Une étude, dont les résultats intitulés «ATP Release by Red Blood Cells under Flow: Model and Simulations» ont été publiés dans la revue Biophysical Journal, a permis de modéliser la libération de l’ATP (Adénosine Triphosphate) par les globules rouges, en accord avec des expériences réalisées à Harvard.

 
Soulignons tout d'abord que «la compréhension des mécanismes de la signalisation biochimique, omniprésente dans le réseau vasculaire, est essentielle pour la conception de thérapies adaptées aux pathologies cardiovasculaires». Concrètement, alors que «le réseau vasculaire est un siège fascinant de signalisation biochimique, dans lequel participent différents types de cellules, tels les globules rouges, globules blancs, et les cellules endothéliales (qui tapissent les faces internes des vaisseaux sanguins)», une altération de cette signalisation «est à l’origine de multiples dysfonctionnements menant à des pathologies».

Cependant, comme «une compréhension fine de ce problème nécessite une modélisation et simulation complexe mettant en jeu l’écoulement sanguin, son interaction avec l’endothélium et les réactions et transport des éléments biochimiques mis en jeu», cette modélisation essentielle est longtemps restée un défi majeur à relever. L'étude ici présentée l'a relevé effectivement en illustrant ce travail par l'exemple de «la libération de l’ATP (la source majeure d’énergie de l’organisme) par les globules rouges».

En effet, les globules rouges, qui «sont communément connus comme des cargos d’oxygène», transportent également l’ATP, puisque, par exemple en cas de manque d’oxygène, «l’ATP est libérée par les globules rouges pour entrainer une vasodilatation et donc augmenter le flux sanguin». D'ailleurs, «une chute de libération d’ATP par les globules rouges est associée à des pathologies comme le diabète de type II et la fibrose kystique (maladie génétique qui touche principalement les poumons et le système digestif)».

Jusqu'ici «la modélisation des mécanismes mis en jeu» lors de «la libération de l’ATP par les globules rouges», qui «est un processus impliquant un changement de conformation de protéines membranaires» était restée à l'état de projet. Dans ce contexte, l'étude ici présentée propose «un modèle de libération qui met en jeu deux mécanismes».

Le premier mécanisme «consiste en l’existence d’un seuil en contraintes hydrodynamiques dû à l’écoulement sanguin ressenti par les globules rouges, qui induit un changement de conformation d’une protéine membranaire permettant la libération locale de l’ATP», tandis que le second «est relié à la déformation des globules rouges»: plus précisément, «si la courbure membranaire de ceux-ci dépasse une valeur critique, des défauts sont créés dans le réseau d’actine sous-jacent, lesquels s’agrègent sur une autre protéine stimulant à son tour la libération de l’ATP».

La résolution numérique de ce modèle par la méthode 'Boltzmann sur réseau' (*), a permis d'obtenir un bel accord «entre le modèle et des résultats issus d’expériences récentes in vitro réalisées à l’Université de Harvard». En outre, «cette étude met en lumière le rôle important joué par les bifurcations du réseau vasculaire qui amplifient fortement la libération de l’ATP».

Au bout du compte, «ce travail ouvre de nombreuses perspectives pour la simulation systématique mettant en jeu les écoulements sanguins et la signalisation biochimique dans les réseaux vasculaires». En particulier, il devrait aider «à comprendre comment la signalisation biochimique est impliquée dans des pathologies cardiovasculaires» (il peut, par exemple, «élucider la question de comment la distribution de l’ATP est altérée dans les réseaux vasculaires de patients atteints de diabète»), et, de ce fait, permettre de «mieux guider les recherches en vue de la mise au point de thérapies appropriées».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

(*) Méthode de Boltzmann sur réseau