Enquête fonctionnelle sur la fonction endothéliale et l'épuisement cellulaire régénératif (FIERCE)

Le diabète de type 2 (DT2) est un problème de santé mondial important et répandu. Les personnes diagnostiquées avec le DT2 courent un risque élevé de développer une maladie cardiovasculaire athéroscléreuse (CV), l'une des principales causes de morbidité et de mortalité mondiales.

L'homéostasie des vaisseaux sanguins joue un rôle central dans l'état de santé CV. Les cellules progénitrices vasculaires régénératives (VR) circulantes, qui interviennent dans les processus endogènes d'angiogenèse, de vasculogenèse et d'artériogenèse, sont essentielles à l'orchestration de la réparation des vaisseaux. Dans le DT2, l'hyperglycémie chronique et le stress oxydatif concomitant créent un environnement inadapté qui altère la réparation des vaisseaux. Le DT2 peut conduire à un état chronique connu sous le nom d’épuisement des cellules régénératives vasculaires (VRCE), caractérisé par l’épuisement et le dysfonctionnement des cellules progénitrices VR en circulation. Les données disponibles indiquent que le VRCE associé au DT2 peut entraîner un dysfonctionnement des cellules VR et une réparation vasculaire compromise.

Nous avons développé un test de cytométrie en flux multiparamétrique pour mesurer le contenu des cellules progénitrices VR dans des échantillons de sang. Ce test utilise l'enzyme de détoxification cytosolique aldéhyde déshydrogénase (ALDH), qui est fortement exprimée dans les cellules progénitrices des lignées de cellules stromales hématopoïétiques, endothéliales et mésenchymateuses. Cette enzyme protège les cellules progénitrices des dommages oxydatifs provoqués par les espèces réactives de l’oxygène. L'activité ALDH est réduite jusqu'à 100 fois à mesure que les cellules progénitrices se différencient en cellules effectrices plus consommables. En tant que tel, nous identifions les cellules ayant une activité ALDH élevée ou faible en combinaison avec des marqueurs de surface cellulaire pour distinguer les sous-ensembles de cellules progénitrices (ALDHhi) de la descendance plus différenciée (ALDHlow). Utilisé conjointement avec la « diffusion latérale » (SSC), un paramètre en corrélation avec la granularité ou la complexité d'une cellule, ce test peut distinguer et quantifier les cellules précurseurs hématopoïétiques/endothéliales ALDHhiSSClow, les monocytes ALDHhiSSCmid et les précurseurs de granulocytes ALDHhiSSChi. Auparavant, il a été démontré que les cellules ALDHhiSSClow dérivées de la moelle osseuse co-exprimaient les marqueurs cellulaires primitifs CD34 et CD133 et présentaient une capacité multipotente de formation de colonies hématopoïétiques in vitro. Dans le modèle murin immunodéficient NOD/SCID d'ischémie du membre postérieur, la transplantation de cellules ALDHhiSSClow dans le membre ischémique a entraîné une amélioration de la récupération de la perfusion musculaire. Le potentiel de cette thérapie cellulaire pour prévenir les amputations chez les personnes atteintes d’ischémie critique des membres a été évalué dans le cadre d’essais cliniques.

Le sang périphérique des personnes vivant avec le DT2 depuis plus de 10 ans présente une déplétion des cellules progénitrices ALDHhiSSClow VR, des fréquences plus faibles de monocytes ALDHhiSSCmid dotés d'une fonction réparatrice des vaisseaux et une fréquence accrue des précurseurs de granulocytes inflammatoires ALDHhiSSChi par rapport à celui des individus ne vivant pas avec le DT2. . Le phénotype VRCE a été partiellement inversé chez les personnes vivant avec un DT2 et une maladie coronarienne (MAC) établie après avoir pris l'empagliflozine, un inhibiteur du SGLT2, pendant 6 mois. La déplétion des cellules VR induite par l’obésité a également été inversée 3 mois après une chirurgie bariatrique. Ces résultats ont collectivement fourni un lien mécanistique entre le DT2, l'obésité et l'homéostasie/réparation des vaisseaux altérés, et ont également établi que le VRCE peut être inversé thérapeutiquement dans un milieu diabétique à haut risque cardiovasculaire.

FIERCE évaluera le contenu des cellules VR chez les personnes vivant avec le DT2 (durée <10 ans) et les personnes du même âge et du même sexe ne vivant pas avec le DT2. Il évaluera également la fonction des cellules ALDHhi VR en circulation à travers : (1) la tonométrie artérielle périphérique endothéliale (EndoPAT) pour analyser cliniquement la fonction endothéliale grâce à un indice hyperémique réactif, (2) des tests de formation de colonies hématopoïétiques multipotentes in vitro, (3) des cellules unicellulaires. Le séquençage de l'ARN (scRNA-seq) axé sur l'expression de l'ARNm associée à l'angiogenèse et (4) des analyses quantitatives et sans étiquette du sécrétome pour déterminer les changements dans la sécrétion de protéines pro-angiogéniques.

Nous émettons l'hypothèse que le VRCE altère la réparation vasculaire et la régénération des vaisseaux sanguins pendant le DT2 et est en partie causé par une altération des propriétés pro-angiogéniques des sous-ensembles de cellules progénitrices VR. Plus précisément, nous postulons que la formation de colonies hématopoïétiques multipotentes, l'expression de l'ARNm de cytokines pro-angiogéniques et la libération de protéines pro-angiogéniques seront plus faibles dans les sous-ensembles de cellules progénitrices ALDHhi des individus vivant avec le DT2 par rapport aux participants non vivant avec le DT2. Nous prévoyons également que les personnes vivant avec le DT2 présenteront un indice hyperémique réactif inférieur à celui des personnes non vivant avec le DT2.

La caractérisation du dysfonctionnement des cellules VR progénitrices ALDHhi dans le contexte du DT2 générera une preuve de concept pour soutenir l'utilisation potentielle du contenu des cellules VR comme indicateur quantifiable et fonctionnel de la santé vasculaire.