CELLULES ENDOTHÉLIALES: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE, TYPES, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Les cellules endothéliales sont des cellules métaboliquement actives appartenant à l'endothélium, les vaisseaux sanguins de la ligne unicellulaire interne. Cette couche cellulaire a des fonctions physiologiques importantes dans l'organisme, notamment en ce qui concerne le système circulatoire.

Le terme «endothélium» a été inventé par l'anatomiste suisse Wilhelm His en 1865 pour faire la distinction entre la couche interne des cavités corporelles et l'épithélium (qui est la couche externe).

Schéma d'une paroi de vaisseau sanguin montrant des cellules endothéliales (Source: Utilisateur: VS6507, via Wikimedia Commons)

La définition initiale utilisée par His incluait non seulement la couche cellulaire interne des vaisseaux sanguins, mais également les vaisseaux lymphatiques et les cavités mésothéliales. Cependant, peu de temps après, cette définition a été réduite uniquement au système vasculaire sanguin et lymphatique.

La localisation stratégique de ces cellules leur permet d'agir comme une interface directe entre les composants du sang (ou lymphe) et les tissus, ce qui les rend indispensables à la régulation de nombreux processus physiologiques liés au système vasculaire.

Parmi ces processus figurent le maintien de la fluidité sanguine et la prévention de la formation de thrombus, ainsi que la régulation du transport de fluides et de solutés tels que les hormones, les facteurs protéiques et d'autres macromolécules.

Le fait que l'endothélium remplisse des fonctions complexes dans le corps des animaux implique que ses cellules sont sensibles à différentes maladies, qui présentent un grand intérêt pour différents chercheurs.

caractéristiques

La surface occupée par les cellules endothéliales dans le corps d'un humain adulte peut s'étendre sur plus de 3 000 mètres carrés et peser plus de 700 g.

Cette couche cellulaire, considérée comme un «organe» largement distribué dans tout l'organisme, est chargée de recevoir et de traduire les signaux moléculaires transportés dans le sang vers les tissus, orchestrant un grand nombre de phénomènes essentiels au fonctionnement de tout l'organisme.

Une caractéristique des cellules endothéliales est qu'elles, et leurs noyaux, sont alignés de telle sorte qu'ils «regardent» dans la même direction que le flux sanguin qui passe à travers les conduits où ils se trouvent.

Les cellules endothéliales sont très hétérogènes, et cela a à voir avec le fait que les vaisseaux sanguins et lymphatiques sont répartis dans tout le corps, exposés à une grande variété de micro-environnements différents, qui imposent des conditions à chaque endothélium particulier.

Ces microenvironnements vasculaires peuvent affecter de manière significative les caractéristiques épigénétiques des cellules endothéliales, entraînant des processus de différenciation distincts.

Cela a été démontré par l'étude des modèles d'expression génique spécifiques aux tissus, grâce auxquels l'incroyable capacité de ces cellules à s'adapter, à la fois en nombre et en disposition, aux exigences locales où elles se trouvent a été prouvée.

Signalisation

L'endothélium est un centre de traitement du signal sophistiqué qui contrôle pratiquement toutes les fonctions cardiovasculaires. La particularité de ce système sensoriel est que chaque cellule endothéliale est capable de détecter différents types de signaux et de générer différents types de réponses.

C'est peut-être ce qui permet à cet organe très particulier d'exercer des fonctions de régulation sur la pression artérielle et le débit et la distribution du sang, en plus de contrôler la prolifération cellulaire et la migration dans les parois des vaisseaux sanguins.

Génération

Le système vasculaire est le premier système organique à se développer dans le corps d'un embryon animal. Au cours du processus de gastrulation, l'épithélium embryonnaire s'invagine à travers la fente primitive et c'est alors que les cellules mésodermiques sont induites.

Les cellules progénitrices des cellules endothéliales se différencient du tissu mésodermique, par un processus qui semble indépendant de la gastrulation. Ces cellules résident dans la moelle osseuse en association étroite avec les cellules hématopoïétiques.

Les cellules progénitrices sont appelées angioblastes et / ou hémangioblastes. Cependant, d'autres lignées cellulaires corporelles peuvent être "transdifférenciées" en cellules épithéliales et vice versa.

Les angioblastes sont définis comme des cellules qui ont le potentiel de se différencier en cellules endothéliales, mais ne possèdent pas les marqueurs moléculaires caractéristiques et n'ont pas formé de "lumière" (ces marqueurs apparaissent lors de la différenciation).

Le taux de différenciation et de prolifération des cellules endothéliales est extrêmement élevé pendant le développement embryonnaire et pendant le développement postnatal, mais il diminue considérablement chez l'adulte.

L'identité des cellules épithéliales est généralement vérifiée en étudiant la présence ou l'expression de protéines ou d'ARN messagers spécifiques, bien que ces «marqueurs» puissent souvent être partagés avec d'autres lignées cellulaires.

Différenciation des cellules progénitrices

Les cellules progénitrices des cellules endothéliales peuvent provenir de la moelle osseuse, mais ne peuvent pas être immédiatement incorporées dans les parois vasculaires internes (endothélium).

Différents auteurs ont montré que ces cellules sont dirigées vers ou sont regroupées dans des sites de néovascularisation active, différant en réponse à des processus ischémiques (manque d'oxygène ou de circulation sanguine), traumatisme vasculaire, croissance tumorale, ou autres.

Prolifération

Les cellules endothéliales présentes dans le système vasculaire maintiennent la capacité de se diviser et de se déplacer. De nouveaux vaisseaux sanguins se forment grâce à la prolifération de cellules endothéliales préexistantes et cela se produit à la fois dans les tissus embryonnaires (lors de la croissance) et dans les tissus adultes (pour le remodelage ou la reconstruction tissulaire).

Apoptose

L'apoptose, ou mort cellulaire programmée, est un processus normal qui se produit dans pratiquement toutes les cellules des organismes vivants et qui comporte diverses fonctions physiologiques.

Elle se caractérise par la condensation du cytoplasme et du noyau, par le rétrécissement des cellules et par l'exposition, à la surface cellulaire, de molécules spécifiques pour la phagocytose. Au cours de ce processus, il y a aussi la dégradation de la chromatine (ADN chromosomique) et la déformation de la membrane plasmique.

La mort cellulaire programmée peut être déclenchée, dans les cellules endothéliales, par différents stimuli et facteurs moléculaires. Cela a des implications importantes pour l'hémostase (prévention des fuites de sang liquide).

Un tel processus est essentiel dans le remodelage, la régression et l'angiogenèse (formation de nouveaux vaisseaux sanguins). Puisqu'elle peut affecter l'intégrité et la fonction de l'endothélium vasculaire, l'apoptose endothéliale peut contribuer à la pathogenèse d'une grande variété de maladies humaines.

Des expériences in vivo suggèrent que ces pathologies peuvent inclure l'artériosclérose, l'insuffisance cardiaque congénitale, la rétinopathie diabétique, l'emphysème, la sclérodermie, la drépanocytose, le lupus érythémateux disséminé ou le purpura thrombocytopénique thrombotique, entre autres.

Où les trouve-t-on?

Les cellules endothéliales, comme leur nom l'indique, se trouvent dans les différents types d'endothélium qui tapissent la surface interne des vaisseaux sanguins et lymphatiques.

Dans l'endothélium vasculaire sanguin, par exemple, les cellules endothéliales des veines et des artères forment une couche cellulaire ininterrompue, où les cellules sont reliées entre elles par des jonctions serrées.

Structure

Loin d'être collectivement identiques, les cellules endothéliales peuvent être considérées comme un gigantesque consortium d'entreprises différentes, chacune avec sa propre identité.

Le long des branches vasculaires, la forme des cellules endothéliales varie considérablement. En outre, il peut y avoir des différences phénotypiques considérables entre les cellules appartenant à différents segments du même système vasculaire, organe ou type de vaisseau.

Malgré cette affirmation, il s'agit généralement de cellules plates, qui peuvent être «potelées» ou cuboïdes dans les veinules endothéliales.

Son épaisseur varie de moins de 0,1 μm dans les veines et capillaires à 1 μm dans l'artère de l'aorte, et sa structure est remodelée en réponse à de multiples facteurs, en particulier la soi-disant «contrainte de cisaillement hémodynamique».

La longueur des cellules endothéliales diffère en ce qui concerne leur emplacement anatomique, car il a été rapporté que, dans les vaisseaux sanguins des rats, les cellules endothéliales aortiques sont allongées et minces, tandis que dans les artères pulmonaires, elles sont plus courtes et plus rondes.

Ainsi, comme de nombreuses autres cellules du corps, les cellules endothéliales sont recouvertes d'un revêtement de protéines et de sucres appelé glycocalyx, qui est une partie fondamentale de la barrière vasculaire et a une épaisseur comprise entre 0,1 et 1 micron.

Cette "région" extracellulaire est activement produite par les cellules endothéliales et occupe l'espace entre le sang et les cellules en circulation. Il a été démontré qu'il avait des fonctions à la fois dans la protection vasculaire et dans la régulation cellulaire et les mécanismes hémostatiques.

Structure subcellulaire

L'espace intracellulaire des cellules endothéliales est rempli de vésicules recouvertes de clathrine, de corps multivésiculaires et de lysosomes, qui sont essentiels pour les voies de transport moléculaire endocytaire.

Les lysosomes sont responsables de la dégradation et du recyclage des macromolécules qui leur sont dirigées par endocytose. Ce processus peut également se produire à la surface cellulaire, dans le complexe de Golgi et dans le réticulum endoplasmique.

Ces cellules sont également riches en cavéoles, qui sont des vésicules en forme de flacon associées à la membrane plasmique et sont généralement ouvertes du côté luminal ou peuvent être libres dans le cytosol. L'abondance de ces structures dépend du type d'épithélium considéré.

Les types

Les cellules endothéliales peuvent avoir des phénotypes très différents, qui sont régulés par l'endroit où ils se trouvent et le moment de leur développement. C'est pour cette raison que de nombreux auteurs considèrent que celles-ci sont très hétérogènes, car elles varient non seulement en termes de structure, mais aussi de fonction.

L'endothélium peut être classé comme continu ou discontinu. L'endothélium continu, à son tour, peut être fenêtré ou non fenêtré. Les fenestras sont une sorte de "pores" intracellulaires qui s'étendent sur toute l'épaisseur cellulaire.

L'endothélium continu non fenêtré forme la paroi interne des artères, des veines et des capillaires du cerveau, de la peau, du cœur et des poumons.

L'épithélium fenêtré continu, en revanche, est courant dans les zones caractérisées par une filtration et un transport transendothélial élevés (capillaires des glandes exocrines et endocrines, muqueuses gastriques et intestinales, glomérules et tubules rénaux).

Certains lits vasculaires sinusoïdaux et une partie du tissu hépatique sont enrichis en endothélium discontinu.

Caractéristiques

L'endothélium a d'importantes fonctions physiologiques, y compris le contrôle du tonus vasomoteur, le trafic des cellules sanguines, l'équilibre hémostatique, la perméabilité, la prolifération et la survie et l'immunité innées et adaptatives.

D'un point de vue fonctionnel, les cellules endothéliales ont un travail de division fondamental. Habituellement, ceux-ci sont dans un état de "quiescence", car ils ne sont pas actifs du point de vue prolifératif (leur demi-vie peut être supérieure à 1 an).

Leurs fonctions générales et celles de l'endothélium qu'elles constituent peuvent être divisées en: perméabilité, trafic de cellules sanguines et hémostase.

Fonctions de trafic cellulaire et de perméabilité

L'endothélium est une structure semi-perméable, car elle doit permettre le transport de différents solutés et fluides vers et depuis le sang. Dans des conditions normales, le flux de et vers le sang à travers l'endothélium est continu, où l'endothélium des capillaires participe principalement.

Une partie de la fonction de perméabilité de l'endothélium capillaire est de permettre le passage des leucocytes et de certains médiateurs inflammatoires à travers les vaisseaux, ce qui est réalisé par l'expression de molécules et de chimioattractants dans les cellules endothéliales.

Par conséquent, le transport des leucocytes du sang vers les tissus sous-jacents implique des cascades d'adhésion en plusieurs étapes comprenant l'adhésion initiale, le roulement, l'arrêt et la transmigration, se produisant presque exclusivement dans les veinules post-capillaires.

Grâce à leur participation au trafic cellulaire, les cellules endothéliales sont impliquées dans les processus de cicatrisation et d'inflammation, où elles participent à la formation de nouveaux vaisseaux à partir de vaisseaux préexistants. C'est un processus essentiel pour la réparation des tissus.

Fonctions de l'hémostase

L'endothélium participe au maintien du sang, de l'état fluide et à la promotion de la formation limitée de caillots lorsqu'il y a atteinte à l'intégrité des parois vasculaires.

Les cellules endothéliales expriment des facteurs qui inhibent ou favorisent la coagulation (anticoagulants et coagulants), en fonction des signaux spécifiques qu'elles reçoivent tout au long de la vie.

Si ces cellules n'étaient pas aussi physiologiquement et structurellement plastiques qu'elles le sont, la croissance et la réparation des tissus corporels ne seraient pas possibles.

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