L'endothélium est constitué d'une seule couche de cellules endothéliales squameuses, formant la paroi interne du système circulatoire. Il présente différents degrés de perméabilité selon la physiologie de l'organe, car il agit comme une barrière entre les vaisseaux et les tissus. Ainsi, les cellules endothéliales jouent un rôle important dans le transport des fluides entre les vaisseaux et les tissus, l'angiogenèse, la réparation des tissus, le trafic hormonal et la réponse inflammatoire (Michiels C, 2003). La vascularisation et l’apport élevé de nutriments à l’intérieur font également de l’endothélium un site idéal pour les tumeurs. En laboratoire, ces cellules peuvent facilement être cultivées sous forme monocouche 2D ou dans un système de culture 3D (sphéroïde ou organoïdes) pour une structure cellulaire complète qui imite l’état natif.

Pathologie

L'altération de la fonction endothéliale est considérée comme un indicateur important de maladies vasculaires, telles que l'athérosclérose, l'hypertension et la thrombose (He et al, 2017., Gimbrone et García-Cardeña, 2016). En plus des maladies coronariennes, le dysfonctionnement endothélial constitue un signe précoce de maladies auto-immunes telles que la polyarthrite rhumatoïde et le lupus. Bien que la muqueuse endothéliale offre une protection, elle est vulnérable à certains agents pathogènes entrants tels que le virus de l'herpès associé au sarcome de Kaposi (KSHV), souvent lié à des tumeurs telles que le sarcome de Kaposi et le lymphome primaire d'épanchement (Ojala et al, 2014).

Les cellules endothéliales sont ancrées aux tissus via la membrane basale ; une fine feuille de matrice extracellulaire. Généralement, lorsque les cellules sont retirées pour des cultures monocouches, elles perdent le contact avec la membrane basale, ce qui entraîne des comportements cellulaires différents de ceux de leur environnement d'origine, produisant ainsi des données intraduisibles pour les études pharmacologiques. Par conséquent, de nombreux efforts ont été déployés pour optimiser les systèmes de culture 3D de cellules endothéliales dans des contextes physiologiques et pathologiques (Heiss et al, 2015).

Sphéroïdes de cellules endothéliales

Les sphéroïdes sont constitués d'agrégats de cellules auto-assemblés capables de développer des composants clés nécessaires à une croissance spatiale physiologiquement pertinente ainsi qu'à des interactions cellule-cellule, ce qui en fait un excellent choix en tant que système de modèle 3D. À cette fin, les cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HuVEC) sont utilisées dans des cultures sphéroïdes pour étudier la fonction des cellules endothéliales, l'angiogenèse et les interactions avec les agents pathogènes (Finkenzeller et al, 2009., Heiss et al, 2015).

Les cellules endothéliales immortalisées provenant de cellules HUVEC (cellules HuARLT) sont couramment utilisées pour étudier les états des cellules tumorales dans le sarcome de Kaposi (Lipps et al, 2017). Ces deux types de cellules peuvent être cultivés efficacement sous forme de sphéroïde dans des attaches ultra faibles U-bottom Plaques dotées d'un revêtement polymère spécialisé offrant un système peu coûteux et hautement reproductible, applicable aux études physiologiques ainsi qu'aux analyses à haut débit.

Les progrès récents concernant les modèles d'organoïdes vascularisés et d'organoïdes de vaisseaux sanguins favorisent également leur utilisation dans des formats multipuits à grande échelle. Par exemple, les systèmes à 96 puits et autres plaques multipuits permettent d'améliorer la reproductibilité, de créer des cultures parallèles et de prendre en charge l'imagerie à haut débit ou le criblage de médicaments (9).

Références

1. Michiels C (2003) Fonctions des cellules endothéliales. J Cell Physiol 196(3):430-443. est ce que je:10.1002/jcp.10333

2. He L, Huang X, Kanisicak O et al. Les cellules endothéliales préexistantes assurent la médiation de la néovascularisation cardiaque après une blessure. J Clin Invest. 2017;127(8):2968-2981. est ce que je:10.1172/JCI93868

3. Gimbrone MA Jr, García-Cardeña G. Dysfonctionnement des cellules endothéliales et pathobiologie de l'athérosclérose. Circ Rés. 2016;118(4):620-636. est ce que je:10.1161/CIRCRESAHA.115.306301

4. Ojala PM, Schulz TF (2014) Manipulation des cellules endothéliales par KSHV : implications pour l'angiogenèse et la différenciation vasculaire aberrante. Biol du cancer du séminum. est ce que je:10.1016/j.semcancer. 2014.01.008

5. Finkenzeller, G., Graner, S., Kirkpatrick, CJ, Fuchs, S. et Stark, GB (2009). Potentiel vasculogène in vivo altéré des cellules progénitrices endothéliales par rapport aux cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine dans un modèle d'implantation basé sur des sphéroïdes. Prolifération cellulaire, 42(4), 498-505. https://doi.org/10.1111/j.1365-2184.2009.00610.x

6. Heiss M, Hellström M, Kalén M, May T, Weber H, Hecker M, Augustin HG, Korff T. Les sphéroïdes de cellules endothéliales comme outil polyvalent pour étudier l'angiogenèse in vitro. FASEB J. juillet 2015;29(7):3076-84. est ce que je : 10.1096/fj.14-267633. Publication en ligne du 2015 avril 9. PMID : 25857554.

7. Lipps, C., Badar, M., Butueva, M. et al. Le statut de prolifération définit les propriétés fonctionnelles des cellules endothéliales. Cellule. Mol. Sciences de la vie. 74, 1319-1333 (2017). https://doi.org/10.1007/s00018-016-2417-5

8. TriggleChris R., Samuel Samson Mathews, Ravishankar Shalini, MareiIsra, Arunachalam Gnanapragasam et Ding Hong. L’endothélium : influençant le muscle lisse vasculaire de plusieurs manières. Revue canadienne de physiologie et pharmacologie. 90(6) : 713-738. (2012) https://doi.org/10.1139/y2012-073

Skowronek D., Pilz RA, Saenko VV, Mellinger L., Singer D., Ribback S., Weise A., Claaßen K., Büttner C., Brockmann EM, Hübner CA, Aung T., Haerteis S., Bekeschus S., Ekici AB, Felbor U. et Rath M. Différenciation à haut débit d'organoïdes de vaisseaux sanguins humains : mise en évidence de fonctions communes et distinctes des protéines impliquées dans les malformations caverneuses cérébrales. Angiogenesis. 28(3) : 32. (2025) https://doi.org/10.1007/s10456-025-09985-5