Oxyde nitrique et vasodilatation hypoxique

Umbrello, M., Dyson, A., Feelisch, M. and Singer, M. (2013) The key role of nitric oxide in hypoxia: hypoxic vasodilation and energy supply-demand matching (REV1) Antioxidants and Redox Signaling 19, 1690-1710

(voir l'abstract ici)

Lorsque, dans un tissu, la fourniture énergétique ne répond plus aux besoins, une hypoxie s’installe. Il s’agit d’une réelle menace. L’hypoxie peut aboutir à la mort cellulaire, et à l’insuffisance fonctionnelle de tel ou tel organe.

Cependant, dans l’organisme, lorsque, pour une raison ou pour une autre, la concentration artérielle en oxygène commence à baisser, une réaction salutaire se produit. Elle comporte un accroissement du flux sanguin. Connue sous le nom de «vasodilatation hypoxique», la réaction favorise l’approvisionnement en oxygène.

On sait qu’en cas d’hypoxie, l’oxyde nitrique NO joue un rôle majeur. Il permet, en effet,

- d’augmenter les apports en oxygène, grâce à la vasodilatation  induite,

- de diminuer également la consommation d’oxygène, par une action spécifique sur les mitochondries.

Les auteurs [Milan, Londres et Southampton] proposent une revue synthétique, assez complexe, sur le sujet.

En cas d’hypoxie, l’oxyde nitrique NO agit de multiples manières:

1) Dans la mitochondrie, il entre en compétition avec l’oxygène, sur la cytochrome c oxydase [CcO] [NO reduces mitochondrial metabolic demand by competing with O2 at CcO].

2) Sur la membrane cellulaire, il augmente l’expression et l’activité des perméases du glucose, ou glucose transporteurs [GLUT carriers]. Dans le cytoplasme, il limite la synthèse de glycogène et inhibe l’activité de la pyruvate déshydrogénase [PDH]: d’où, au total, une plus grande disponibilité de la cellule en glucose.

3) Activant la guanylate cyclase soluble [sGC], il augmente la synthèse de guanosine monophosphate cyclique [cGMP].

a)   Dans les cellules musculaires lisses des vaisseaux, la guanosine monophosphate cyclique [cGMP] module les activités de la kinase et de la phosphatase des chaînes légères de la myosine [myosine light chain kinase (MLCK) – myosine light chain phosphatase (MLCP)]. Cette modulation se traduit par une moindre phosphorylation de la myosine; d’où finalement une vasodilatation [(cGMP), in turn, modulates MLCK and MLCP activities, resulting in less phosphorylation of myosin and, eventually, vasorelaxation].

b)  La guanosine monophosphate cyclique [cGMP] intervient également en ouvrant les canaux potassiques membranaires. Hyperpolarisant la membrane cellulaire, la sortie des ions K+ réduit le tonus vasculaire [NO can also cause vasodilation via cGMP-mediated opening of calcium-sensitive (KCa) and ATP-sensitive (KATP) potassium channels. When these ion channels open, the outward efflux of K+ hyperpolarizes the plasma membrane, reducing vascular tone].

 

4) L’oxyde nitrique NO active enfin les canaux ioniques indépendamment de la cGMP, en réagissant directement avec le groupement thiol des cystéines, d’où une S-nitrosylation [NO may also activate those ion channels in a cGMP-independent manner through direct S-nitrosylation of cysteine (SH) residues].

 

Comme on le voit, en cas d’hypoxie, l’effet de l’augmentation des teneurs en oxyde nitrique NO est triple. L’augmentation des teneurs en oxyde nitrique permet:  

- de réduire la consommation en oxygène,

- d’amplifier la production d’ATP provenant de la glycolyse

- d’induire une vasodilatation, qui accroît l’approvisionnement en oxygène et en nutriments

 

[The net effects of an increase in NO levels are reduced consumption of oxygen, increased glycolytic ATP production, and vasodilation that increases the supply of oxygen and nutrients].

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