Mécanisme
Le plasminogène sert de zymogène qui initie la cascade fibrinolytique en se liant à la fibrine intacte via des domaines structurels au sein du plasminogène appelés domaines ‘kringle’. Structurellement, les domaines kringle sont de grandes boucles d’acides aminés stabilisées par des liaisons disulfure. Ces domaines kringle, présents dans plusieurs enzymes du système fibrinolytique, permettent la liaison du plasminogène aux résidus de lysine carboxy-terminaux et sont considérés comme la première étape de la fibrinolyse. La liaison du plasminogène est régulée dans les thrombi hémostatiques par l’élimination des groupes lysine carboxy-terminaux lorsque la fibrine se forme en présence de la thrombomoduline, qui est exprimée par les cellules endothéliales vasculaires. La thrombomoduline se lie à la thrombine et commence à générer la carboxypeptidase B qui, à son tour, clive les résidus lysine carboxy-terminaux libres. Cette étape de régulation empêche la lyse prématurée des caillots jouant un rôle hémostatique et limite l’activation du plasminogène sur les grands thrombi en formation active. Cependant, une fois que le plasminogène est lié à la fibrine, un changement de conformation se produit dans la structure du plasminogène augmentant la susceptibilité du plasminogène à l’activation.
Les études indiquent que le plasminogène existe sous trois formes conformationnelles distinctes, alpha, bêta et gamma. La conformation alpha est une conformation fermée et est la confirmation adaptée de manière prédominante lorsque le plasminogène circule. La conformation bêta, ou conformation semi-ouverte, se produit lorsque le plasminogène est lié à la fibrine intacte par l’intermédiaire d’un résidu de lysine carboxy-terminal, et enfin, la conformation gamma est décrite comme une conformation totalement ouverte et se produit lorsque le plasminogène est lié à deux résidus de lysine carboxy-terminaux. En outre, la littérature indique que le plasminogène circulant peut être modifié par des réactions d’hydrolyse qui servent à augmenter l’affinité de liaison du plasminogène à la fibrine. Ces formes conformationnelles et ces modifications permettent de réguler l’activation du plasminogène au niveau moléculaire.
L’activateur du plasminogène le plus actif physiologiquement est l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA), sa production et sa sécrétion proviennent principalement des cellules endothéliales. La libération endothéliale de tPA est déclenchée par de nombreux stimuli locaux, notamment la contrainte de cisaillement, l’activité de la thrombine, l’histamine et la bradykinine. Lorsqu’il est synthétisé, le tPA contient cinq domaines structurels, dont un domaine en doigt de fibronectine, deux domaines kringle, qui sont des homologues des structures kringle trouvées dans le plasminogène, un analogue du facteur de croissance épidermique et un domaine sérine protéase. La production du tPA se fait d’abord sous la forme d’une protéine à chaîne unique, et sous cette forme à chaîne unique, son affinité pour le plasminogène diminue. Une fois que le plasminogène a été produit, la plasmine fonctionne selon un mécanisme de rétroaction positive, clivant le tPA en sa forme à deux chaînes. Cette forme a une affinité 10 fois plus élevée pour convertir le plasminogène en plasmine et accélère le taux de conversion. Dans une lumière de brevet normale, le tPA reste supprimé par un excès molaire de son inhibiteur, l’inhibiteur de l’activateur du plasminogène-1 (PAI-1). En présence de fibrine, le plasminogène et le tPA peuvent tous deux se lier, l’effet inhibiteur du PAI-1, dépendant de la concentration, est perdu et le tPA est amené à une proximité suffisante pour cliver le plasminogène en plasmine active. Cette activation se produit par le clivage d’une liaison peptidique Arg-Val dans le plasminogène, ce qui donne naissance à la protéase active, la plasmine. Cet événement de clivage est l’étape d’activation similaire pour tous les différents activateurs du plasminogène, dont le tPA est le plus ubiquitaire.
L’activateur du plasminogène de type strokinase (uPA) est le deuxième activateur majeur du plasminogène et est connu pour avoir de nombreuses fonctions au-delà de son implication dans l’activation du plasminogène. Pour être protéolytiquement actif et participer à l’activation du plasminogène, l’uPA se lie à un récepteur de surface cellulaire sur l’endothélium vasculaire. Comme le tPA, l’uPA est sécrété sous une forme à une seule chaîne ayant une faible affinité pour le plasminogène, et comme le tPA, il existe une forme à deux chaînes plus active. Lorsque l’uPA à chaîne unique se lie à son récepteur sur la membrane cellulaire et que le plasminogène est lié à proximité par un résidu lysine carboxyterminal, les deux proenzymes peuvent s’activer mutuellement. Il est important de noter que, comparativement, l’activation du plasminogène par l’uPA joue un rôle mineur dans l’activation du plasminogène par rapport au tPA. Si l’uPA et le tPA sont les principaux activateurs du plasminogène, la littérature décrit plusieurs autres activateurs du plasminogène. Il s’agit notamment de la kallikréine, ainsi que du facteur XIa et du facteur XIIa. L’effet global de ces protéases sur la production totale de plasmine plasmatique est rapporté dans la littérature à environ 15%.
Une fois activée, des mécanismes existent dans le plasma pour dégrader la réponse de la plasmine. L’inhibition de la plasmine se produit par l’alpha-antiplasmine qui est un membre de la famille des protéines serpines, l’alpha-antiplasmine circule dans le plasma à une concentration relativement élevée pour inhiber l’activité de la plasmine. Parallèlement, des mécanismes existent pour diminuer l’activité du tPA et de l’uPA, ce qui est accompli par l’action de deux autres membres de la famille des sérotypes, l’inhibiteur de l’activateur du plasminogène-1(PAI-1) et l’inhibiteur de l’activateur du plasminogène-2 (PAI-2).
De nombreux types de cellules, notamment les cellules endothéliales et les plaquettes, libèrent du PAI-1 et du PAI-2 en réponse aux cytokines impliquées dans les cascades inflammatoires. Le PAI-1 est produit dans les cellules endothéliales. La synthèse est hautement régulée, et le PAI-1 produit est sous une forme active qui se dégrade rapidement en solution. On peut donc en conclure qu’après leur libération, le PAI-1 et le PAI-2 sont structurellement labiles et doivent être stabilisés. La stabilisation se fait par l’intermédiaire d’un composant circulant du plasma appelé vitronectine, le complexe vitronectine et PAI présente moins d’inactivation spontanée que le PAI-1 seul, le complexe fibronectine et PAI est ensuite stabilisé dans un mécanisme de verrouillage moléculaire par liaison avec des ligands qui limitent le centre structurel labile du PAI-1. Une fois stabilisés, le PAI-1 et le PAI-2 forment des complexes irréversibles aux sites de coupe du tPA et de l’uPA, les inhibant dans l’espace vasculaire. Des deux, le PAI-1 existe à une concentration plus élevée et est le plus physiologiquement actif comparé au PAI-2 et inhibe à la fois l’uPA et le tPA. Par comparaison, il a été démontré que le PAI-2 a un effet inhibiteur minimal sur le tPA et n’inhibe pas l’uPA. On pensait que les polymorphismes génétiques du PAI-1 contribuaient à la pathogenèse de la maladie athérosclérotique ; cependant, de récentes méta-analyses ne soutiennent pas cette contribution.
Des preuves plus récentes sont venues suggérer le rôle endocrinien que joue le tissu adipeux, et dans l’activation du plasminogène, un inhibiteur de l’activateur du plasminogène dérivé de l’adipose a été identifié. La production de l’inhibiteur de l’activateur du plasminogène dérivé de l’adipose augmente avec l’augmentation de la graisse corporelle viscérale totale, ce qui entraîne un effet inhibiteur croissant sur l’activation du plasminogène et conduit à une dérégulation de la fibrinolyse. On sait que le PAI-1 a des rôles autres que celui d’inhiber l’activation du plasminogène, et des preuves indiquent qu’il joue un rôle dans la stimulation du remodelage de la matrice extracellulaire, de l’adhésion cellulaire et de la motilité. La dérégulation de ces rôles aurait des implications dans la maladie fibrotique, les métastases néoplasiques et les complications gestationnelles.
En résumé, le plasminogène existe sous trois formes conformationnelles distinctes, qui confèrent une accessibilité différente au site activateur du plasminogène. L’activation peut se faire par l’intermédiaire de plusieurs enzymes catalytiques différentes, le tPA et l’uPA étant les plus importants sur le plan physiologique. L’activité de ces activateurs du plasminogène est régulée principalement par le PAI-1 et le PAI-2, tandis que la forme active du plasminogène, la plasmine, est inhibée par l’alpha-antiplasmine, une protéine serpine de la même classe que le PAI-1 et le PAI-2.
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