Inflammation des cellules musculaires lisses vasculaires induite par la rigidité de la matrice via l’axe Runx2-NLRP3 dans la maladie rénale chronique

Contexte académique

La maladie rénale chronique (Chronic Kidney Disease, CKD) est une pathologie fréquente à l’échelle mondiale qui entraîne non seulement une morbidité et mortalité élevées chez les patients, mais augmente également significativement le risque d’événements cardiovasculaires. Le durcissement artériel (arterial stiffening) est l’un des marqueurs des complications cardiovasculaires chez les patients atteints de MRC, se manifestant principalement par une augmentation de la rigidité artérielle et une diminution de l’élasticité vasculaire. Des études ont montré que le durcissement artériel est étroitement lié à une inflammation vasculaire de faible intensité, mais le rôle précis de la rigidité de la matrice extracellulaire (matrix stiffness) dans le déclenchement de cette inflammation reste encore mal compris. Par conséquent, explorer la relation causale entre le durcissement artériel et l’inflammation vasculaire, en particulier comment la rigidité de la matrice contrôle le phénotype inflammatoire des cellules musculaires lisses vasculaires (vascular smooth muscle cells, VSMCs), est devenu un sujet de recherche important.

Origine de l’article

Cet article a été réalisé par Zhiqing Li, Hao Wu, Fang Yao et d’autres chercheurs, membres de plusieurs institutions telles que Peking University (Université de Pékin), Fuwai Hospital Chinese Academy of Medical Sciences (Hôpital Fuwai de l’Académie chinoise des sciences médicales). L’étude a été publiée pour la première fois le 7 janvier 2025 dans la revue American Journal of Physiology-Cell Physiology, sous le titre « Runx2-NLRP3 axis orchestrates matrix stiffness-evoked vascular smooth muscle cell inflammation ».

Processus de recherche et résultats

1. Processus de recherche

a) Établissement du modèle animal et évaluation du durcissement artériel

L’étude a tout d’abord utilisé un modèle murin de CKD induit par l’adénine pour évaluer l’apparition du durcissement artériel et sa relation avec l’inflammation vasculaire. Les souris ont été divisées en groupe témoin et groupe CKD, puis la vitesse d’onde de pouls (pulse-wave velocity, PWV) a été mesurée aux 2e, 4e et 8e semaines pour évaluer la rigidité artérielle. En parallèle, l’accumulation de collagène et l’expression des marqueurs inflammatoires dans l’aorte ont été analysés par coloration Masson et immunofluorescence.

b) Impact de la rigidité de la matrice sur le phénotype inflammatoire des VSMCs

Pour étudier l’effet de la rigidité de la matrice sur le phénotype inflammatoire des VSMCs, l’équipe a cultivé des VSMCs primaires de rat sur des hydrogels de polyacrylamide recouverts de collagène et de différentes rigidités. La morphologie cellulaire a été évaluée par marquage F-actine, tandis que l’expression et la sécrétion des facteurs inflammatoires (tels que MCP-1, IL-6, IL-1β et IL-18) ont été détectées par PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR) et test ELISA.

c) Séquençage RNA et analyse bioinformatique

Pour explorer plus avant les mécanismes moléculaires par lesquels la rigidité de la matrice régule le phénotype inflammatoire des VSMCs, l’équipe a procédé au séquençage RNA (RNA-seq) des VSMCs cultivés sur des matrices rigides ou souples, suivie d’une analyse bioinformatique des gènes différentiellement exprimés (differentially expressed genes, DEGs). À l’aide de la base de données Chip-Atlas, les facteurs de transcription potentiellement impliqués dans cette régulation ont été identifiés.

d) Validation de la relation de régulation entre Runx2 et NLRP3

L’équipe a validé la régulation transcriptionnelle de NLRP3 par Runx2 grâce à des expériences de séquençage ChIP (chromatin immunoprecipitation sequencing, ChIP-seq) et de rapporteur luciférase. En outre, en utilisant des siRNA pour inhiber Runx2 ou NLRP3, ils ont évalué leur impact sur le phénotype inflammatoire des VSMCs induit par la rigidité de la matrice.

2. Résultats principaux

a) Le durcissement artériel précède l’inflammation vasculaire

Dans le modèle murin de CKD, la PWV augmentait de manière significative dès le stade précoce de la maladie (2 semaines), tandis que l’expression des marqueurs inflammatoires vasculaires (comme MCP-1, IL-6, IL-1β et IL-18) n’augmentait de manière significative qu’à la 8e semaine. Cela indique que le durcissement artériel précède l’inflammation vasculaire, suggérant que ce phénomène pourrait être la cause de l’inflammation.

b) La rigidité de la matrice induit un phénotype inflammatoire des VSMCs

L’augmentation de la rigidité de la matrice a modifié de manière significative la morphologie des VSMCs, les faisant passer d’un phénotype contractile à un phénotype synthétique. Parallèlement, la rigidité de la matrice a augmenté l’expression et la sécrétion des facteurs inflammatoires dans les VSMCs, indiquant que la rigidité de la matrice favorise l’inflammation vasculaire en régulant le phénotype inflammatoire des VSMCs.

c) Runx2 est le facteur de transcription clé régulant l’inflammation des VSMCs induite par la rigidité de la matrice

Le séquençage RNA et l’analyse bioinformatique ont révélé que Runx2 est le facteur de transcription clé régulant le phénotype inflammatoire des VSMCs induit par la rigidité de la matrice. La rigidité de la matrice a augmenté de manière significative l’expression de Runx2 et favorisé sa translocation nucléaire. L’inhibition de Runx2 a fortement réduit l’inflammation des VSMCs induite par la rigidité de la matrice.

d) NLRP3 est une cible aval de Runx2

Les expériences ChIP-seq et de rapporteur luciférase ont confirmé que Runx2 se lie directement à la région promotrice de NLRP3 et régule sa transcription. L’inhibition de NLRP3 ou l’utilisation de son inhibiteur spécifique MCC950 a réduit de manière significative l’inflammation des VSMCs induite par Runx2.

Conclusion et signification

Cette étude montre que, dans le modèle murin de CKD, le durcissement artériel précède l’inflammation vasculaire, et que la rigidité de la matrice induit la transition des VSMCs vers un phénotype inflammatoire via l’activation de l’axe Runx2-NLRP3, favorisant ainsi l’inflammation vasculaire. Cette découverte non seulement révèle la relation causale entre le durcissement artériel et l’inflammation vasculaire, mais fournit également de nouvelles cibles potentielles pour le traitement des complications cardiovasculaires liées à la MRC.

Points forts de l’étude

1. Première mise en évidence que le durcissement artériel précède l’inflammation vasculaire : L’étude, grâce à une analyse temporelle, clarifie la relation chronologique entre le durcissement artériel et l’inflammation vasculaire, offrant des indices importants pour les recherches mécanistiques ultérieures.
2. Découverte de l’axe Runx2-NLRP3 : Pour la première fois, l’étude montre que Runx2 régule directement NLRP3, médiant ainsi le phénotype inflammatoire des VSMCs induit par la rigidité de la matrice, offrant une nouvelle perspective pour comprendre les mécanismes moléculaires de l’inflammation vasculaire.
3. Mécanisme de régulation du phénotype inflammatoire des VSMCs par la rigidité de la matrice : Grâce à des techniques comme le séquençage RNA et le ChIP-seq, l’étude explique systématiquement comment la rigidité de la matrice contrôle le phénotype inflammatoire des VSMCs via l’axe Runx2-NLRP3, fournissant une base théorique pour le traitement des maladies cardiovasculaires liées à la MRC.

Autres informations importantes

L’équipe de recherche propose également des stratégies thérapeutiques futures, y compris l’utilisation d’inhibiteurs moléculaires ou de thérapies à base d’ARN ciblant Runx2 ou NLRP3 pour inhiber l’inflammation vasculaire chez les patients atteints de MRC. De plus, l’équipe prévoit de valider davantage ces découvertes sur des échantillons humains et d’explorer leur valeur clinique potentielle.