La biochimie cardiovasculaire explore les mécanismes moléculaires sous-jacents à l’athérosclérose, l’hypertension, l’insuffisance cardiaque et l’infarctus du myocarde. La compréhension de ces mécanismes est essentielle pour développer des stratégies préventives et thérapeutiques.

Athérosclérose

L’athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique de la paroi artérielle, initiée par un dysfonctionnement endothélial et entraînée par l’accumulation de lipides et les réponses immunitaires. Le processus commence lorsque les particules de LDL pénètrent dans l’endothélium et se retrouvent piégées dans l’espace sous-endothélial en se liant aux protéoglycanes. Les LDL retenus subissent une oxydation par les espèces réactives de l’oxygène produites par les cellules endothéliales et les macrophages.

Les LDL oxydés activent l’endothélium, induisant l’expression de molécules d’adhésion telles que VCAM-1 et ICAM-1 qui recrutent les monocytes circulants. Les monocytes se différencient en macrophages, qui absorbent les LDL oxydés par l’intermédiaire de récepteurs scavengers tels que SR-A et CD36. Contrairement à l’absorption médiée par le récepteur LDL, les récepteurs scavengers ne sont pas régulés négativement par l’accumulation de cholestérol, conduisant à la formation de cellules spumeuses. Les cellules spumeuses s’accumulent dans l’intima, formant des stries lipidiques, les lésions athéroscléreuses les plus précoces.

Progression de la plaque

Les cellules spumeuses produisent des cytokines inflammatoires incluant l’IL-1-bêta et le TNF-alpha, recrutant davantage de cellules immunitaires et favorisant la prolifération et la migration des cellules musculaires lisses de la media vers l’intima. Les cellules musculaires lisses synthétisent la matrice extracellulaire, créant une chape fibreuse au-dessus du noyau riche en lipides. Les plaques avancées contiennent un noyau nécrotique de cellules spumeuses mortes et de débris cellulaires, avec des chapes fibreuses minces qui sont sujettes à la rupture.

La rupture de la plaque expose le matériel thrombogène, déclenchant l’activation plaquettaire et la coagulation, conduisant à une thrombose aiguë. L’infarctus du myocarde ou l’accident vasculaire cérébral résulte lorsque le thrombus obstrue la lumière du vaisseau. Les plaques vulnérables sont caractérisées par un grand noyau nécrotique, une chape fibreuse mince et une infiltration dense de cellules inflammatoires.

Facteurs de risque biochimiques

Le LDL-cholestérol est lié de manière causale à l’athérosclérose. Chaque réduction de 1 mmol/L du LDL réduit les événements cardiovasculaires d’environ 20 %. Les petites particules de LDL denses sont particulièrement athérogènes car elles pénètrent plus facilement dans l’endothélium et sont plus susceptibles à l’oxydation. Le HDL-cholestérol est considéré comme protecteur car il assure le transport inverse du cholestérol et a des propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes.

La lipoprotéine A est une particule de type LDL avec une apolipoprotéine A supplémentaire qui est génétiquement déterminée et prédit indépendamment le risque cardiovasculaire. Les triglycérides élevés sont associés à un risque accru, en partie par l’intermédiaire des lipoprotéines remnants. Les niveaux d’homocystéine sont modifiables par la supplémentation en vitamines B, mais les essais cliniques n’ont pas montré de bénéfice cardiovasculaire à la réduction de l’homocystéine.

Infarctus du myocarde

L’infarctus aigu du myocarde résulte d’une ischémie myocardique prolongée, provoquant des lésions irréversibles et la mort cellulaire. La perte d’oxygène et de nutriments altère la phosphorylation oxydative, épuisant l’ATP et provoquant une crise métabolique. La glycolyse anaérobie produit du lactate, provoquant une acidose intracellulaire qui inhibe la fonction contractile.

L’homéostasie du calcium est perturbée. La réduction de l’ATP altère la recapture du calcium par le réticulum sarcoplasmique, et l’acidose réduit la sensibilité au calcium des myofilaments. L’influx calcique non contrôlé active les protéases et les phospholipases, endommageant les structures cellulaires. L’ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale libère le cytochrome c, déclenchant l’apoptose. La reperfusion, bien que nécessaire pour la sauvegarde tissulaire, provoque des lésions supplémentaires par le stress oxydatif et la surcharge calcique.

Biomarqueurs cardiaques

Les troponines cardiaques I et T sont les biomarqueurs préférés pour le diagnostic de l’infarctus du myocarde. Elles sont libérées des myocytes endommagés dans les 3 à 6 heures et restent élevées pendant 7 à 14 jours. Les dosages de troponine à haute sensibilité détectent de très faibles concentrations et améliorent le diagnostic précoce. La créatine kinase-MB est un marqueur alternatif, et les peptides natriurétiques tels que le BNP et le NT-proBNP sont des marqueurs de l’insuffisance cardiaque.

Insuffisance cardiaque

L’insuffisance cardiaque est un syndrome clinique où le cœur ne peut pas pomper suffisamment de sang pour répondre aux demandes métaboliques. Les modifications biochimiques comprennent l’activation du système nerveux sympathique et du système rénine-angiotensine-aldostérone, qui compensent initialement mais deviennent inadaptées. La norépinéphrine augmente la fréquence cardiaque et la contractilité mais provoque également l’hypertrophie et l’apoptose des myocytes. L’angiotensine II provoque une vasoconstriction, une rétention sodée et une fibrose myocardique. L’aldostérone favorise la fibrose et les anomalies électrolytiques.

Cibles médicamenteuses

Les statines inhibent l’HMG-CoA réductase, abaissant les LDL et réduisant les événements cardiovasculaires. Elles ont également des effets pléiotropiques incluant l’amélioration de la fonction endothéliale et la réduction de l’inflammation. Les antiplaquettaires tels que l’aspirine inhibent de manière irréversible la cyclooxygénase-1, réduisant la production de thromboxane A2 et l’agrégation plaquettaire. Les inhibiteurs du P2Y12 tels que le clopidogrel bloquent l’activation plaquettaire induite par l’ADP. Les inhibiteurs de l’ECA et les antagonistes des récepteurs de l’angiotensine réduisent la morbidité et la mortalité dans l’insuffisance cardiaque et l’hypertension.