La mégacaryocytopoïèse est le processus de différenciation des cellules souches hématopoïétiques en mégacaryocytes produisant les plaquettes sanguines. Des données de transcriptome indiquent la présence des récepteurs aux interleukines (IL) -10, -17A et -21 sur les mégacaryocytes. Mon travail montre que les IL-10 et -17 n’ont pas d’effet apparent sur la prolifération et la différenciation in vitro des mégacaryocytes à partir des progéniteurs hématopoïétiques humains CD34+. Cependant, l’IL-21 augmente la prolifération des progéniteurs mégacaryocytaires dérivés de ces cellules et sans modifier leur différenciation. Les mégacaryocytes de la moelle osseuse humaine expriment aussi le récepteur à l’IL-21, ce qui suggère un rôle direct de l’IL-21 sur la mégacaryocytopoïèse in vivo. De façon concordante, l’expression de l’IL-21 chez la souris stimule la mégacaryocytopoïèse ainsi que la production des plaquettes, mais augmente la clairance des plaquettes par les macrophages. Ces travaux suggèrent que durant les réponses immunitaires, l’expression de l’IL-21 par les lymphocytes T CD4+ activés module l’homéostasie des plaquettes sanguines. / Megakaryocytopoiesis is the process by which hematopoietic stem cells give rise to megakaryocytes which in turn produce blood platelets. Transcriptional studies indicate the presence of interleukin (IL) -10, -17 and -21 receptors on megakaryocytes. This work shows that IL-10 and -17 have no apparent effect on in vitro proliferation and differentiation of megakaryocytes derived from human CD34+ hematopoietic progenitors. However, IL-21 increases the proliferation of megakaryocyte progenitors derived from these CD34+ cells without modifying their differentiation. Moreover, human bone marrow megakaryocytes express IL-21 receptor, suggesting a direct role of IL-21 on megakaryocytopoiesis in vivo. Concordantly, IL-21 expression in mice stimulates megakaryocytopoiesis and platelet production, but increases platelet clearance by macrophages. This work suggest that during immune responses, the expression of IL-21 by activated CD4+ T lymphocytes modulate blood platelet homeostasis.

Notch3, récepteur exprimé dans les cellules musculaires lisses (CML), est impliqué dans la maturation des artères de résistance. La délétion de Notch3 aggrave les atteintes cardiaques induites par une hypertension artérielle (HTA), mais les mécanismes impliqués sont inconnus. Mes objectifs étaient de déterminer le rôle de la voie Notch3 dans le myocarde lors du remodelage cardiovasculaire induit par une surcharge de pression ou de débit. Nous avons étudié l'impact de l'absence de Notch3 lors l'HTA induite par l'Angiotensine II via deux modèles de souris (1- Notch3 KO et 2- invalidation induite de cette voie dans les CML, via RBPJk). Nous montrons que la voie Notch3-RBPJk est nécessaire à l'intégrité coronaire à l'âge adulte. Lors d'une HTA, son absence altère la réponse vasculaire et la microcirculation conduisant à un stress oxydant et une inflammation cardiaque. Puis, nous avons exploré les conséquences d'une surcharge de débit (exercice physique chez le mâle ou gestation chez la femelle Notch3-/-). Les mâles Notch3-/- ne présentent pas de signes de réponse angiogénique après 5 semaines de course, mais ce protocole a un effet bénéfique sur l'hypertrophie cardiaque. En parallèle, l'analyse des coeurs femelles Notch3-/- montre un défaut artériolaire similaire aux mâles Notch3-/-, mais sans hypertrophie ventriculaire. En post-partum, la densité capillaire augmente chez ces souris. Alors que le c¿ur post-partum se caractérise par un environnement anti-angiogénique, ces voies ne sont pas activées chez les femelles Notch3-/-. Ces résultats démontrent que la voie Notch3 est nécessaire à la réponse adaptative du réseau coronaire en réponse à une surcharge de pression ou de débit / Notch3, a receptor expressed in the smooth muscle cells (SMC), is involved in the maturation of resistance arteries. Notch3 knockout aggravates cardiac disorders induced by hypertension (HT), however mechanisms are unknown. My objectives were to determine the role of Notch3 signaling during cardiovascular remodeling induced by pressure or volume overload. First, we studied the Angiotensin II-induced HT consequences on two mouse models (1- congenital: Notch3 KO or 2- induced invalidation of Notch signaling in SMC via RBPJκ). We showed that Notch3-RBPJκ signaling is required for the maintenance of coronary structure in the adult. During HT, Notch3 signaling defect impaired the media hypertrophic response and the microvasculation leading oxidative stress and inflammation. Then we aimed to define the consequences of volume overload (moderate exercise training in males or pregnancy in female Notch3-/- mice). The Notch3-/- males doesn’t exhibit any signs of angiogenic responses in the microvascular compartment after 5 weeks of exercise training, however this protocol had positive effect on the basal hypertrophy. In parallel, female Notch3-/- mice exhibited the same arteriolar defect as males, without ventricular hypertrophy, suggesting a better adaptation. The post-partum hearts showed a microvascular adaptation in these mice. While cardiac status in post-partum is characterized by an anti-angiogenic environment leading to a physiological hypertrophy regression, these signaling pathways didn’t seem to be active in the Notch3-/- mice. These results showed that Notch3 signaling pathway was necessary to the adaptive coronary network response to pressure or volume overload.

Lors d'une lésion vasculaire, les plaquettes adhèrent, s’activent et agrègent pour former un clou hémostatique qui stoppe le saignement. Dans un contexte pathologique, l’agrégation plaquettaire mène à la formation d’un thrombus qui peut obstruer une artère malade et entrainer des pathologies ischémiques graves. Les agents antiplaquettaires actuels, qui ciblent l’activation et l’agrégation des plaquettes, ont une efficacité reconnue, mais ont pour limites, la récurrence d'événements ischémiques et le risque hémorragique. L’objectif central de ma thèse a été d’explorer l’importance des étapes initiales d’adhérence des plaquettes aux protéines sous-endothéliales et du rôle du flux sanguin dans l’agrégation des plaquettes. J’ai pu montrer qu’un anticorps dirigé contre la GPIbβ, RAM.1, réduit la signalisation du complexe GPIb-V-IX et la formation de thrombi sans affecter l'hémostase. J’ai également mis en évidence que la fibronectine cellulaire fibrillaire est une surface thrombogène qui assure l’adhérence, l'activation, l'agrégation et l'activité pro-coagulante des plaquettes. Enfin, mes travaux indiquent que la pulsatilité du flux sanguin possède un rôle inverse sur la croissance des thrombi en conditions physiologique et pathologique. En conclusion, ce travail met en lumière l’importance des étapes initiales d’adhérence des plaquettes et de la pulsatilité du flux sanguin dans l’agrégation plaquettaire. / Following vascular injury, blood platelets adhere, become activated and aggregate to form a hemostatic plug which stops the bleeding. In a pathological context, platelet aggregation can also lead to the formation of an occlusive thrombus, responsible for lifethreatening ischemic events. Current antiplatelet drugs targeting platelet activation and aggregation, have a recognized efficacy, but also present some limitations including the recurrence of ischemic events and the risk of bleeding. The aim of my thesis was to explore the importance of the initial step of platelet adhesion to subendothelial proteins and the role of pulsatile blood flow in platelet aggregation. I provided evidence that RAM.1 an antibody directed against GPIbβ, reduces GPIb signaling and thrombus formation without affecting hemostasis. My work also showed that fibrillar cellular fibronectin is a thrombogenic surface which supports efficient adhesion, activation, aggregation and procoagulant activity of platelets. Finally, I observed that the pulsatility of the blood flow has an inverse role in the growth of thrombi in physiological and pathological settings. In conclusion, this work highlights the importance of initial stages of platelet adhesion and of the blood flow pulsatility in platelet aggregation.

L’ischémie critique chronique définit un stade avancé d’insuffisance artérielle chronique. Le diagnostic d’ischémie critique chronique nécessite trois éléments : des signes cliniques, des mesures de perfusion artérielle témoignant de l’ischémie, ainsi qu’une durée des symptômes supérieure à 15 jours. Nous avons mis au point un modèle d’ischémie critique chronique valide chez la souris, et reproduisant au plus proche les lésions observées chez l’homme, en réalisant une ligature fémorale droite associée à une ligature iliaque droite 4 jours plus tard. Nous avons ensuite étudié à partir de ce modèle l’atteinte mitochondriale liée à l’ischémie critique chronique, notamment l’altération de la fonction respiratoire mitochondriale, la diminution de la capacité de rétention calcique, et la production de radicaux libres. Nous avons testé différents protocoles de conditionnement pharmacologique et avons mis en évidence un effet protecteur de la N acétyl cystéine, des statines et de la L arginine. Les voies de protection RISK et SAFE seraient potentiellement impliquées dans cet effet protecteur. / Critical limb ischemia defines an advances stage of peripheral arterial disease and peripheral arterial insufficiency. The diagnosis of critical limb ischemia requires three elements: clinical signs, arterial perfusion measures demonstrating the level of ischemia, as well as a duration of symptoms for more than 15 days. We developed a critical limb ischemia model in mice, nearly mimicking human pathology, by right femoral artery ligatuon followed by right artery ligation 4 days later. We then studied from this model the mitochondrial impairment associted with critical limb ischemia, including impaired mitochondrial respiratory function, reduced calcium retention capacity, and increased production of free radicals. Once these changes highlighted, we wanted to test different pharmacological conditioning, in order to identify protective molecules in critical limb ischemia. We thus demonstrated a protective effetct of N acetyl cysteine, statins and L-arginine. The protection pathways RISK and SAFE may be involved in this protective effect.

Les thrombopathies congénitales sont des pathologies au phénotype hémorragique hétérogène dues à des anomalies fonctionnelles des plaquettes sanguines parfois associées à des anomalies morphologiques et/ou à une thrombopénie. Les outils diagnostic disponibles permettent de corréler une anomalie fonctionnelle plaquettaire à un déficit protéique voire à une mutation d’un gène spécifique. Cependant, en 2015, au moins 50% des thrombopathies restent non étiquetées. Dans ce contexte, le laboratoire d’hémostase de l’EFS Alsace et l’unité INSERM UMR S949 travaillent de concert à l’identification et à la caractérisation de ces pathologies. Ainsi, nous avons mis en évidence trois nouvelles mutations du récepteur P2Y12 dans trois familles différentes. La mutation p.His187Gln a été entièrement caractérisée sur des plaquettes fraiches du patient et dans un modèle cellulaire adapté. La reproduction des deux autres mutations (p.Tyr259Cys et p.Phe95Ser) est en cours. Nous avons par ailleurs identifié une famille dont trois membres sont atteints d’une maladie du pool vide non syndromique et nous suspectons grâce au séquençage d’exome effectué que le transporteur de nucléotides VNUT est impliqué dans la pathologie. / Inherited platelets disorders (IPD) are pathologies associated with heterogeneous bleedingphenotypes. They are due to functional platelets deficiency that may come with morphological abnormalities and/or thrombocytopenia. Available diagnosis tools are used to link a functional deficiency to a protein defect and in some instances to a specific genetic mutation. However, in 2015 at least 50% of IPD are still not identified. In this context, the haemostasis laboratory of the EFS Alsace together with INSERM UMR S949 team are working to diagnose and characterize these pathologies. Thus, we found three new P2Y12 receptor variants in three different families. The mutation p.His187Gln has been fully characterized on blood fresh platelets coming from one patient and in an appropriate cellular model. The reproduction of the two other mutations (p.Tyr259Cys and p.Phe95Ser) is currently ongoing. We also studied a family in which three members are carrying a delta storage pool disease. The full exome sequencing analysis leads us to suspect the involvement of the nucleotides transporter VNUT in this pathology.

L’hématopoïèse est assurée par une population de cellules souches hématopoïétiques (CSH) générées au cours du développement embryonnaire. L’objectif de ma thèse a été de comprendre les mécanismes qui régulent l’émergence des CSH dans la niche hématopoïétique intra-embryonnaire. Nous avons démontré la présence dans cette région d’un Système Rénine- Angiotensine local et fonctionnel qui agit via la production de l’Angiotensine II sur les précurseurs pré-hématopoïétiques et les CSH émergentes. Egalement, nous avons mis en évidence la présence d’une accumulation de macrophages d’origine vitelline et démontré que ces cellules ont un rôle crucial dans l’émergence de l’hématopoïèse définitive en permettant la migration des précurseurs pré-hématopoïétiques. Une étude moléculaire nous a permis de démontrer que l’ACE - un marqueur des précurseurs pré-hématopoïétiques et CSH humaines - est une cible du facteur de transcription CDX2 qui en régule l’expression. Ces travaux contribuent à une meilleure compréhension de la mise en place du système hématopoïétique au cours du développement et sont prometteurs pour des fins thérapeutiques. / The continuous generation of blood cells throughout life relies on the existence of hematopoietic stem cells (HSC) generated during embryogenesis. The aim of my thesis was to understand the mechanisms underlying HSC emergence in the intra-embryonic hematopoietic niche. Many effectors have been detected in this region, including a functional and local Renin- Angiotensin System which acts directly on pre-HSC precursors and HSC emergence through the production of Angiotensin II . We have also observed an accumulation of yolk sac-derived macrophages in the same region and demonstrated that these cells have a crucial role in the establishment of definitive hematopoiesis, allowing the migration of the pre-HSC precursors in the mesenchyme. In addition, by a molecular study, we have demonstrated that ACE - a cell surface marker of human HSC also expressed on pre-hematopoietic cells - is a transcriptional target of the CDX2 homeoprotein. All these results contribute to a better understanding of the hematopoietic system during development and are promising for therapeutic purposes.

De nombreuses études soulignent une relation directe entre la prévalence de la fibrillation auriculaire (FA) et le vieillissement. La senescence cellulaire et le phénotype sécrétoire associé semblent jouer un rôle central dans le développement de l'inflammation auriculaire. Cette inflammation est à l’origine d’un remodelage auriculaire délétère (stress oxydant, fibrose) favorable à la perpétuation et au maintien de la FA. Par ailleurs, il est connu que la FA favorise la coagulation locale et systémique. Cependant, l'impact des facteurs de la coagulation, notamment la thrombine, sur la FA est peu connu. L’objectif de cette étude était de déterminer le lien entre la sénescence des cellules endothéliales atriales et le phénotype pro-inflammatoire et pro-adhésif, la fibrose et le remodelage auriculaire tout en évaluant l’impact de la coagulation, et en particulier le rôle de la thrombine. / Many studies documented strong relationship between ageing and development of atrial fibrillation (AF). Moreover, it has been found that senescence and senescence-associated- secretory-phenotype play an important role in development of overall atrial inflammation which can ultimately ends up in atrial structural remodeling paving the way to AF perpetuation and maintenance. Moreover, it has been known for decades that AF has been associated with the activation of local and circulating coagulation factors. However, little is known about the impact of coagulation-derived factors, in particular thrombin, on the onset of AF. The aim of the present study was to determine the link between atrial endothelial cells (AECs) senescence and the induction of pro-inflammatory, pro-adhesive, pro-fibrotic and pro-remodelling AECs patterns and also to evaluate the contribution of coagulation derived-factors such as thrombin.

L’adhérence, l’activation et l’agrégation des plaquettes sanguines sont essentielles à l’hémostase mais peuvent également conduire à la thrombose artérielle sur plaque d’athérosclérose, aujourd’hui première cause de mortalité dans le monde. Les anti-thrombotiques actuels, dirigés contre l’activation et l’agrégation plaquettaires, ont une efficacité reconnue mais ont pour inconvénient d’augmenter le risque de saignement. L’objectif de cette thèse a été d’explorer de nouvelles stratégies réduisant la thrombose tout en préservant l’hémostase. L’utilisation de souris modifiées génétiquement a mis en évidence que l’intégrine alpha6 beta1, impliquée dans l’adhérence des plaquettes aux laminines, joue un rôle critique en thrombose expérimentale mais pas en hémostase. De plus, nous avons montré dans un système de perfusion de sang qu’une protéine préférentiellement exprimée dans les plaques d’athérosclérose, la ténascine-C, permet l’adhérence et l’activation des plaquettes. En revanche, la beta-arrestine-1, une protéine de signalisation, ne contribue que modestement aux fonctions plaquettaires et à la thrombose. En conclusion, ce travail a permis de dégager deux nouvelles pistes anti-thrombotiques potentiellement capables de préserver l’hémostase, basées sur le ciblage de l’intégrine alpha6 beta1 ou de l’interaction plaquette/ténascine-C. / Following vascular injury, blood platelet adhesion, activation and aggregation are essential for hemostasis but can also lead to arterial thrombosis, which is a leading cause of death worldwide. Current antithrombotic drugs impede platelet activation and aggregation, thereby considerably reducing cardiovascular mortality, but their use is linked to an increased bleeding risk. This thesis aimed to explore more selective strategies causing minimal perturbation of hemostasis. The use of genetically-modified mice has revealed an unsuspected important contribution of integrin alpha6 beta1, which mediates platelet adhesion to laminins, to experimental arterial thrombosis but not hemostasis. In addition, we showed that tenascin-C, an extracellular matrix protein overexpressed in atherosclerotic plaques, can support platelet adhesion and activation under flow. In contrast, the signaling protein beta-arrestin-1 does not play a major role in platelet function, hemostasis and thrombosis. In conclusion, this work provides two interesting candidates, namely integrin alpha6 beta1 and tenascin-C, to put into practice the concept of targeting thrombosis while minimally impairing hemostasis.

Le postconditionnement cardiaque est paradoxal chez le rat. Certains auteurs ont montré que cet animal pouvait être protégé par le postconditionnement alors que d’autres ont montré qu’il était inefficace. L’objectif de notre travail était d’éclaircir cette situation et d’établir un lien entre la régulation des fonctions mitochondriales et la réussite ou l’échec du postconditionnement. Nous avons montré sur un modèle in vivo que le rat est sensible au postconditionnement cardiaque sous certaines conditions. Il semble que la réussite de cette thérapie nécessite à la fois une préservation de la phosphorylation oxydative, une inhibition de l’ouverture du mPTP et une diminution de la production de ROS. Nous avons également montré que le complexe I de la chaîne respiratoire régule l’ouverture du mPTP en liaison avec l’état de la Cyp D. L’ensemble de nos résultats montrent que le rat n’est pas réfractaire au postconditionnement, mais pour que celui-ci soit efficace, il est nécessaire de préserver l’intégrité des différentes fonctions mitochondriales. La cardioprotection et la régulation des fonctions mitochondriales sont donc spécifiquement liées au modèle utilisé / Cardiac postconditioning is paradoxical in rat. Certain authors showed that this animal could be protected by postconditioning whereas others showed that it was ineffective. The objective of our work was to clarify this situation and to establish a link between the regulation of the mitochondrial functions and the success or the failure of postconditioning. We showed on an in vivo model that the rat is sensitive to cardiac postconditioning under certain conditions. It seems that the success of this therapy requires at the same time a safeguarding of oxidative phosphorylation, an inhibition of the mitochondrial permeability transition pore opening and a reduction in the ROS production. We also showed that complex I of the respiratory chain controls the opening of the mPTP in relation with the state of Cyp D. Our results show that the rat is not insensitive to postconditioning, but it is necessary to preserve the integrity of the mitochondrial functions to be effective. The cardioprotection and the regulation of the mitochondrial functions are specifically related to the model used