Transcript Hyperhomocysteinémie Homocystinurie maladie métabolique maladie conjonctive Erreur innée Erreur innée Macromolécule conjonctive Métabolisme Remodelage tissulaire synthèse dégradation Hyperhomocystéinémies hyperhomocystéinémie modérée intermédiaire sévère homocystinurie Asymptomatique Facteur de risque vasculaire µmol/L Symptomatologie sévère Complications proteines Hyperhomocystéinémies Ser Met THF Etiologies Gly B6 SAM X 5,10-methylene THF  Déficits enzymatiques MS B12 Me-X SAH MTHFR 5-Me THF Hcy Ser CBS B6 cystathionine Hser Cys proteines Hyperhomocystéinémies Ser Etiologies Met THF Gly B6 SAM X  Déficits enzymatiques 5,10-methylene THF MTHFR X Déficit en CBS Homozygote: très sévère B6-sensible B6-résistant Hétérozygote: modérée,

Hyperhomocysteinémie
Homocystinurie
maladie métabolique
maladie conjonctive
Erreur innée
Erreur innée
Macromolécule
conjonctive
Métabolisme
Remodelage tissulaire
synthèse
dégradation
Hyperhomocystéinémies
hyperhomocystéinémie
modérée
intermédiaire
sévère
homocystinurie
0
15
20
30
40
60
Asymptomatique
Facteur de risque vasculaire
80
100
µmol/L
Symptomatologie sévère
Complications
proteines
Hyperhomocystéinémies
Ser
Met
THF
Etiologies
Gly
B6
SAM
X
5,10-methylene
THF
 Déficits enzymatiques
MS
B12
Me-X
SAH
MTHFR
5-Me
THF
Hcy
Ser
CBS B6
cystathionine
Hser
Cys
proteines
Hyperhomocystéinémies
Ser
Etiologies
Met
THF
Gly
B6
SAM
X
 Déficits enzymatiques
5,10-methylene
THF
MTHFR
X
Déficit en CBS
Homozygote: très sévère
B6-sensible
B6-résistant
Hétérozygote: modérée, discrète
Déficit en MTHFR
Homozygote: sévère
Hétérozygote: modérée
Déficit méthylation B12
intermédiaire
MSX B12
Me-X
SAH
5-Me
THF
Hcy
Ser
X CBS
cystathionine
Hser
Cys
B6
Hyperhomocystéinémies
Etiologies
 Déficits vitaminiques
Folates,
B6,
B12,
 Insuffisance Rénale Chronique
 Facteurs iatrogènes
- Antifoliques Méthotrexate, anticonvulsivants, Sulfasalazine
- Anti B6
Isoniazide, Procarbazine, Cyclosérine, Azauridine
- Inhibiteur MS protoxyde d’azote
- Oestroprogestatifs
 Excès d’apport en méthionine ?
Hyperhomocystéinémies
Modèles animaux
 Modèles génétiques
• CBS
-/- survie limitée
+/- avec régime riche en Met
• MTHFR +/-
 Modèles diététiques
Régimes riches en Met
poulet pendant la croissance
rat adulte
porc adulte
Homocystinurie
Symptomatologie
 Lésions oculaires
Ectopie du cristallin : inférieure
Myopie
Luxation du cristallin
Diagnostic différentiel
Maladie de Marfan : ectopie supérieure ou externe
Homocystinurie
Symptomatologie
 Lésions squelettiques et musculaires
Aspect marfanoïde
Taille élevée
Extrémités longues et fines
Arachnodactylie
Genu valgum
Déformation du sternum
Ostéoporose
Scoliose
Hypotonie musculaire
Homocystinurie
Symptomatologie
 Lésions vasculaires
Artériosclérose
Athérothrombose
 Atteintes neurologiques
Retard mental
 Autres
Lésions cutanées, peau fine, pores élargies
Dépigmentation
Pneumothorax
maladie métabolique
maladie conjonctive
Clinique
Histologique ?
Biochimique ?
Remodelages de la paroi artérielle
Homocystinurie – Remodelage matriciel
Histological examination showed spectacular
alteration of elastic structure
in arteries from homocystinuric human
« …extracellular matrix deposition, elastica degeneration,
smooth muscle cell hyperplasia, and fibrosis. »
(Gibson. 1964).
« The arteriosclerotic plaques occuring in homocystinuria,
whether caused by CBS deficiency, methyl transferase deficiency, or
MTHFR deficiency, are typical fibrous plaques, characterized by
smooth muscle cell hyperplasia,
deposition of extracellular matrix and collagen,
and degeneration and destruction of elastic fibers. »
(McCully, 1983)
Hyperhomocystéinémie modérée –
Dégradation des structures élastiques artérielles
Porcs adultes
Régime riche en Met
hyperhomocysteinemie
(x 2)
Coronaire
Controle
Hyperhomocysteinemie
Evènement
précoce (4 mois)
majeur (~50 %)
Atherosclerose
Orcein stained
6 µm transverse section
Défaut des structures élastiques artérielles
- conséquences tissulaires
Fenestration
Souris KO elastine (-/-)
proliferation et migration SMCs
SMCs migration
formation neointima
stenose
(DY. Li, 2002)
Young
animal
Hyperhomocysteinemie
Old
animal
proliferation SMCs
Épaississement intimal
IEL renal artery
Vue ‘‘en face’’, confocal Microscopy
L’hyperhomocysteinemie induit une dégradation majeure
des structures élastiques
qui peut accélérer le développement de l’athérosclérose
Défaut d’assemblage
Dégradation des structures élastiques
?
Structures elastiques
Fibre élastique
microfibrilles
fibrilline-1, -2
MAGP
fibuline-1, -2
Composant
amorphe:
élastine
Hyperhomocysteinemie et élastogenèse
 Synthèse et réticulation élastine : observations contradictoires
 Fibrillines
In vivo :
embryon de poulet
Fib ↓ sans défaut des structures élastiques (Boot. 2004)
poulet en croissance :
Fib ↓  défaut structures élastiques (Hill. 2002)
In vitro :
Fib-1 : défaut de repliement domaines EGF (2005)
Fib-1 : dysfonction (↓ calcium binding, Hubmacher. 2005)
 Proteoglycans
aggregation  perturbation interactions (McCully. 1993)
Fibres élastiques anormales
Hyperhomocysteinemie
– dégradation des structures élastiques
In vivo, animal adulte
• Souris ApoE -/- mice + régime riche en Met (Hoffman. 2001)
↑ elastolyse dans aorte
• Rats + régime riche en Met (Zulli. 1995)
disparition des lames élastiques aorte
• Porcs + régime riche en Met :
fenestration des lames élastiques
 ↓ contenu en élastine aorte abdominale et coronaire (Charpiot. 1998)
Degradation structures élastiques artérielles
Processus Elastolytique
12
In vivo
Porc
+ régime riche en Met
Control
Hyperhcy
Ex vivo
Culture d’explants artériels
+ Hcy
Elastin content (Vv, %)
Hyperhomocysteinemie
modérée
4 mois
Aorte abdominale
*
8
4
0
C
H
*
8
72 h
4
Aorte abdominale
50 µm
0
Hcy 10 µM
100 µM
10
100 µM Hcy
Processus Elastolytique
In vivo
Porc
+ régime riche en Met
Hyperhomocysteinemie
modérée
4 mois
Aorte abdominale
Ex vivo
Culture d’explants artériels
+ Hcy
72 h
Aorte abdominale
Specific elastolytic activity (AU / mg protein)
200
*
100
+Phe
0
C
H
*
C
H
+Phe (phenanthroline)
Inhibiteur de
metalloproteinases
40
+Phe
0
10 100
10 100
µM Hcy
Processus Elastolytique MMP-dépendant
Elastin content (Vv, %)
GM6001, inhibiteur large spectre des MMPs
previent la degradation structurale induite par Hcy
Hcy 10 µM
100 µM
100 µM
+ GM6001
12
*
8
4
0
10
100 100 µM Hcy
+
GM6001
MMP-9
92 kDa -
MMP-2
72 kDa 68 kDa -
µM Hcy
10
50
100
Specific activity (AU / mg protein)
Balance MMP/TIMP
Gelatin-zymographie
TIMPs
- 92 kDa
- 72 kDa
- 68 kDa
10
10 50 100
26 kDa -
TIMP-1
22 kDa -
TIMP-2
µM Hcy
50
100
µM Hcy
Western Blot
↑ MMP-2 et MMP-9 élastolytiques
Inhibiteurs tissulaires inchangés
µM Hcy
10
50
100
Reverse zymographie
Hyperhomocysteinemie
– dégradation des structures élastiques
In vivo, the degradation of the arterial elastic structures
induced by hyperhomocysteinemia is more marked in the
inner part of the media.
- In vivo in human
(Mc Cully. 1983)
« ...disruption of the elastic laminae,
usually more marked toward the innermost elastic membrane,… »
- In vivo in animal
(Charpiot. 1998)
Haemodynamic strains ?
Endothelium ?
Hyperhomocysteinemie
– dégradation des structures élastiques
Ex vivo, explants arteriels
en culture + homocysteine
½
media
50 µm
Hcy
10 µM
100 µM
6 µm transverse section. (+) catechine- stained
elastic structure
Hyperhomocysteinemie
– dégradation des structures élastiques
MMPs – Expression tissulaire
↑ expression MMP-2 et MMP-9
dans la partie interne de la média…
MMP -2
MMP-9
½
media
Hcy
10 µM
6 µm transverse sections
100 µM
10 µM
Immunohistochimie
100 µM
Hyperhomocysteinemie
– dégradation des structures élastiques
TIMPs – Expression tissulaire
expression et distributionTIMP-1 et TIMP-2 inchangées
TIMP -1
Hcy
10 µM
6 µm transverse sections
TIMP-2
100 µM
10 µM
Immunohistochimie
100 µM
Potentiel protéolytique des cellules endothéliales
200
MMP-9
Activity (%)
*
92 kDa -
10
50
100
(µM)
250
Activity (%)
250
50
250
200
72 kDa -
100
100
0
MMP-2
50
*
100
10
10
*
(µM)
*
*
*
100
(µM)
0
Gelatin Zymography
10
50
100
250
(µM)
(Lamy. 2004)
Potentiel protéolytique des cellules endothéliales
-Casein Zymography
Western Blot
- 75
kDa
27 kDa 10
50
100
250
µM Homocysteine
1
0
- 27
250 kDa
5
100
0
µM Homocysteine
Caseinolytic serine protease
27 kDa 1
2
3
4
5
(1) Absence d’inhibiteur
(2) Inhibiteur des métalloprotéases (1,10 phenanthroline)
(3) Inhibiteur des serine protéases (PMSF)
(4) Inhibiteur des cystéine protéases (Iodoacetamide)
(5) Inhibiteur des aspartate protéases (Pepstatine A).
Human tissue Kallikrein
(hK1)
métabolisme
Problème métabolique
Hyperhomocysteinemie
Activation de systèmes protéolytiques
remodelage
- déséquilibre MMPs/TIMPs : MMP-2, MMP-9
- serine protease(s?) activatrice de MMPs
Dégradation des structures élastiques artérielles
clinique
Artériosclérose, athérosclérose
Hyperhomocystéinémie
Remodelage matriciel
Atteinte structures élastiques
artère, cristallin (?), peau (?)

Elastolyse vs défaut d’élastogenèse dans:
- hyperhomocysteinemies acquises
- hyperhomocysteinemies innées

défaut d’assemblage des fibres élastiques
 ↑ sensibilité à la dégradation protéolytique ?
 ↑ expression/activité des MMPs ?
Et les collagènes ?
os, artère, peau (?)
Laboratoire de Biochimie UMRs-608.
Faculté de Pharmacie – Université de la Méditerranée. Marseille.
Thierry Augier
Claire Cerini
André Barlatier
Corinne Chareyre
Alexandrine Bertaud Edouard Lamy
Raymond Calaf
Cécile Genovesio
Philippe Charpiot
Laboratoire de Physiopathologie des Tissus non Minéralisés
Faculté de Chirurgie Dentaire– Université René Descartes – Montrouge
Gaston Godeau
Sylvie Igondjo-Tchen
Karim Senni