Cœurs et artères

Ces vingt dernières années, on a assisté à une révolution dans les idées des chercheurs sur le vieillissement du cœur et des artères. Les vingt prochaines pourraient bien être aussi riches en découvertes, en particulier en ce qui concerne les cellules, les molécules et les gènes du système cardio-vasculaire. Voici un échantillon des questions qui se posent actuellement aux cardiologues.

Pourquoi la taille des myocytes cardiaques augmente-t-elle?

Les myocytes doivent travailler davantage quand les artères se rigidifient ou quand une cardiopathie s'installe; ce peut être une raison pour laquelle leur taille augmente. Mais que se passe-t-il réellement au sein de ces cellules qui provoque leur croissance? On ne dispose actuellement que de quelques indices. Une partie du processus peut faire intervenir des substances chimiques appelées facteurs de croissance, telles que la noradrénaline et l'angiotensine. Un autre facteur pourrait être la mort de certains myocytes. Ces cellules sont liées, de sorte que lorsque l'une meurt, les autres doivent s'étirer pour maintenir les connexions. Cette observation conduit à une nouvelle question essentielle pour les recherches.

Pourquoi certains myocytes meurent-ils?

Une hypothèse est qu'ils sont tués par un manque d'oxygène ou ischémie. D'après des études du vieillissement de rats, menées par Piero Anversa, de la Faculté de Médecine de New York à Valhalla, New York, les myocytes commencent à mourir à peu près au moment où les vaisseaux sanguins transportant l'oxygène au cœur commencent à se détériorer. Anversa a également observé que les capillaires nourrissant le cœur diminuent chez les rats qui vieillissent. La mort des myocytes pourrait également avoir une cause tout à fait différente. Anversa pense qu'une mort cellulaire programmée ou apoptose pourrait entraîner l'auto-destruction des cellules. "Ce n'est qu'une hypothèse", dit-il, "mais il est possible qu'en cas de surcharge imposée aux myocytes, par exemple à la suite d'une hypertension artérielle, un mécanisme intégré active un programme de suicide". L'apoptose est un processus qui a été observé dans d'autres cellules de l'organisme où il pourrait être un mécanisme d'ajustement au développement ou d'évitement des événements nocifs.

Quels sont les mécanismes moléculaires sous-tendant la rigidité artérielle?

Nous savons que par rapport aux artères jeunes, dont la compliance est plus grande, les artères âgées, rigides, contiennent plus de collagène que d'élastine. Nous savons aussi que les cellules musculaires lisses vasculaires des parois artérielles sécrètent de l'élastine et du collagène. Mais les scientifiques aimeraient savoir si certaines modifications des cellules musculaires lisses vasculaires affectent la production et la dégradation de ces deux protéines. Et quelle est la relation avec l'épaississement de l'intima située à proximité de la face interne de l'artère?

Quelle est la relation entre le mode de vie et la rigidité artérielle?

On a de plus en plus d'éléments montrant que l'alimentation permet de modifier l'augmentation de la rigidité artérielle liée au vieillissement. Au fur et à mesure qu'on vieillit, la relation entre la rigidité et le chlorure de sodium (sel) s'accentue. La prochaine étape pourrait être la réalisation d'études interventionnelles destinées à déterminer si une diminution de la consommation de sel prévient ou ralentit la rigidification artérielle. Les indices d'une relation entre les modes de vie sédentaires et la rigidité plus importante des artères s'accumulent également. La prochaine étape ici pourrait être l'élaboration d'études prospectives longitudinales permettant de déterminer, quantitativement et qualitativement, les exercices à effectuer régulièrement qui sont les plus susceptibles de prévenir la rigidité.

Athérosclérose et rigidité : existe-t-il une relation?

Toutes deux augmentent avec l'âge, mais existe-t-il une relation biologique? On a émis l'hypothèse du déclenchement par la rigidité du processus menant à l'athérosclérose. Normalement, les cellules musculaires lisses vasculaires des artères se contractent et se relaxent constamment, conférant ainsi un tonus physiologique aux parois artérielles. La rigidité pourrait perturber ce processus. L'atteinte de l'état naturel des cellules musculaires lisses vasculaires pourrait être le facteur déclenchant leur migration vers la face interne de l'artère et qui conduit à l'athérosclérose. Cette hypothèse est actuellement à l'étude.

Pourquoi et comment la production de certaines protéines varie-t-elle avec l'âge?

Les scientifiques savent que la production de certaines protéines semble varier avec l'âge - par exemple, la pompe protéique qui élimine le calcium du liquide intérieur de la cellule après chaque contraction. Mais en quel endroit du processus survient le problème? Les gènes ne produisent pas constamment leurs protéines; ils doivent être activés. Comment se présente le message informant le gène qu'il doit activer le code de ses protéines? Ces signaux changent-ils avec l'âge ou la maladie? La représentation des voies de transmission des signaux est un autre problème important de la recherche en cardiologie.

Est-il possible et réalisable d'intervenir dans le processus du vieillissement normal pour prévenir les maladies?

Si les processus à l'œuvre au cours du vieillissement normal augmentent réellement le risque de maladie, pourrions-nous modifier ces processus avant qu'ils ne deviennent dangereux? Une telle intervention est déjà relativement courante : l'œstrogénothérapie substitutive administrée aux femmes ménopausées. On pense que celle-ci réduit le risque de maladie cardio-vasculaire et offre d'autres avantages, bien qu'elle puisse également comporter quelques risques. Mais qu'en est-il d'interventions destinées à empêcher le cœur de s'hypertrophier, les cellules de mourir, les artères de perdre leur compliance ou l'intima des parois artérielles de s'épaissir? Certains traitements pourraient consister simplement à changer de mode de vie - entamer un programme d'exercice physique, par exemple, pour prévenir la rigidification des artères. Plusieurs questions importantes sur l'exercice physique devront trouver une réponse au cours des prochaines décennies. Par exemple : quelle est la fréquence et la nature d'une activité physique efficace et quels sont les troubles qu'elle peut spécifiquement prévenir? D'autres interventions pourraient comporter l'administration de médicaments. Plus nous en savons sur les modifications que subissent les cellules et les molécules au cours du vieillissement et plus la possibilité est grande de trouver des médicaments ayant ces modifications pour cible. La thérapie génique peut également avoir pour cible des altérations cellulaires spécifiques et pourrait être un mode d'interférence avec le processus de vieillissement. Cependant, de nombreux mystères subsistent au niveau des cellules et des molécules. "Nous ne connaissons toujours pas les mécanismes exacts par lesquels le cœur passe de l'état d'adaptation à l'état d'insuffisance", dit Edward Lakatta. "Pourquoi un organe qui s'adaptait jusque là commence-t-il à se dégrader? C'est l'un des grands mystères qui restent à élucider". Sélection bibliographique Anversa P, Sonnenblick EH, Olivetti G, Meggs LG, and Capasso JM. Myocyte cell loss and myocyte cellular hyperplasia in the hypertrophied aging rat heart. Circulation Research 67:871-885, 1990. Lakatta EG. Cardiovascular regulatory mechanisms in advanced age. Physiological Reviews 73:413-467, 1993. Pauly RR, Passaniti A, Crow M, Kinsella JL, Papadopoulos N, Monticone R, Lakatta EG, and Martin GR. Experimental models which mimic the differentiation and dedifferentiation of vascular cells. Circulation 86 (Supplement III):III68-73, 1992.

Deux des cardiopathies les plus dévastatrices et fréquentes - l'insuffisance coronarienne et la crise cardiaque - sont des maladies ischémiques, c'est-à-dire dues à un manque d'oxygène. L'insuffisance coronarienne bloque les artères coronaires et réduit les apports d'oxygène au cœur. Une crise cardiaque se produit quand des myocytes du cœur meurent à la suite d'un manque d'oxygène. Une façon d'augmenter l'apport d'oxygène au cœur consiste à augmenter le nombre de petites artères, ou capillaires, apportant le sang au cœur. Le corps est capable de générer de nouveaux vaisseaux sanguins, un processus appelé angiogenèse, grâce à certains facteurs de croissance. Selon une nouvelle hypothèse particulièrement passionnante, si les facteurs de croissance pouvaient être produits en quantité accrue, ils pourraient stimuler la croissance de nouveaux capillaires et ces derniers pourraient réduire l'insuffisance coronarienne et prévenir les crises cardiaques. Dans le laboratoire de cardio-angéiologie du NIA, Maurizio Capogrossi expérimente différentes façons d'augmenter la production de ces facteurs de croissance par thérapie génique. Connaissant les gènes codant les facteurs de croisance, lui et ses collaborateurs ont découvert comment ajouter des copies de ces gènes au muscle cardiaque. Pour intégrer les gènes aux myocytes, ils ont développé des vecteurs spéciaux pour les gènes appelés vecteurs adénoviraux. Capogrossi et ses collaborateurs ont d'abord expérimenté les vecteurs adénoviraux dans des boîtes de culture. Là, les vecteurs transportant le gène ont effectivement induit la formation de structures pseudo-capillaires au sein de tissu musculaire cardiaque. Ensuite, ils ont essayé d'injecter les vecteurs chez des rats. Dans cette expérience, un des vecteurs a stimulé la croissance capillaire. La prochaine étape portera sur des animaux de plus grande taille. Si cette forme de thérapie génique parvient à stimuler la croissance capillaire, à réduire l'ischémie et à atténuer le retentissement des crises cardiaques chez les grands mammifères, les chercheurs commenceront à envisager la réalisation d'essais cliniques chez l'homme.