UROLOGIE FONDAMENTALE ET TRANSLATIONNELLE

Modèle expérimental de relaxation des muscles lisses du corps caverneux humain

Rommel P. RegadasI; Maria E. A. MoraesII; Francisco J. C. MesquitaI; Joao B. G. CerqueiraI; Lucio F. Gonzaga-SilvaI

Idépartement de chirurgie, École de médecine, Université fédérale de Ceara, Fortaleza, Ceara, Brésil
Iidépartement de Pharmacologie, École de médecine, Université fédérale de Ceara, Fortaleza, Ceara, Brésil

Correspondance

RÉSUMÉ

Objet: Décrire une technique de prélèvement en bloc du corps caverneux, de l’artère caverneuse et de l’urètre à partir de donneurs d’organes transplantés et des expériences de contraction-relaxation avec le muscle lisse du corps caverneux.
Matériaux et méthodes: Le corps caverneux a été disséqué jusqu’au point de fixation avec le pénis crus. Un segment de 3 cm (corps caverneux et urètre) a été isolé et placé dans un tampon de transport stérile glacé. Sous grossissement, l’artère caverneuse a été disséquée. Ainsi, des fragments de 2 cm d’artère caverneuse et de corps caverneux ont été obtenus. Des bandes de 3 x 3 x 8 mm3 ont ensuite été montées verticalement dans un dispositif de bain d’organe isolé. Les contractions ont été mesurées isométriquement avec un transducteur de déplacement de force Narco-Biosystems (modèle F-60, Narco-Biosystems, Houston, TX, États-Unis) et enregistrées sur un polygraphe de modèle de bureau Narco-Biosystems à 4 canaux.
Résultats: La phényléphrine (1 µm) a été utilisée pour induire des contractions toniques dans le corps caverneux (tension de 3 à 5 g) et l’artère caverneuse (tension de 0,5 à 1 g) jusqu’à atteindre un plateau. Après la précontraction, des relaxants musculaires lisses ont été utilisés pour produire des courbes de relaxation-réponse (10-12M à 10-4 M). Le nitroprussiate de sodium a été utilisé comme contrôle de relaxation.
Conclusion: La technique de récolte et le modèle de contraction-relaxation des muscles lisses décrits dans cette étude se sont révélés être des instruments utiles dans la recherche de nouveaux médicaments pour le traitement de la dysfonction érectile humaine.

Mots clés: pénis; artère caverneuse; érection pénienne; expérimental; dysfonction érectile

INTRODUCTION

La dysfonction érectile (ED) affecte environ 150 millions de personnes dans le monde. La prévalence de la dysfonction érectile au Brésil est élevée: plus de 40% des hommes brésiliens âgés de 40 à 70 ans souffrent de dysfonction érectile et plus d’un million de nouveaux cas sont enregistrés chaque année 1,2.

Bien que les inhibiteurs de la phosphodiestérase de type 5 (PDE-5) aient révolutionné le traitement de la dysfonction érectile, de nombreux patients, principalement ceux présentant un dysfonctionnement endothélial (56% des cas), ne bénéficient pas de cette forme de thérapie 3.

Actuellement, de nombreuses études sont menées en utilisant des donneurs d’oxyde nitrique (NO), des activateurs de guanylyl cyclase (isoformes intracellulaires solubles et isoformes membranaires), des agonistes des canaux ioniques et des inhibiteurs de la RhoA-kinase afin de formuler de nouveaux médicaments avec différents mécanismes d’action pour traiter cette population de patients 4,5.

La grande majorité de ces études utilisent des corpus caverneux de rats et de lapins en raison de la difficulté d’obtenir des échantillons de tissus humains 5-7. Cependant, à notre service d’urologie, des études expérimentales sur la dysfonction érectile sont en cours depuis 2004 en utilisant du tissu caverneux humain provenant de donneurs d’organes.

Le but de la présente étude était de fournir une description détaillée de la technique utilisée pour la récolte en bloc du corps caverneux, de l’artère caverneuse et de l’urètre des donneurs d’organes transplantés et des méthodes utilisées dans les expériences de contraction-relaxation avec le muscle lisse du corps caverneux.

MATÉRIAUX ET MÉTHODES

Tous les protocoles d’étude ont déjà été approuvés par le Comité d’Éthique de la Recherche sur des Sujets Humains de l’Université Fédérale du Ceará et par le Comité National d’Éthique de la Recherche du Ministère Brésilien de la Santé.

Suite à l’autorisation de la famille, le corps caverneux humain a été obtenu auprès de donneurs de cadavres (<40 ans) lors d’une intervention chirurgicale pour une transplantation d’organes.

Après ablation du cœur, du foie et des reins et par la même incision (pubien xiphoïde), le corps caverneux a été localisé au-dessus de la symphyse pubienne par approche hypodermique numérique. Le corps caverneux a été disséqué jusqu’au point de fixation avec le ramus ischiopubique (pénis crus) (Figure 1).

Un segment de 3 cm comprenant le corps caverneux et l’urètre a été isolé en bloc (Figure 2). Aucune incision externe supplémentaire n’a été pratiquée à la fin de la procédure. Par la suite, les tissus ont été placés dans un tampon de transport stérile glacé (solution de Collins) et traités dans l’heure qui a suivi la collecte.

Les échantillons ont été traités sous grossissement stéréoscopique. L’artère caverneuse entière au centre du corps caverneux a été disséquée et isolée des tissus caverneux environnants (Figure 3). Ensuite, les tissus caverneux ont été séparés des tissus conjonctifs et de la tunique albuginée. Ainsi, des fragments de 2 cm de chaque artère caverneuse et de chaque corps caverneux ont été obtenus.

Les fragments du corps caverneux ont été découpés en bandes mesurant environ 3 x 3 x 8 mm3 et montés verticalement sous une tension de repos de 1g. L’artère caverneuse a été découpée en anneaux de 5 mm et montée horizontalement sous une tension de repos de 0,2 g. Les tissus ont été maintenus dans des chambres d’organes de 5 mL contenant du milieu de Krebs-Henseleit composé de NaCl 114,6 mm, KCl 4,96 mm, MgSO4 1,3 mm, CaCl2 2,0 mM, NaH2PO4 1,23 mm, NaHCO3 25 mm et glucose 3,6 mm, enrichis en guanéthidine 10 µM et indométacine 10 µM (pH 7,4, 37ºC, gazé avec 5% de CO2 et 95% d’O2).

On a laissé les tissus s’équilibrer pendant 90 min avec un lavage à intervalles de 15 min. La tension a été mesurée par un transducteur isométrique (Narco-Biosystèmes F-60 connectés à un polygraphe de modèle de bureau à 4 canaux) (Figure 4).

Un micromole de phényléphrine a été ajouté aux bains pour obtenir 60 à 70% de contractions musculaires lisses sous-maximales. Par la suite, des courbes concentration-réponse (10-8M à 10-2 M) aux relaxants des muscles lisses ou au nitroprussiate de sodium (SNP), un donneur d’oxyde nitrique, ont été tracées pour vérifier l’intégrité fonctionnelle endothéliale.

RÉSULTATS

La phényléphrine (1 µm) a été utilisée pour induire des contractions toniques dans le corps caverneux (tension de 3 à 5 g) et l’artère caverneuse (tension de 0,5 à 1 g) jusqu’à atteindre un plateau. Après la précontraction, des relaxants musculaires lisses ont été utilisés pour produire des courbes de relaxation-réponse (10-12M à 10-4 M). Le SNP a été utilisé comme contrôle de relaxation.

Un certain nombre de substances chimiques ont été utilisées dans notre laboratoire pour induire la relaxation des muscles lisses, dont le RuC13, un donneur d’oxyde nitrique. Il détend complètement le corps caverneux humain et l’artère caverneuse en atteignant un Emax de 100% et une CE50 de 6,4 ± 0,14 (Figure 5).

En utilisant des préparations de corpus cavernosum avec de l’endothélium intact provenant de donneurs humains de moins de 40 ans sans antécédents de dysfonction érectile ou de facteurs de risque cardiovasculaires (par exemple diabète, hypertension et dyslipidémies), ce modèle physico-pharmacologique s’est avéré être un instrument attrayant dans la recherche de nouveaux médicaments pour le traitement de la dysfonction érectile humaine.

Les inhibiteurs de la PDE-5 ont révolutionné le traitement de la dysfonction érectile. Cependant, de nombreux patients atteints de DE souffrent également d’un dysfonctionnement endothélial (56%) et ne répondent donc pas à cette classe de médicaments 3.

Un dysfonctionnement endothélial est souvent observé chez les patients présentant des comorbidités telles que l’hypertension artérielle et le diabète sucré. Il se caractérise par une carence dans la production endogène de NO 8.

En cas de véritable dysfonction érectile, le diabète, l’hypertension et la dyslipidémie (composants du syndrome métabolique) ont tendance à être associés à un dysfonctionnement endothélial. Il a également été rapporté que la dysfonction érectile était un marqueur de la maladie artérielle cardiovasculaire 9.

La recherche de nouveaux médicaments capables d’augmenter la disponibilité des NO endogènes a été un défi considérable. Plusieurs modèles expérimentaux ont été utilisés au cours des dernières décennies sur la base du rat, du lapin et du corps caverneux humain 6,7,10,11.

En utilisant le corpus cavernosum in vivo et d’autres tissus (par exemple des plaquettes) d’espèces telles que les rats, les lapins et les humains, Peng Wang et al. 12 a conclu que, malgré des caractéristiques cinétiques et enzymatiques similaires, les différents EPD ont des sensibilités différentes aux inhibiteurs. Cela devrait être pris en compte lorsque vous travaillez avec des modèles expérimentaux de ce type.

Notre modèle expérimental a utilisé des tissus caverneux sains provenant de jeunes donneurs de cadavres tués par un traumatisme ou un accident vasculaire cérébral afin de minimiser les inquiétudes quant à la distorsion des résultats causée par des tissus d’échantillons en mauvais état.

En revanche, dans une étude utilisant un modèle de corps caverneux humain similaire pour l’évaluation de l’effet du sildénafil sur l’inhibition de la PDE enzymatique et la relaxation des muscles lisses qui en résulte, des échantillons ont été obtenus auprès de patients atteints de dysfonction érectile lors d’une intervention chirurgicale pour l’implantation d’une prothèse pénienne, il semble donc probable que dans ce cas, la plupart des sujets présentaient une lésion endothéliale à un certain degré 6.

Une autre préoccupation dans ce domaine de recherche est la disponibilité des tissus pour réaliser les expériences. Au Ceará, huit transplantations d’organes sont effectuées chaque mois, ce qui permet de terminer les études sans interruption majeure.

Seidler et coll. 4 a travaillé sur un modèle similaire en utilisant le corps caverneux donné par des patients subissant une chirurgie de réattribution sexuelle comme traitement du transsexualisme et du trouble de l’identité de genre. Malgré le bon état des tissus, le petit nombre d’hommes soumis à ce type de procédure limite la possibilité de collecter suffisamment de tissus pour des travaux expérimentaux.

Le présent article présente un modèle complet pour la récolte des tissus caverneux du corps humain et pour la réalisation d’expériences de relaxation des muscles lisses in vivo. Le corps caverneux humain sain est retiré des donneurs de cadavres et soumis à des expériences dans des bains isolés. La technique permet de disséquer et d’isoler le corps caverneux, l’artère caverneuse et l’urètre.

L’importance de la technique réside dans le fait qu’elle permet de tester une gamme de nouveaux médicaments, notamment des donneurs stables de NO, des activateurs de guanylyl cyclase et des inhibiteurs de RhoA-kinase, sur le corps caverneux du muscle lisse, les artères péniennes et l’urètre 7,12-15.

CONCLUSION

Ce modèle expérimental implique la dissection, la récolte, l’isolement et la conservation du corps caverneux humain, de l’artère caverneuse et de l’urètre dans des conditions idéales, ainsi que les études physico-pharmacologiques qui l’accompagnent. La faisabilité et la reproductibilité du modèle en font un instrument attrayant dans la recherche de nouveaux médicaments pour le traitement de la dysfonction érectile humaine.

CONFLIT D’INTÉRÊTS

Aucun CONFLIT déclaré.

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3. Feldman HA, Goldstein I, Hatzichristou DG, Krane RJ, McKinlay JB: L’impuissance et ses corrélats médicaux et psychosociaux: résultats de l’étude sur le vieillissement masculin du Massachusetts. J Urol. 1994; 151: 54-61.

4. Seidler M, Ercert S, Waldkirch E, Stief CG, Oelke M, Tsikas D, et al.: Effets in vitro d’une nouvelle classe de composés donneurs d’oxyde nitrique (NO) sur le tissu érectile humain isolé. Eur Urol. 2002; 42: 523-8.

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11. Angulo J, Cuevas P, Moncada I, Martín-Morales A, Allona A, Fernández A et al.: Justification de la combinaison de PGE(1) et de S-nitroso-glutathion pour induire la relaxation du muscle lisse pénien humain. J Pharmacol Exp Ther. 2000; 295: 586-93.

12. Wang P, Wu P, Myers JG, Stamford A, Egan RW, Billah MM: Caractérisation des phosphodiestérases du corps caverneux humain, chien et lapin de type 5. Vie Sci. 2001; 68: 1977-87.

13. Martinez AC, García-Sacristán A, Rivera L, Benedito S: Réponse biphasique à l’histamine dans l’artère dorsale pénienne du lapin. J Cardiovasc Pharmacol. 2000; 36: 737-43.

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15. Andersson KE, Gratzke C: Pharmacologie des antagonistes des récepteurs alpha1-adrénergiques dans les voies urinaires inférieures et le système nerveux central. Nat Clin Pract Urol. 2007; 4: 368-78.

Correspondance avec
Dr Rommel Prata Regadas
Dr Ratisbona, 208, Fatima
Fortaleza, Ceará, 60411-220, Brésil
Fax: +55 85 3366-8064
E-mail: [email protected] .br

Accepté après révision: 20 janvier 2010

COMMENTAIRE ÉDITORIAL

L’érection pénienne est un événement neurovasculaire complexe qui repose sur une vasodilatation des tissus érectiles due à l’oxyde nitrique dérivé neuronal et endothélial (NO) libéré par l’activation des nerfs parasympathiques lors de la stimulation sexuelle de la muqueuse endothéliale caverneuse 1.

Ce stimulus sexuel provoque un flux sanguin dans le corps caverneux et la rigidité pénienne qui en résulte est maintenue au moyen d’un mécanisme veino-occlusif.

Ceci est rendu possible par la micro-architecture particulière du corps caverneux, qui autorise un système hémodynamique sophistiqué.

Sinon, la tunique albuginée joue un rôle clé dans la fonction érectile.

Étant riche en fibres élastiques, il est capable de résister à un étirement excessif du corps à des niveaux élevés de pression intracaverneuse, comprimant les veines d’effluent trans-albuginiennes et fournissant une structure protectrice inextensible à l’artériole et aux nerfs intracaverneux.

Cette fonction est possible grâce à sa structure faite de fibres collagéniques reliées par des ponts de fibres élastiques 2,3

Par conséquent, il est très important de garder son intégrité pour maintenir son rôle fondamental dans le mécanisme érectile.

La présence de troubles structuraux comme un dépôt excessif de collagène donne lieu à la formation d’une plaque, fibrotique d’abord puis calcifiée, comme on peut le constater dans la maladie de la Peyronie.

De plus, il existe également une diminution significative de la concentration en fibres élastiques chez ces patients atteints d’induration penis plastica 4.

Des changements similaires ont été observés chez des patients ayant subi une prostatectomie radicale, où les fibres élastiques trabéculaires et les fibres musculaires lisses ont diminué et la teneur en collagène a été significativement augmentée 5.

Au fur et à mesure que l’âge avance, les hormones stéroïdes gonadiques, et en particulier, la production de testostérone diminue 6, la conduction nerveuse ralentit et l’efficacité de la microcirculation vasculaire du pénis est réduite.

Les androgènes sont essentiels au développement, à la croissance et à la maturation des tissus érectiles, agissant sur les hémostatis du corps caverneux, régulant la croissance des muscles lisses et la synthèse protéique des tissus conjonctifs.

Par conséquent, une diminution de leur production pourrait entraîner le passage de fibres élastiques à des fibres de collagène, à la base de la fibrose caverneuse 7,8.

Des études récentes ont montré que la testostérone régule également l’expression de la phosphodiestérase de type 5 (PDE5) 9.

On sait que la dysfonction érectile (ED) affecte 150 millions de personnes dans le monde.

Jusqu’à il y a quelques années, on pensait que 90% des ED avaient une étiologie psychogénétique.

De plus, d’autres études neurophysiologiques, hémodynamiques et pharmacologiques nous ont aidés à mieux comprendre le mécanisme biochimique et micro-anatomique complexe de la fonction érectile, nous montrant que 50% de la dysfonction érectile a une étiologie organique 10.

D’autre part, même la dysfonction érectile psychogénétique pourrait être la conséquence d’une augmentation de la stimulation adrénergique et avoir elle-même une origine organique 11.

Les 20 dernières années ont été marquées par des changements remarquables dans le traitement de la dysfonction érectile.

L’émergence et le succès des inhibiteurs de la PDE5 en tant que traitement efficace de la dysfonction érectile sont remarquables compte tenu de l’intention derrière le développement du composé original: initialement conçu comme un agent antiangineux, il est rapidement devenu évident que le premier inhibiteur de la PDE5 sur le marché, le sildénafil, présentait une érectogenèse comme un effet secondaire, et le médicament a rapidement été reconnu comme un traitement révolutionnaire potentiel pour la dysfonction érectile.

En outre, il a été démontré que le sildénafil empêche la progression de la fibrose du corps caverneux chez les patients prostatectomisés. Son efficacité semble résulter d’un effet anti-prolifératif exercé sur les fibroblastes 12.

On sait que les inhibiteurs de la PDE-5 ont révolutionné le traitement de la dysfonction érectile et changé la vie de millions de personnes dans le monde.

Cependant, il existe toujours un pourcentage élevé de patients atteints de dysfonction endothéliale qui sont également affectés par un dysfonctionnement endothélial (56%) et qui, par la suite, ne répondent pas à cette classe de médicaments 13.

Bien que déjà largement étudié, l’ABSENCE de donneurs continue d’être un sujet important en ce qui concerne la dysfonction érectile.

De nombreuses études ont été menées pour trouver de nouveaux donneurs de NO ou de nouveaux activateurs de guanylyl cyclase pour tenter de trouver de nouveaux médicaments pour traiter ces patients qui ne répondent pas aux inhibiteurs de la PDE-5 14.

Le présent travail nous montre un modèle de récolte de tissus caverneux du corps humain et de réalisation d’expériences de relaxation des muscles lisses in vivo.

Le corps caverneux sain prélevé sur de jeunes donneurs de cadavres tués par un traumatisme ou un accident vasculaire cérébral offre des tissus en bon état.

Dans la littérature, nous n’avons pas trouvé d’approche similaire en raison de la difficulté d’obtenir des échantillons de tissus humains.

Avec cette technique, il est possible de tester de nouveaux médicaments, comme AUCUN donneur, des activateurs de guanylyl cyclase et des inhibiteurs de RohA-Kinase sur des tissus musculaires lisses humains in vivo plutôt que d’utiliser le corps caverneux in vivo d’animaux comme des rats ou des lapins comme cela a été réalisé par Pen Wang et al. 15.

Enfin, cette technique de récolte et ce modèle de contraction-relaxation des muscles lisses pourraient être un instrument très utile pour nous aider à trouver de nouveaux médicaments pour traiter la dysfonction érectile.

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13. Feldman HA, Goldstein I, Hatzichristou DG, Krane RJ, McKinlay JB: L’impuissance et ses corrélats médicaux et psychosociaux: résultats de l’étude sur le vieillissement des hommes du Massachusetts. J Urol. 1994; 151: 54-61.

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