Oxygen modifies artery differentiation and network morphogenesis in the retinal vasculature

Il y a quelque temps, en lisant un des papiers signés par Vincent Fleury, « Flow regulates arterial-venous differentiation in the chick embryo yolk sac », je me demandais quelle est l’influence de la pression partielle d’O2 sur l’expression des gènes qui déterminent la différentiation des cellules endothéliales. Comme je suis confronté à un problème qui pourrait avoir à faire avec de la néovascularisation à des régions lésées, je suis parti du point opposé de celui que les mécanosensibles avancent, qui conduit à une conclusion qui me paraît hâtive : « Arterial-venous differentiation and patterning are controlled by hemodynamic forces, as shown by flow manipulation and in situ hybridization with arterial markers ephrinB2 and neuropilin 1, which show that expression of both mRNAs is not genetically determined but plastic and regulated by flow.« .

Pour répondre à ma question, liée à l’hypoxie (toujours à tenir compte des gradients chimiques que je suis), je me suis fait une biblio, dont je laisse ici un seul exemple.


Oxygen modifies artery differentiation and network morphogenesis in the retinal vasculature

Suzanne Claxton, Marcus Fruttiger

Developmental Dynamics 233:822-828, 2005

The mechanisms that control differentiation of immature blood vessels into either arteries or veins are not well understood. Because oxygen tension in arteries is higher than in veins, oxygen has the potential to be an instructive signal for artery/vein (AV) differentiation. We test this hypothesis by exposing newborn mice to moderate hypoxia (10% atmospheric oxygen) and studying AV differentiation in the developing retinal vasculature. Forming retinal arteries fail to express the artery-specific markers Delta-like 4 (Dll4) and EphrinB2 during hypoxia. However, other aspects of AV differentiation are retained such as high levels of alpha smooth muscle actin in arterial mural cells and vein-specific expression of the msr/apj gene. The capillary network between arteries and veins is denser, and capillaries expressing the venous marker msr/apj are found in territories normally occupied by arterial capillaries. Thus, it appears that high oxygen in arterial blood is required for arterial expression of Dll4 and EphrinB2, which could be involved in cell-cell repulsion pathways that dictate the normal segregation of arteries and veins.


Je viens de vérifier, le papier de le Noble et al et l’influence de la pression partielle de l’oxygène, y compris dans les vaisseaux qu’ils ont manipulé, n’a pas été examinée. Quelque chose me dit que l’élément du flux déterminant la différenciation des cellules endothéliales pourrait être la pression partielle de l’oxygène. Et non pas le flux per se.

Ca ne plairait pas aux partisans du mécanique, mais ça me va très bien.

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  1. #1 par vincent fleury le juin 9, 2008 - 4:25

    vous avez une drôle de mentalité, toujours à sens unique, mais pourquoi pas,
    je m’attendrais néanmoins à l’inverse : que l’hypoxie induise des battemenst de coeurs accélérés et que cela fasse des effets à travers, en fait, la modification de l’hémodynamique, et non l’inverse. Je ne vois pas très bien comment l’occlusion d’une veine ou d’une artère, ou la présence d’un obstacle, comme je fais couramment, pourrait modifier la pression partielle d’oxygène. Est-ce que les gens, dans l’article que vous citez, ont mesuré l’impact sur le shear stress, la pression transmurale etc., de l’hypoxie?

  2. #2 par Oldcola le juin 9, 2008 - 5:45

    In vitro, l’hypoxie n’induit rien de tel que des battements de coeur accélérés, mais par contre a des effets fort intéressants sur les cellules endothéliales et l’expression de certains marqueurs de différentiation. Qui semblent se superposer (au moins en grande partie) à ce qui est observé in vivo, surtout pendant une partie (précoce) du développement embryonnaire et dans certaines pathologies, dont une qui m’intéresse particulièrement.
    C’est d’autant plus marquant que l’inhibition de traduction des mRNA codant pour au moins HIF-1 reproduit les effets de l’hypoxie, en pression « normale » d’oxygène.

    Non, les effets mécaniques n’ont pas été étudiés dans le papier cité, ils ne le sont pas en règle générale, et c’est peut-être de là que vient le besoin de dire « en grande partie » pour la superposition des effets observés in vitro et in vivo.

  3. #3 par vincent fleury le juin 10, 2008 - 8:49

    Vous devriez lire la page de présentation de l’auteur du papier, Toshihiko Ogura:

    Introduction of Research
    Orchestration of differentiation, migration and re-assembly of cells is one of the most fundamental aspects of pattern formation of tissues and organs, including central nervous system. We thought that these coordinated behaviors of cells are regulated by a genetic program, in which pivotal genes regulate these steps in a tight and precise manner. This also implies that careful dissection of this genetic program and detailed analyses of functions of genes should help us to understand complicated morphogenesis of tissues and organs. Nonetheless, we have just come to a point to re-evaluate our approaches and to proceed to a new field, which has never been explored.

    Pattern formation, such as the Benard convection and the Taylor instability, is also extensively studied in physics and chemistry. In these cases, a homogenous group of molecules can form orderly patterns. In another case, oxidative and reductive states repeat in an oscillatory way, known as the (Belousov-Zhabotinsky) B-Z reaction. These indicate that autonomous mechanisms do exist even in developing embryos, some of which were already studied extensively by Turing and Meinhard.

    We have been exploring molecular mechanisms of pattern formation of vertebrate embryos, with central nervous system, limb bud and heart as model organs, and with several key transcription factors as our keen interest. Nonetheless, we have noticed that extensive analyses on the genetic programs are not sufficient for understanding thoroughly the dynamic pattern formation of developing embryos. Recently, we have identified that several proteins change their shapes and conformation in response to physical forces that are generated by cells, hereby such strains trigger next biochemical responses. We are now studying this novel mechanism to understand functional roles of physical forces generated by cells and sensed by cells.

    C’es drôle non?

  4. #4 par Oldcola le juin 10, 2008 - 8:58

    VF, je n’ai jamais dit que la mécanosensibilité ne joue pas un rôle, juste qu’elle est génétiquement déterminée 😉

  5. #5 par vincent fleury le juin 10, 2008 - 10:24

    In vitro, l’hypoxie n’induit rien de tel que des battements de coeur accélérés,

    vous êtes sûr? 10% de pression partielle d’Oxygène, ça doit correspondre à 5000m d’altitude. ça ne perturbe pas la fonction cardaque de l’embryon? ça m’étonne. Peut-être.

  6. #6 par Oldcola le juin 10, 2008 - 10:28

    in vitro, sur des cultures de cellules endothéliales, pas de battements de coeur, mais altération de l’expression des gènes quand même par l’hypoxie, oui, j’en suis sûr, pas que par la biblio 😉

  7. #7 par vincent fleury le juin 10, 2008 - 10:52

    vos dénigrements tombent encore à l’eau, si je comprends bien; nous on a fait des manips sur des oeufs ouverts, in vivo. Le papier que vous citez avec votre habituel ton narquois c’est du in vivo aussi. Dans nos manips la pression partielle d’oxygène est-ce qu’elle doit être autour dans l’air de l’incubateur. Le sac vitellin est directement en contact avec l’air, y peut pas être plus oxygéné que ça.
    je vous accorde volontiers que l’hypoxie a des tas d’effets sur la vasculogenèse, mais dans notre cas, c’est pas ça.
    maintenant quand on place des embryons dans 10% d’oxygène, comme dans le papier que vous citez, évidemment y’a des effets « d’hypoxie » mais aussi des effets indirects d’accélération du battement de coeur, ça me paraît vraiment basique comme idée. Si ça cause des problèmes à l’architecture des yeux, faut penser aussi à cet aspect, avant de dénigrer. Pourquoi vous ne tenez pas ce site dans votre laboratoire, que je puisse intervenir?

  8. #8 par Oldcola le juin 10, 2008 - 11:34

    Yep, je suis presque d’accord avec vous, pour les idées basiques 😉

    Tenir mon blog personnel dans un laboratoire universitaire ? Quelle idée saugrenue !

  9. #9 par vincent fleury le juin 10, 2008 - 11:48

    Evidemment, c’est plus facile de faire ce que vous faites à l’abri dans votre tannière; mais à 11h34 vous êtes où exactement?

  10. #10 par Oldcola le juin 10, 2008 - 12:03

    ? A l’abri sur le Net ? Merde !

    OK, c’est le dernier commentaire hors sujet qui passe, pour que ce soit clair que vous êtes hors sujet.

    J’ai eu la faiblesse de penser que la discussion aurait pu se calmer. Ce n’est pas le cas.

    Je regrette d’avoir laissé passer votre commentaire du « juin 9, 2008 à 4:25 » et votre nom passe à nouveau au « spam direct ».

    Avec mes compliments.

  1. Prise de bec, anonyme pour l’instant « Coffee and Sci(ence)
  2. cadre vertueux des laboratoires « Coffee and Sci(ence)
  3. Role of myocardial hypoxia in the remodeling of the embryonic avian cardiac outflow tract | Coffee and Sci(ence)

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