Soutenance de thèse : Interaction entre les globules rouges et les cellules endothéliales due à une altération du glycocalyx : Relations avec les maladies - Min Jin (ECCEL)

Le sang est un fluide complexe qui circule à travers le système circulatoire sanguin, joue un rôle crucial dans le transport de nutriments et d'oxygène, tout en éliminant les déchets métaboliques.  Il est composé d'environ 55 % de plasma et 45 % de cellules sanguines, incluant les globules rouges (GRs), les globules blancs (GBs) et les plaquettes. Chaque composant a une fonction spécifique : le plasma transporte diverses substances, tandis que les GRs assurent le transport de l'oxygène.

Les GRs, les cellules sanguines les plus abondantes, influencent fortement le flux sanguin par leur capacité à se déformer et à s'agréger. En conditions normales, ils ont tendance à s'agréger linéaire et réversible à faible taux de cisaillement. Cependant, dans certaines pathologies comme le diabète et la pancréatite, des agrégats anormaux apparaissent même à des taux de cisaillement élevés, souvent influencées par des protéines plasmatiques (eg. fibrinogène) et par les propriétés des GRs. La surface des GRs est recouverte de glycolipides et de glycoprotéines formant le glycocalyx, dont l'altération est liée à une agrégation accrue dans de nombreuses maladies, pouvant causer des occlusions vasculaires.

Ce de glycocalyx est également présent sur l'endothélium vasculaire, jouant un rôle similaires dans la protection et la régulation des interactions cellulaires. L'endothélium, formé d'une monocouche de cellules endothéliales (CEs), sert de barrière essentielle entre les vaisseaux et les tissus. En conditions physiologiques, le glycocalyx des GRs et celui des CEs, chargés négativement, empêche l'adhésion excessive, évitant ainsi les occlusions. Cependant, dans des pathologies comme la septicémie, le COVID-19, ou le diabète, la perte ou l'altération du glycocalyx endothélial favorise l'adhésion des GRs à l'endothélium, entraînant des complications vasculaires. Comprendre les mécanismes de l'agrégation des GRs et de leur adhésion aux CEs est donc essentiel pour élucider leur rôle potentiel dans divers états pathologiques.

Dans cette étude, l'agrégation des GRs et leur adhésion aux CEs sont examinées par des techniques microfluidiques. Nous avons analysé l'agrégation des GRs dans trois conditions pathologiques: l'altération du glycocalyx induite par l'α-amylase pancréatique, la neuraminidase de Clostridium perfringens et le diabète. Les résultats soulignent le rôle crucial du glycocalyx de GR dans l'agrégation. La dégradation du glycocalyx par l'amylase ou la neuraminidase modifie significativement la taille, la forme et la stabilité des agrégats, conduisant à des complications vasculaires, notamment dans les pathologies caractérisées par une activité accrue de l'amylase ou de la neuraminidase, ou par une réduction des résidus d'acide sialique. En plus de l'étude sur l'altération du glycocalyx, des comparaisons systématiques entre le sang sain et celui de patients diabétiques sont réalisées pour identifier les facteurs potentiels d'agrégation anormale, en plus du fibrinogène seul. Nos résultats suggèrent que non seulement d'autres éléments plasmatiques (e.g. immunoglobuline) jouent un rôle clé, mais aussi la structure des GRs elle-même contribue à la formation d'agrégats anormaux. Un autre aspect de cette recherche concerne l'adhésion GR-CE. Cette étude préliminaire examine l'impact de l'altération du glycocalyx en utilisant l’ amylase et la  neuraminidase. Les résultats montrent une augmentation de l'adhésion GR-CE après traitement enzymatique, ce qui pourrait perturber la microcirculation et provoquer des complications vasculaires.

En conclusion, des systèmes microfluidiques ont été développés pour étudier l'agrégation des GRs et leur adhésion aux CEs in vitro. Notre travail met en lumière le rôle du glycocalyx et l'impact potentiel du plasma diabétique et des GRs sur ces processus, contribuant à une meilleure compréhension des occlusions liées à l'agrégation des GRs ou à leur adhésion après la dégradation du glycocalyx, notamment dans le diabète.