

1.1.3 Fluciclatide

Le fluciclatide est un peptide cyclique contenant du RGD qui a récemment été développé comme radiotraceur 18F pour détecter l'angiogenèse tumorale par tomographie par émission de positrons. Il est hautement sélectif pour les récepteurs αvβ3 et αvβ5 avec des affinités (EC50) de 11,1 et 0,1 nM respectivement avec une réactivité croisée minimale avec le récepteur αIIbβ3 (EC50 281 nM). Des travaux précliniques sur les tumeurs ont démontré que le 18F-fluciclatide est capté par les glioblastomes et qu'il est supprimé par l'inhibiteur anti-angiogénique de la tyrosine kinase, le sunitinib, confirmant la spécificité du fluciclatide pour les zones d'angiogenèse. Il a été évalué dans des essais cliniques de phase I et s'est avéré sûr et bien toléré.

1.1.4 Objectifs

À ce jour, de nombreuses études précliniques ont examiné l'application de radiotraceurs ciblant les récepteurs des intégrines αvβ3 et αvβ5. L'application clinique de ces traceurs a été largement limitée à l'oncologie comme méthode d'évaluation de l'angiogenèse dans les tumeurs. Ici, nous souhaitons explorer le rôle du radiotraceur des récepteurs αvβ3 et αvβ5, le 18F-fluciclatide, pour évaluer l'angiogenèse et la fibrose chez les patients atteints de sténose aortique en tant que mesure de la fibrose valvulaire et myocardique. Ce groupe de patients aura un athérome aortique coexistant, ce qui nous fournira une évaluation opportuniste de l'absorption du traceur dans l'athérosclérose. Nous pensons qu'il est important d'évaluer une gamme d'affections cardiovasculaires pour déterminer si l'expression des récepteurs des intégrines αvβ3 et αvβ5 est particulière à certains processus pathologiques. En cas de succès, ces données préliminaires permettront l'exploration plus détaillée de domaines pathologiques spécifiques et de nouvelles interventions thérapeutiques. À l'heure actuelle, le fluciclatide n'est pas autorisé ou approuvé pour une utilisation clinique et est utilisé ici comme agent expérimental pour explorer la physiopathologie de la sténose aortique.

1.2 HYPOTHÈSES ORIGINALES

Nous émettons l'hypothèse que le 18F-fluciclatide peut identifier l'expression des récepteurs des intégrines αvβ3 et αvβ5 in vivo chez l'homme dans deux domaines majeurs de maladies cardiovasculaires : l'athérosclérose aortique et la sténose aortique. Plus précisément, nous supposons que le 18F-fluciclatide :

1. Être absorbé dans la plaque d'athérosclérose aortique.
2. Montrer une absorption démontrable dans la valve aortique et le myocarde des patients atteints de sténose aortique qui sera en corrélation avec le degré d'angiogenèse active et de fibrose.

6.1 ANGIOGENÈSE ET FIBROSE DANS LA STÉNOSE AORTIQUE

La sténose aortique est associée à une hypertrophie ventriculaire gauche substantielle et à une fibrose myocardique conséquente, cette dernière étant prédictive du pronostic. L'hypertrophie ventriculaire gauche et la fibrose associée sont également un facteur de risque majeur d'événements cardiovasculaires indésirables dans un certain nombre d'autres conditions, y compris l'hypertension essentielle. L'imagerie par résonance magnétique cardiaque est la méthode de référence pour évaluer la présence de fibrose myocardique, mais elle n'indique pas nécessairement l'activité en cours du processus fibrotique. Dans cette étude, nous évaluerons l'absorption du 18F-fluciclatide chez les patients atteints de sténose aortique comme modèle de surcharge de pression hypertrophie ventriculaire gauche. Nous saisirons également l'opportunité de déterminer s'il existe une captation du 18F-fluciclatide dans la valve aortique étant donné qu'il a été démontré qu'elle présente des zones de fibrose et d'angiogenèse.

Tous les patients de l'étude et les volontaires sains subiront un prélèvement sanguin, un échocardiogramme, une émission de positons et une tomodensitométrie avec du 18F-fluciclatide ainsi qu'une imagerie par résonance magnétique cardiaque avec évaluation du rehaussement tardif au gadolinium. Après l'injection de 18F-fluciclatide, les patients seront suivis en utilisant notre approche clinique standard, y compris l'observation des paramètres hémodynamiques, et cela se poursuivra tout au long de leur visite d'étude jusqu'au départ. Chez les patients subissant une chirurgie de remplacement valvulaire aortique, le tissu valvulaire aortique sera conservé et une biopsie tru-cut de 3 mm du myocarde ventriculaire gauche sera obtenue avec laquelle comparer les résultats des analyses.

Les patients volontaires en bonne santé ne seront pas soumis à une nouvelle évaluation. Après une période d'un à deux ans à compter de leur examen initial, les patients atteints de sténose aortique reviendront pour un prélèvement sanguin répété, une imagerie par résonance magnétique cardiaque avec évaluation du rehaussement tardif au gadolinium et un échocardiogramme. Les patients qui ont subi un remplacement valvulaire aortique subiront une émission de positrons répétée et des tomodensitométries avec du 18F-fluciclatide six mois après leur opération, avant leur deuxième IRM cardiaque.

Les échantillons de sang seront évalués à l'aide de profils biochimiques et hématologiques cliniques standard tels que la formule sanguine complète et l'urée et les électrolytes. De plus, des marqueurs d'ischémie cardiaque, de fibrose et d'angiogenèse seront évalués. Du sérum, du plasma et de l'ADN supplémentaires seront stockés à -80 degrés Celsius pour de futures analyses potentielles.

6.1.2 Interprétation de l'étude

Nous prévoyons que l'absorption myocardique de 18F-fluciclatide sera augmentée chez les patients atteints de sténose aortique et d'hypertrophie ventriculaire gauche. Nous nous attendons à ce que le degré d'absorption myocardique soit corrélé à l'évaluation de la fibrose par imagerie par résonance magnétique cardiaque ainsi qu'aux mesures histologiques de la fibrose et de l'expression des récepteurs des intégrines αvβ3 et αvβ5. Nous nous attendons à ce que le degré d'absorption myocardique prédise l'évaluation de la fibrose par imagerie par résonance magnétique cardiaque après une période d'un à deux ans. Dans les analyses exploratoires, nous saisirons également l'occasion d'évaluer l'étendue de l'absorption du 18F-fluciclatide dans la valve aortique elle-même et, en cas de succès, de la corréler avec des mesures histologiques de l'angiogenèse et de la fibrose.

6.2 ANGIOGENÈSE DANS L'ATHÉROSCLÉROSE AORTIQUE

Les patients atteints de sténose aortique auront une prévalence élevée d'athérosclérose aortique concomitante. Dans le cadre de la bourse du Dr Dweck, nous avons pu exploiter cette association et entreprendre des analyses secondaires de l'absorption de fluorure de sodium 18F dans l'athérosclérose aortique et coronarienne. Cela a généré des découvertes très innovantes qui ont éclairé notre compréhension de l'athérosclérose et du rôle de la calcification.

6.2.1 Calendrier de l'étude

Nous utiliserons les ensembles de données obtenus auprès des patients ci-dessus pour explorer l'absorption du 18F-fluciclatide dans l'aorte thoracique. L'athérosclérose sera identifiée à l'aide d'images de tomodensitométrie et de résonance magnétique obtenues du thorax au moment des analyses de l'étude. Aucune acquisition d'image supplémentaire ne sera nécessaire. Cela fournira des données pilotes pour éclairer les études dédiées ultérieures axées sur les plaques athérosclérotiques à inflammation aiguë, telles que les patients ayant récemment subi des accidents ischémiques transitoires ou des accidents vasculaires cérébraux attribuables à une maladie carotidienne.