Hémodynamique et rôle de barrière et d'échange
Les cellules endothéliales, dotées de noyaux allongés caractéristiques, tapissent la surface interne des vaisseaux. Au niveau de la microcirculation, la géométrie du flux sanguin change : en raison du diamètre minimal des capillaires, les érythrocytes sont contraints de se déplacer les uns derrière les autres (en file indienne). Au fur et à mesure que le capillaire se transforme en veinule et que sa lumière s'élargit, les globules rouges commencent à circuler sur deux rangées, puis le nombre de rangées augmente rapidement. La paroi mince du capillaire permet de bien visualiser les érythrocytes.
En association avec la membrane basale, l'endothélium isole le sang du milieu interstitiel. L'intégrité de cette barrière est maintenue par des jonctions intercellulaires :
- interdigitations.
- jonctions serrées (zonula occludens).
- jonctions communicantes (gap junctions).
Les échanges de substances entre le sang et le milieu tissulaire dans les capillaires se font par diffusion (à travers les fenêtres ou pores) et par transport actif à l'aide de vésicules de pinocytose. Dans les vaisseaux plus grands, la couche endothéliale assure la nutrition des tuniques internes de la paroi vasculaire elle-même.
Régulation de l'hémostase et du tonus
L'influence de l'endothélium sur la coagulation sanguine est ambivalente et dépend entièrement de l'état du vaisseau. À l'état intact (non lésé), une puissante activité anticoagulante prédomine. Les cellules synthétisent de la prostacycline et possèdent à leur surface de l'héparine (un glycosaminoglycane sulfaté). De plus, le glycocalyx présente une charge négative qui repousse physiquement les plaquettes. Cependant, lors d'une lésion de la paroi, un programme procoagulant est enclenché : les cellules libèrent de la thromboplastine, initiant ainsi le processus de coagulation.
À la surface des cellules (en particulier dans les artérioles), de nombreux récepteurs à diverses hormones et substances biologiquement actives sont exprimés. La liaison des ligands à ces récepteurs pousse l'endothélium à synthétiser des facteurs qui diffusaient vers la couche de myocytes lisses. En conséquence, les cellules musculaires lisses se relâchant ou se contractant, modifient la lumière du vaisseau.
Réactions immunitaires et mécanisme de l'œdème inflammatoire
La paroi endothéliale participe activement aux processus immunitaires. Dans les organes lymphoïdes se produit la migration physiologique des lymphocytes : le homing. L'endothélium des veinules post-capillaires commence à exprimer des marqueurs spécifiques, les adressines vasculaires. Les lymphocytes sanguins les reconnaissent et retournent de manière ciblée vers le tissu lymphoïde.
Dans le foyer inflammatoire, le tableau change :
- Des protéines d'adhésion supplémentaires apparaissent à la surface des cellules endothéliales.
- Les leucocytes circulants (notamment les neutrophiles) reconnaissent ces protéines, s'y fixent et migrent dans les tissus.
- Sous l'influence des médiateurs de l'inflammation, le cytosquelette des cellules endothéliales se réorganise : elles se déforment, devenant plus hautes et plus courtes.
- L'élargissement des espaces intercellulaires entraîne une augmentation brutale de la perméabilité, provoquant l'afflux de liquide dans les tissus et l'apparition d'un œdème.
Fonctions de l'péricytes et angiogenèse
Les péricytes sont des cellules entourant le capillaire de l'extérieur et formant son charpente de soutien externe. Ils participent à l'élaboration des composants de la membrane basale et réagissent finement aux stimuli humoraux et nerveux. Ils peuvent modifier l'hémodynamique de deux manières : soit par la contraction active de leurs éléments structuraux, soit en modifiant leur propre volume (libération de liquide ou tuméfaction).
Les péricytes sont indispensables aux processus d'angiogenèse, qui s'enclenchent lorsque les tissus manquent de nutriments et d'oxygène. Les cellules endothéliales commencent à se diviser et à migrer, formant des branches. Les péricytes possèdent une plasticité élevée : lors de la transformation d'un capillaire en un vaisseau plus large, ils sont capables de se différencier en myocytes lisses et en fibroblastes. En outre, le contact direct du péricyte avec la cellule endothéliale freine la division de cette dernière, assurant la stabilisation du nouveau vaisseau. Les péricytes constituent également un maillon important de l'inflammation, agissant comme médiateurs transmettant les signaux des tissus vers l'endothélium et stimulant l'apparition de molécules d'adhésion à sa surface.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quelles substances vasoactives l'endothélium synthétise-t-il pour réguler le tonus des myocytes lisses ?
Pour réguler le tonus des cellules musculaires lisses, l'endothélium synthétise un ensemble de substances biologiquement actives. Celles-ci comprennent :
- L'oxyde nitrique (NO), un facteur relaxant dérivé de l'endothélium, puissant vasodilatateur provoquant le relâchement des vaisseaux.
- La prostacycline (et d'autres prostaglandines, par exemple $PGE_2, PGD_2$) qui prévient la constriction vasculaire et assure la vasodilatation.
- L'endothéline-1, un peptide doté d'une puissante action vasoconstrictrice.
Quelles molécules d'adhésion sont exprimées à la surface de l'endothélium dans le foyer inflammatoire ?
Dans le foyer inflammatoire, des molécules d'adhésion apparaissent/sont exprimées sur l'endothélium. Les sources mentionnent explicitement :
- les molécules d'adhésion cellulaire, y compris les intégrines ;
- ICAM-1;
- VCAM-1.
Ces molécules assurent la fixation des leucocytes à l'endothélium et leur migration dans les tissus.
Quels facteurs d'activité procoagulante l'endothélium libère-t-il en cas de lésion vasculaire ?
En cas de lésion vasculaire, l'endothélium manifeste une activité procoagulante par la libération de thromboplastine (facteur tissulaire, facteur III), qui initie la coagulation sanguine. Les sources indiquent également que l'endothélium lésé active le proconvertine (facteur VII).
Par ailleurs, dans la lignée plaquettaire, il est indiqué que les cellules endothéliales produisent le facteur von Willebrand, qui se lie aux plaquettes et favorise leur agrégation.
En quels types les capillaires sont-ils classés selon la structure de l'endothélium et de la membrane basale ?
La classification des capillaires repose sur la structure de la paroi endothéliale et la perméabilité :
- Capillaires continus (somatiques) — possèdent une paroi continue. Localisés dans les muscles, la peau, les poumons, le système nerveux central.
- Capillaires viscéraux (fenêtrés) — caractérisés par la présence de « fenêtres » (pores) dans l'endothélium. On les trouve dans les glomérules rénaux, l'intestin, les glandes endocrines.
- Capillaires sinusoïdes — possèdent une enveloppe endothéliale discontinue, de grands espaces intercellulaires et des pores de type fente tant dans l'endothélium que dans la membrane basale. Situés dans la rate, le foie, la moelle osseuse.
Quels facteurs de croissance déclenchent la prolifération de l'endothélium lors de l'angiogenèse ?
Les sources indiquent clairement que lors de l'angiogenèse, les cellules endothéliales prolifèrent et migrent, le stimulus étant le besoin du tissu en oxygène et en nutriments.
Parmi les facteurs angiogéniques dont l'expression accrue est liée à l'angiogenèse et à la formation de nouveaux vaisseaux, on trouve :
- le VEGF (facteur de croissance de l'endothélium vasculaire) ;
- le FGF (facteur de croissance des fibroblastes).
Questions des cours et des examens
Pourquoi les caillots sanguins ne se forment-ils pas dans un vaisseau intact ?
Un endothélium sain possède des propriétés anticoagulantes. Son glycocalyx présente une charge négative qui repousse les plaquettes, et les cellules elles-mêmes sécrètent de la prostacycline et portent de l'héparine à leur surface.
Quel est le mécanisme de la formation de l'œdème inflammatoire ?
Les médiateurs de l'inflammation poussent les cellules endothéliales à modifier leur cytosquelette : elles deviennent plus courtes et plus hautes. De ce fait, les espaces intercellulaires s'élargissent, la perméabilité vasculaire augmente et la fraction liquide du sang passe dans le tissu.
En quelles cellules les péricytes peuvent-ils se différencier ?
Grâce à une plasticité cellulaire marquée, les péricytes peuvent se transformer en fibroblastes et en myocytes lisses. Cela est nécessaire à la formation de la tunique musculaire lors de la transformation d'un capillaire en un vaisseau plus grand.
À étudier également sur le sujet
- Types de jonctions intercellulaires de l'endothélium : structure et signification fonctionnelle.
- Mécanismes biochimiques du homing des lymphocytes et rôle des adressines vasculaires.
- Facteurs initiant la coagulation : mécanisme d'action de la thromboplastine.
- Régulation humorale de l'angiogenèse en cas d'hypoxie tissulaire.
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