22 Juil Installés à la naissance : Les vaisseaux sanguins se souviennent de leurs origines

Les vaisseaux sanguins issus des vaisseaux lymphatiques sont adaptés à des fonctions spécifiques.

Nos origines familiales ont tendance à façonner notre avenir à bien des égards. Une étude de l’Institut Weizmann des sciences, publiée dans Nature, montre qu’il en va de même pour les vaisseaux sanguins. Les chercheurs ont découvert que les vaisseaux sanguins se forment à partir de progéniteurs inattendus et ont montré que cette origine inhabituelle détermine la fonction future des vaisseaux.

« Nous avons découvert que les vaisseaux sanguins doivent provenir de la bonne source pour fonctionner correctement – c’est comme s’ils se souvenaient d’où ils venaient », explique le professeur Karina Yaniv, chef d’équipe.

Les vaisseaux sanguins qui alimentent les différents organes varient considérablement d’un organe à l’autre. Par exemple, comme les reins effectuent une filtration, les parois de leurs vaisseaux sanguins comportent de petits trous qui permettent le passage efficace des substances. Dans le cerveau, les mêmes parois sont presque hermétiques, assurant un blocage protecteur connu sous le nom de barrière hémato-encéphalique. Les parois des vaisseaux sanguins des poumons sont adaptées à une autre tâche, celle de faciliter les échanges gazeux.

Trav Safriel, Dr. Rudra N. Das, Prof. Karina Yaniv et Yaara Tevet

Malgré l’importance vitale du système vasculaire, la façon dont ces différences entre les différents vaisseaux sanguins se produisent est encore mal comprise. Jusqu’à présent, on savait que ces vaisseaux provenaient de deux sources : les vaisseaux sanguins existants ou les cellules progénitrices qui mûrissent et se différencient pour former les parois des vaisseaux. Dans cette nouvelle étude, le Dr Rudra N. Das, stagiaire postdoctoral, qui travaille dans le laboratoire du Prof. Yaniv au sein du département d’immunologie et de biologie régénérative, a découvert que les vaisseaux sanguins peuvent se développer à partir d’une source inconnue jusqu’alors : les vaisseaux lymphatiques. Cette troisième sorte a été révélée chez des poissons zèbres transgéniques dont les cellules ont été marquées avec des marqueurs fluorescents nouvellement établis qui permettent le traçage.

Cellules formant l’os (rouge) et vaisseaux lymphatiques (vert) dans une nageoire de poisson zèbre en croissance

« On savait que les vaisseaux sanguins pouvaient donner naissance à des vaisseaux lymphatiques, mais nous avons montré pour la première fois que le processus inverse pouvait également se produire au cours du développement et de la croissance tous deux normaux », explique le Dr. Das. En suivant la croissance des nageoires sur le corps d’un poisson zèbre juvénile, le Dr. Das a constaté qu’avant même que les os ne soient formés, les premières structures à émerger dans une nageoire étaient des vaisseaux lymphatiques. Certains de ces vaisseaux ont ensuite perdu leurs caractéristiques, se transformant en vaisseaux sanguins.

Cela semblait être un gaspillage inexplicable : Pourquoi les vaisseaux sanguins des nageoires n’avaient-ils pas simplement poussé à partir d’un gros vaisseau sanguin voisin ? Le Dr. Das et ses collègues ont fourni une explication en analysant des poissons zèbres mutants dépourvus de vaisseaux lymphatiques. Ils ont constaté que lorsque les vaisseaux lymphatiques étaient absents, les vaisseaux sanguins poussaient dans les nageoires en croissance de ces mutants en se ramifiant à partir de vaisseaux sanguins existants et proches. Il est toutefois surprenant de constater que, dans ce cas, les nageoires se développent anormalement, avec des os mal formés et des hémorragies internes. Une comparaison a révélé que chez les poissons mutants, un nombre excessif de globules rouges pénétraient dans les vaisseaux sanguins nouvellement formés dans les nageoires, alors que chez les poissons normaux dont les vaisseaux sanguins sont dérivés de la lymphe, cette entrée était contrôlée et limitée.

La rareté des globules rouges a apparemment créé des conditions de faible teneur en oxygène connues pour favoriser un développement osseux bien ordonné. Chez le poisson mutant, en revanche, un excès de globules rouges a perturbé ces conditions, ce qui pourrait bien expliquer les anomalies observées. En d’autres termes, seuls les vaisseaux sanguins qui étaient à l’origine des vaisseaux lymphatiques étaient parfaitement adaptés à leur fonction spécialisée – dans ce cas, le développement correct des nageoires.

Étant donné que le poisson zèbre, contrairement aux mammifères, présente une remarquable capacité de régénération de la plupart de ses organes, le Dr. Das et ses collègues ont entrepris d’étudier la façon dont une nageoire repousse après une blessure. Ils ont constaté que l’ensemble du processus qu’ils avaient observé au cours du développement des nageoires se répétait lors de sa régénération – à savoir que les vaisseaux lymphatiques se développaient d’abord, et que ce n’est que plus tard qu’ils se transformaient en vaisseaux sanguins. « Cette découverte conforte l’idée que la création de vaisseaux sanguins à partir de différents types de cellules n’est pas un hasard – elle répond aux besoins de l’organisme », explique le Dr. Das.

Les résultats de l’étude sont susceptibles de s’appliquer à d’autres vertébrés que le poisson zèbre, y compris l’homme. « Dans les études antérieures, ce que nous découvrions chez les poissons était généralement valable pour les mammifères aussi », explique le Prof. Yaniv.

Elle ajoute : « Sur un plan plus général, nous avons démontré un lien entre la ‘biographie’ d’une cellule de vaisseau sanguin et sa fonction dans l’organisme adulte. Nous avons montré que l’identité d’une cellule est façonnée non seulement par son lieu de ‘résidence’, ou par les types de signaux qu’elle reçoit des tissus environnants, mais aussi par l’identité de ses ‘parents' ».

Cellule de vaisseau lymphatique d’une nageoire d’un jeune poisson zèbre (en haut en bleu) donnant naissance à un réseau de vaisseaux sanguins dans cette nageoire une fois adulte

L’étude pourrait ouvrir de nouvelles voies de recherche en médecine et en études du développement humain. Elle pourrait, par exemple, aider à clarifier la fonction de la vascularisation spécialisée du placenta humain qui permet l’établissement d’un environnement à faible teneur en oxygène pour le développement de l’embryon. Elle pourrait également contribuer à la lutte contre les maladies courantes : Les crises cardiaques pourraient être plus faciles à prévenir et à traiter si l’on identifie les caractéristiques particulières des vaisseaux coronaires du cœur ; de nouvelles thérapies pourraient être mises au point pour priver le cancer de son approvisionnement en sang si l’on sait comment cet approvisionnement se produit exactement ; et le fait de savoir comment les vaisseaux sanguins du cerveau deviennent imperméables pourrait permettre d’administrer plus efficacement les médicaments aux tissus cérébraux. Dans une autre direction cruciale encore, les résultats pourraient avoir une application dans l’ingénierie tissulaire, en aidant à fournir à chaque tissu le type de vaisseau dont il a besoin.

Le professeur Yaniv, dont le laboratoire est spécialisé dans l’étude du système lymphatique, se sent particulièrement conforté par le nouveau rôle que l’étude a révélé pour les vaisseaux lymphatiques : « Ils sont généralement considérés comme les parents pauvres des vaisseaux sanguins, mais c’est peut-être tout le contraire. Ils pourraient en fait prendre le dessus dans de nombreux cas. »