Collatéraux coronaires

D’importants facteurs de risque de maladie cardiovasculaire (MCV) ont été identifiés, mais ils n’expliquent pas pourquoi certains patients atteints d’athérosclérose deviennent symptomatiques et présentent une maladie symptomatique récurrente, et d’autres non. Outre l’étendue de l’athérosclérose coronarienne (entre autres facteurs), la sensibilité des organes aux épisodes d’ischémie est probablement importante. Un organe peut être moins sensible aux épisodes d’ischémie s’il est alimenté par un flux sanguin suffisant par des vaisseaux collatéraux bien développés. Malheureusement, certains organes ou même certains individus ne semblent pas avoir de vaisseaux collatéraux bien développés, s’ils sont développés du tout. À l’heure actuelle, il n’est pas clair pourquoi il existe des différences entre les individus dans leur capacité à développer une circulation collatérale suffisante. Le potentiel des individus à développer une circulation collatérale coronaire a jusqu’à présent été largement négligé, mais peut jouer un rôle majeur dans la détermination de la vulnérabilité myocardique.

Dans le présent article, nous proposons pourquoi les garanties coronaires sont importantes et pourquoi ce potentiel individuel de développer des garanties devrait être considéré comme un indicateur supplémentaire de vulnérabilité cardiaque. En outre, nous examinons les déterminants qui jouent un rôle dans l’apport sanguin coronaire collatéral.

Circulation collatérale coronaire: Connaissances actuelles

Les collatérales coronaires, ou « dérivations naturelles”, sont des connexions anastomotiques sans lit capillaire intermédiaire entre des parties d’une même artère coronaire et entre différentes artères coronaires (Figure 1).1 La circulation collatérale offre potentiellement une source alternative importante d’approvisionnement en sang lorsque le vaisseau d’origine ne fournit pas suffisamment de sang.2 L’élargissement rapide des garanties peut même éviter l’infarctus du myocarde transmural (IM) et la mort chez les patients symptomatiques.3 Dès 1956, Baroldi et al4 ont démontré la présence à la naissance de collatéraux principalement en forme de tire-bouchon dans les cœurs humains normaux, avec un diamètre de lumière de 20 à 350 µm et des longueurs allant de 1 ou 2 cm à 4 ou 5 cm. Dans les cœurs présentant des résultats typiques de maladie coronarienne à l’autopsie, le nombre de collatéraux coronaires a été augmenté, notamment dans les cas avec des antécédents d’obstruction coronarienne lentement évoluée.4 Zones avasculaires ont été trouvées dans les infarctus aigu du myocarde. Baroldi et al4 ont suggéré que la circulation collatérale coronaire fonctionnelle résulte de l’évolution hypertrophique des vaisseaux, présents dans les cœurs normaux. En effet, en 1964, Fulton et al5 ont montré que plus l’histoire de l’angine est longue, plus le nombre de collatéraux coronaires de gros calibre à l’examen post-mortem est important. Lorsque les mesures du diamètre de la lumière ont été traduites en capacité de flux sanguin, l’importance fonctionnelle de quelques grands canaux était écrasante par rapport à un grand nombre de petits canaux. Depuis lors, de nombreuses recherches ont été effectuées dans le but de comprendre les mécanismes de la croissance des vaisseaux collatéraux: vasculogenèse, angiogenèse et artériogenèse.6-12la vasculogenèse fait référence aux événements initiaux de la croissance vasculaire, au cours desquels les précurseurs de cellules endothéliales (angioblastes) migrent vers des emplacements discrets, se différencient in situ et s’assemblent en cordons endothéliaux solides, formant plus tard un plexus avec des tubes endocardiques.10 Le terme angiogenèse était autrefois utilisé pour décrire la formation de nouveaux capillaires par germination à partir de veinules post-capillaires préexistantes.9 Actuellement, l’angiogenèse est considérée comme la croissance, l’expansion et le remodelage ultérieurs de ces vaisseaux primitifs en un réseau vasculaire complexe et mature.10 Enfin, l’artériogenèse fait référence à la transformation des artérioles (collatérales) préexistantes en artères collatérales fonctionnelles (musculaires), lors de l’ajout d’un manteau musculaire épais, concomitant à l’acquisition de propriétés viscoélastiques et vasomotrices.10

Facteurs de risque, Facteurs déclencheurs et Vulnérabilité myocardique

Facteurs de risque de MCV

On en sait beaucoup sur la pathogenèse de l’athérosclérose13 et sur les facteurs de risque d’initiation et de progression du trouble.14 Facteurs fortement associés aux MCV comprennent (entre autres) l’âge, le sexe masculin, le tabagisme, un taux de cholestérol sérique élevé, un métabolisme des glucides perturbé et une pression artérielle élevée.15 Ces connaissances sont cependant insuffisantes pour prédire de manière adéquate l’initiation et la progression des MCV et l’apparition de (nouveaux) symptômes ischémiques. La prévention secondaire vise la détection et le traitement de ces facteurs de risque, afin de ralentir la progression du processus athérosclérotique et de prévenir de nouvelles morbidité et mortalité.16 Pourtant, la plupart des patients présentant une MCV symptomatique présentent des niveaux similaires de facteurs de risque traditionnels et tous souffrent plus ou moins d’athérosclérose.17

Probablement, outre l’étendue de l’athérosclérose coronarienne, la sensibilité des organes aux épisodes d’ischémie est importante. Par conséquent, d’autres facteurs peuvent également jouer un rôle: notamment, la présence d’une circulation collatérale. Un organe peut être moins sensible aux épisodes d’ischémie s’il est alimenté par un flux sanguin suffisant par des vaisseaux collatéraux bien développés. Les collatéraux coronaires peuvent ainsi protéger le cœur et prévenir les événements cardiaques ischémiques.

Facteurs déclencheurs

En 1986, Oliver18 avait introduit un schéma résumant les déterminants les plus importants de la survenue d’événements cardiovasculaires en présence d’athérosclérose: athérosclérose coronarienne, facteurs déclencheurs et vulnérabilité myocardique (Figure 2).18 La présence d’athérosclérose ou d’un myocarde vulnérable en soi ne doit pas nécessairement entraîner la survenue d’événements symptomatiques. À ce stade, les facteurs déclencheurs peuvent jouer un rôle important. Les facteurs déclencheurs sont des facteurs qui favorisent l’occlusion rapide des vaisseaux artériels déjà compromis par l’athérosclérose, « déclenchant » ainsi des réductions soudaines du flux coronaire et de l’ischémie.18 Bien que cela soit particulièrement évident pour les maladies coronariennes, cela s’appliquera probablement également à la survenue d’événements ischémiques dans d’autres lits vasculaires, tels que le cerveau. Le concept de facteurs déclencheurs est d’une importance vitale pour comprendre la phase finale de la MCV athérosclérotique, lorsqu’elle passe d’une maladie asymptomatique à une maladie symptomatique — une phase dans laquelle la thrombose est centrale.14 La rupture de plaque avec thrombose superposée est la principale cause de syndromes coronariens aigus, y compris l’angor instable, l’IM et la mort cardiaque subite.19 De nombreux facteurs mécaniques et biologiques sont impliqués dans la détermination de la stabilité de la plaque et dans le processus conduisant à la rupture de la plaque, y compris (entre autres) l’architecture de la plaque (épaisseur de la coiffe fibreuse, emplacement du noyau lipidique), les forces mécaniques (contrainte de cisaillement, déformation répétitive), la biologie de la matrice extracellulaire (synthèse et dégradation) et l’inflammation.20 Récemment, Moons et al19 ont montré que le facteur tissulaire, un puissant initiateur de la cascade de coagulation, peut jouer un rôle clé dans la détermination de la thrombogénicité de la plaque.

En plus des facteurs thrombogènes, d’autres candidats peuvent agir comme facteurs déclencheurs, bien qu’ils puissent éventuellement affecter également la thrombogenèse, tels que l’activité du système nerveux sympathique, les hormones vasoactives, le tabagisme et le stress psychosocial.14,21

Vulnérabilité myocardique

Le concept de sensibilité myocardique aux épisodes d’ischémie dus à une réduction du débit coronaire est tout aussi important. L’épisode ischémique doit dépasser une valeur seuil spécifique en durée ou en gravité, afin de produire des événements cliniques tels que l’IM soudain ou même la mort cardiaque subite. Cette valeur seuil dépend de la sensibilité du myocarde à l’ischémie, qui est déterminée par (entre autres facteurs) son niveau de protection — par exemple, par la présence d’une circulation collatérale.

À l’heure actuelle, il existe peu de méthodes pour mesurer simplement la sensibilité du myocarde à l’ischémie due à une réduction soudaine, partielle ou complète de l’apport sanguin.18,17 Les facteurs importants dont il a été démontré qu’ils affectent négativement la vulnérabilité myocardique comprennent l’hypertrophie ventriculaire gauche (HVG), l’insuffisance cardiaque diastolique et l’IM antérieur. Ces conditions sont fréquemment présentes chez les personnes âgées.14,22 La présence de LVH prédispose à l’ischémie via plusieurs mécanismes.23 Il y a une croissance coronaire inadéquate par rapport à la masse musculaire, ce qui entraîne une diminution de la densité capillaire. L’épaisseur de paroi accrue augmente la distance épicardique–endocardique, ce qui entraîne une perte transmurale plus importante de la pression de perfusion sous-endocardique et une pression de perfusion sous-endocardique plus faible. Le remodelage coronaire se produit avec une épaisseur médiale accrue et une fibrose périvasculaire. Il en résulte une altération du tonus de repos vasculaire coronaire et une capacité limitée à augmenter la perfusion myocardique et le flux coronaire, ainsi qu’une augmentation de la demande en oxygène en réponse au stress. Un cercle vicieux est créé, dans lequel LVH prédispose à l’ischémie, l’ischémie provoque une altération exagérée de la relaxation dans le cœur avec LVH, ce qui aggrave à son tour la gravité de l’ischémie sous-endocardique.23

D’autres facteurs qui affectent la vulnérabilité du myocarde comprennent le tabagisme, l’insuffisance rénale chronique, le diabète sucré, l’hypertension systémique, la cardiomyopathie restrictive (le plus souvent l’amylose), la sténose valvulaire aortique et la cardiomyopathie hypertrophique.22

Déterminants de la circulation collatérale coronaire

Ischémie myocardique

Une ischémie myocardique récurrente et sévère est supposée stimuler le développement de la circulation collatérale coronaire.2 Takeshita et al24 ont suggéré que les collatéraux coronaires se développent en réponse à une ischémie myocardique intermittente et que ces collatéraux sont conservés même s’ils sont fermés au repos, afin d’offrir une fonction immédiate sur l’occlusion aiguë de l’artère coronaire, après le recrutement. En effet, Herlitz et al25 ont montré que les patients atteints d’angine de poitrine chronique (AP) avant un IM aigu présentaient des infarctus plus petits par rapport aux patients atteints d’AP de courte durée avant un IM aigu. Ils avaient cependant un taux de mortalité à 1 an plus élevé et un risque de réinfarction plus élevé. Cela reflète probablement une maladie coronarienne plus étendue (CAD) chez ces patients, avec un risque plus élevé de décès. En outre, le fait que les patients atteints de PA chronique aient des infarctus plus petits pourrait les laisser avec une plus grande zone à risque, et donc ils seraient plus susceptibles de développer une réinfarction.25 L’ischémie myocardique, en soi, peut être un stimulus suffisant pour induire le développement collatéral coronaire, éventuellement par des signaux biochimiques, y compris la libération de facteurs de croissance angiogéniques.2 L’exposition à de faibles niveaux d’oxygène, in vitro et in vivo, induit une accumulation d’ARNm du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF).10 De nombreux autres gènes impliqués directement ou indirectement dans l’angiogenèse sont également régulés à la hausse en réponse à l’hypoxie — entre autres, les récepteurs VEGF et le facteur de croissance transformant (TGF)-β. Un complexe transcriptionnel, composé de facteurs inductibles de l’hypoxie, sert à augmenter l’expression de plusieurs des gènes impliqués dans l’angiogenèse et la survie cellulaire.10 Cependant, la croissance des artères collatérales par artériogenèse ne dépend pas de l’ischémie.8,11 Artères collatérales se développent dans les tissus non hypoxiques. Alors que l’angiogenèse est induite par l’hypoxie, l’artériogenèse est induite par une augmentation du stress de cisaillement. Les chimiokines et les facteurs de croissance impliqués dans les deux processus diffèrent également. Les facteurs induisant l’angiogenèse (entre autres, le TGF-α, le VEGF et le facteur de croissance des fibroblastes basiques) induisent la prolifération des cellules endothéliales, tandis que les facteurs stimulant l’artériogenèse (entre autres, le TGF-β, le facteur stimulant les colonies de granulocytes-macrophages et le b-FGF) induisent également la prolifération des cellules musculaires lisses.11

Gradient de pression et Contraintes de cisaillement

Le processus d’artériogenèse est médié mécaniquement par une augmentation des contraintes de cisaillement.11 Par exemple, en cas de sténose hémodynamiquement pertinente d’une artère principale d’alimentation, un gradient de pression est créé et des artères collatérales sont recrutées. En raison de la diminution de la pression artérielle distale de la sténose, le flux sanguin est redistribué à travers les artérioles préexistantes qui relient maintenant une zone à haute pression à une zone à basse pression.2,11 Il en résulte une vitesse d’écoulement accrue et donc une contrainte de cisaillement accrue dans les artères collatérales préexistantes, ce qui entraîne une activation marquée de l’endothélium, une régulation à la hausse des molécules d’adhésion cellulaire et une adhérence accrue des monocytes, qui se transforment en macrophages. Par la suite, plusieurs changements morphologiques et un remodelage vasculaire se produisent.11,10

Facteurs de croissance

Différents facteurs de croissance et chimiokines sont impliqués dans l’angiogenèse et l’artériogenèse.11,10 Ceux-ci incluent le VEGF, le TGF-α et le facteur de croissance des fibroblastes acides (a-FGF) dans l’angiogenèse; et le GM-CSF, la protéine chimioattractante monocytaire-1 (MCP-1) et le TGF-β dans l’artériogenèse. Certains facteurs de croissance jouent un rôle dans les deux processus: par exemple, le b-FGF et le PDGF (facteur de croissance dérivé des plaquettes).11,10 Dans le tissu ischémique, une expression accrue de plusieurs facteurs angiogéniques et de leurs récepteurs a été démontrée.10 Inversement, une altération de la circulation collatérale dans le diabète, l’hyperlipidémie et le vieillissement a été associée à une expression réduite des facteurs angiogéniques.26 Plusieurs études ont rapporté des niveaux accrus de facteurs angiogéniques circulants chez des patients présentant une cardiopathie ischémique, un accident vasculaire cérébral ou une ischémie des membres, probablement en réponse à une ischémie tissulaire et à une lésion.12 Enfin, Sasayama et al2 ont observé que les mastocytes sont associés à la néovascularisation en augmentant la migration des cellules endothéliales comme événement le plus précoce de la formation d’un germe capillaire. Ils ont même proposé de traiter les cardiopathies ischémiques avec des médicaments (héparine) pour favoriser le développement de la circulation collatérale coronaire. Depuis lors, ce concept d’angiogenèse thérapeutique et d’artériogenèse a attiré beaucoup d’attention.11 Des résultats intéressants ont récemment été publiés sur l’angiogenèse thérapeutique dans la maladie artérielle périphérique en améliorant le développement collatéral par l’administration de facteurs de croissance angiogéniques.27,28 Dans les cardiopathies ischémiques, les premières études, utilisant des protéines recombinantes ou des gènes codant pour les facteurs de croissance vasculaire, ont montré des résultats encourageants avec une amélioration clinique et ont suggéré une légère amélioration de la perfusion myocardique dans la zone traitée. Cependant, les essais ultérieurs n’ont pas démontré l’effet du traitement.11,12

Circulation collatérale et pronostic

Les collatérales coronaires peuvent aider à protéger le myocarde chez les patients atteints de CAD. Ils limitent l’ischémie myocardique lors de l’occlusion coronarienne chez les patients.29 Fukai et al30 ont constaté que des collatéraux coronaires bien développés peuvent minimiser la zone de l’infarctus et prédire la présence d’un myocarde viable chez les patients ayant des antécédents d’IM antéroseptal. Sabia et al31 ont démontré que le myocarde peut rester viable pendant une période prolongée chez les patients présentant un IM aigu récent et une artère coronaire occlusive liée à un infarctus en présence de collatéraux. La viabilité myocardique semblait être associée à la présence d’un flux sanguin collatéral coronaire dans le lit de l’infarctus. En cas d’IM aigu, la présence de collatéraux coronaires peut prolonger la période de temps disponible jusqu’à une reperfusion coronaire réussie.32,33

La circulation collatérale peut être visualisée par angiographie coronaire.34 Le degré de remplissage collatéral lors de l’angiographie a été lié à la PA et à l’étendue de l’IM antérieur chez les patients atteints de CAD.29,30 De même, le degré de remplissage collatéral pourrait prédire la présence d’un myocarde viable résiduel chez les patients atteints d’un ancien IM.30 Cependant, les études dans lesquelles l’étendue et la fonction collatérales sont étudiées en tant que déterminants pronostiques du résultat vasculaire ne sont guère disponibles. Ce n’est que récemment que Antoniucci et al35 ont publié une étude sur l’importance des preuves angiographiques préintervention de la circulation collatérale coronarienne chez les patients atteints d’IM aigu ayant subi une angioplastie primaire ou un stenting dans les 6 heures suivant l’apparition des symptômes. À 6 mois, le taux de mortalité était plus faible chez les patients présentant une circulation collatérale coronaire que chez les patients sans collatérales, sans effets évidents sur les résultats cliniques.35

Cependant, cette étude ne prend en compte que la présence de collatéraux coronaires chez les patients atteints d’IM aigu. De plus, la durée du suivi était plutôt courte. De toute évidence, des études de point final cardiovasculaire avec un suivi à long terme sont nécessaires, dans lesquelles l’étendue et la fonction collatérales sont étudiées en tant que déterminants pronostiques des résultats vasculaires chez les patients atteints d’athérosclérose significative.

Nous postulons que le potentiel des individus à développer des garanties devrait être considéré comme un indicateur supplémentaire de la vulnérabilité cardiaque. La capacité à développer des collatéraux est susceptible de fournir une réponse importante à la maladie occlusive vasculaire et de déterminer en partie la gravité des lésions tissulaires ischémiques.

Conclusion

Le potentiel des individus à développer une circulation collatérale coronaire est souvent négligé, mais il est potentiellement d’une importance majeure dans la vulnérabilité myocardique. Des collatéraux coronaires bien développés peuvent aider à protéger le myocarde de l’infarctus pendant les épisodes d’ischémie et peuvent prolonger le nombre limité de précieuses « heures d’or” depuis le début d’un infarctus aigu du myocarde jusqu’à une reperfusion coronaire réussie. Des résultats prometteurs ont récemment été publiés sur la thérapie génique dans les MCV en favorisant le développement collatéral par l’administration de facteurs de croissance angiogéniques. Néanmoins, des études de point final cardiovasculaire avec suivi à long terme, dans lesquelles l’étendue et la fonction collatérales sont étudiées en tant que déterminants pronostiques du résultat vasculaire, sont nécessaires pour déterminer la position des collatéraux dans les mécanismes conduisant à des événements ischémiques chez les patients atteints d’athérosclérose significative. Cela peut indiquer de nouvelles opportunités pour la prévention des récidives chez les patients souffrant de CAD ou pour la prévention des événements chez les patients atteints d’athérosclérose coronarienne avancée.

Notes de bas de page