Orientador: Anselmo Gomes de Oliveira / Resumo: O celecoxibe (CEL) é um inibidor específico de ciclooxigenase 2 e vem sendo estudado também como inibidor da atividade angiogênica em razão de sua propriedade de inibir o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF). Devido às suas características físico-químicas, o CEL possui baixa solubilidade em água e alta permeabilidade, sendo classificado como fármaco pertencente à classe 2 do Sistema de Classificação Biofarmacêutica. Alguns anti-inflamatórios não esteróides têm sido utilizados por via tópica no tratamento de grande parte das doenças do segmento anterior dos olhos, mas também apresentam bom prognóstico para o tratamento de doenças do segmento posterior dos olhos, tais como a retinopatia diabética (RD), degeneração macular relacionada à idade (DMRI) e oclusão venosa retinal (OVR). Na maioria dos casos as concentrações locais dos fármacos no segmento posterior dos olhos não conseguem atender às necessidades quantitativas e temporais dos estímulos dessas doenças quando administrados pela via oral, ocular tópica ou parenteral sistêmica. Assim, o objetivo deste projeto foi desenvolver e caracterizar nanoemulsões (NEs) biocompatíveis visando à administração intraocular do CEL. Os sistemas nanoemulsionados contêm Fosfatidilcolina de Soja (FS) e Tween®20 (Tw) como tensoativos, Captex®200 como fase oleosa e tampão fosfato de potássio pH 7,2 como fase aquosa. As NEs foram desenvolvidas e sua nanoestrutura foi caracterizada através do diâmetro médio de gotículas onde as NEs vaz... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Celecoxib (CEL) is a specific inhibitor of cyclooxygenase 2 and has also been studied as an inhibitor of angiogenic activity because of its property of inhibiting vascular endothelial growth factor (VEGF). Due to its physico-chemical characteristics, CEL has low solubility in water and high permeability being classified as a drug belonging to class 2 of the Biopharmaceutical Classification System. Some anti-inflammatory drugs have been used topically to treat most of the anterior segment eye diseases, but also have a good prognosis for the treatment of diseases of the posterior segment of the eye such as diabetic retinopathy (DR), age-related macular degeneration (AMD) and retinal venous occlusion (RVO). In most cases the local concentrations of the drugs in the posterior segment of the eye fail to reach the quantitative and temporal needs of the stimuli of these diseases when administered by the oral, topical ocular and systemic parenteral rout. The aim of this project was to develop and characterize biocompatible nanoemulsions (NEs) capable of increasing the apparent solubility of CEL for intraocular administration. Nanoemulsified systems contain Soy Phosphatidylcholine (FS) and Tween®20 (Tw) as surfactants, Captex®200 as oily phase and potassium phosphate buffer pH 7.2 as the aqueous phase. The NEs were developed and their nanostructure was characterized by the mean diameter of droplets where the empty NEs had an average diameter of the order of 40 nm with a zeta potential... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Les pathologies vasculaires placentaires sont fréquentes et graves. La forme maternelle prédominante est la pré-éclampsie et la forme fœtale le retard de croissance intra-utérin. Les questions posées autour de ce sujet concernent tout d'abord la prédiction de la survenue de ces pathologies suffisamment tôt afin de permettre une surveillance rapprochée, une administration de corticoïdes et une prise en charge dans une maternité de niveau adaptée. La prévention de la survenue et de la récidive ainsi que le traitement de ces pathologies la phase constituée sont aussi des problématiques encore non résolues. Notre objectif était de travailler sur ces différentes questions pa l'intermédiaire de trois études : l'étude ANGIOPRED), l'étude VOLUPLA et l'étude GROWTH. Les résultats de ces travaux et une revue d la littérature mettent en évidence une perturbation des facteurs de l'hémostase et des facteurs angiogéniques dans la pré-éclampsie et dans le retard de croissance. L'association des facteurs maternels, échographiques, angiogéniques et sériques constitue un modèle prédictif efficace principalement du fait d'une excellente valeur prédictive négative. Le volume placentaire est corrélé au taux de D- Dimères et est intéressant pour la prédiction des pathologies vasculaires placentaires. De nouveaux travaux devront poursuivre l'étude d la prédiction, de la prévention et du traitement des pathologies liées au placenta. Le traitement est notamment l'objet de l'étude Growth qui vise à évaluer l'efficacité de l'énoxaparine dans le traitement du retard de croissance vasculaire constitué. / Placenta-mediated adverse pregnancy outcomes are frequent and severe pathologies whose predominant maternal form is preeclampsia and fetal form, intrauterine growth retardation. The questions asked about this subject concern first of all the prediction of the occurrence of its pathologies in a sufficiently early way to allow for close monitoring, administration of corticosteroids, and management in an appropriate level of maternity. The prevention of the occurrence and recurrence and the treatment of its pathologies in the constituted phase are also unresolved problems. Our objective was therefore to work on its various questions through three studies: the ANGIOPREI study, the VOLUPLA study and the GROWTH study. The results of his work and of the literature show that the factors of haemostasis anc angiogenic factors are disturbed in preeclampsia and in growth retardation. The association of maternal, ultrasound, angiogenic and serum factors constitutes a predictive model that is effective mainly by an excellent negative predictive value. The placental volume is correlated with the D-dimer level and is interesting for placenta-mediated adverse pregnancy outcomes prediction. New studies will have to continue the exploration of the prediction, prevention and treatment of this pathologies related to the placenta. The treatment is notably the object of the study Growth which aims to evaluate the effectiveness of the Enoxaparin for the treatment of constituted vascular growt retardation.

La circulation collatérale non coronarienne (CCNC) perfuse le cœur en provenant d’artères bronchiques, médiastinales et péricardiques. L’éventualité que la CCNC puisse être artificiellement augmentée pour fournir un traitement alternatif pour les patients ischémiques représente une hypothèse intrigante sans réponse en raison de la nature difficile de ce champ de recherche. En se basant sur plusieurs aspects, tel que (1) l’existence des collatérales naturelles entre les artères coronaires et les artères thoraciques internes (ATIs), (2) les effets potentiels de la ligature des ATIs; (3) la capacité des ATIs de développer d’importantes branches collatérales ; (4) et la disponibilité actuelle des facteurs de croissance vasculaire, l’hypothèse ici décrite est que l’augmentation de la CCNC pourrait représenter une stratégie alternative d’apport sanguin au coeur.Ainsi, l’association d’occlusion des ATIs et de l’administration des facteurs de croissance pourrait représenter un moyen de poursuivre cet objectif. Pour le premier travail de recherche, nous avons établi un modèle canin. / Noncoronary collateral circulation (NCCC) comes to the heart from mediastinal, bronchial, and pericardial channels. Whether NCCC can somehow be augmented to provide an alternative therapy for ischemic patients is an intriguing hypothesis with no clear answer yet due to the challenging nature of this research field. Based on several aspects, such as (1) the occurrence of natural collaterals between coronary and the internal thoracic arteries (ITAs), (2) the potentialhemodynamic effects of ITAs ligation, (3) the potential of ITAs for developing important collateral branches, and (4) the current availability of angiogenic growth factors, the hypothesis herein is that enhancement of NCCC may represent an alternative myocardial blood supply strategy, and that combining ITAs occlusion with angiogenic growth factors may represent a way to achieve this objective. We established an ischemic canine model for first experiment.

Les aminopeptidases sont des cibles thérapeutiques importantes pour plusieurs maladies, car elles sont impliquées dans divers processus physiologiques et pathologiques comme la progression tumorale, l'angiogenèse, et certaines infections (virales, bactériennes, et parasitaires). Il en existe deux classes : les aminopeptidases avec un ion métallique (Aminopeptidase N [APN ou CD13] et leukotrien A4 hydrolase [LTA4H]) et les aminopeptidases avec deux ions métalliques (Aminopeptidase de l'Aeromonas proteolytica [APaero], Leucine Aminopeptidase cytosolique [LAPc] et Méthionine aminopeptidase 1 ou 2 [MetAP]). Deux types de composés dérivés des amino-benzosubérones ont été envisagés pour inhiber sélectivement chacune de ces classes d'aminopeptidases. L'étude des relations structures-activités (RSA) nous a permis de découvrir une molécule très puissante et sélective de l'APN (Ki 60 pM). L'APN est une enzyme monométallique considérée aujourd'hui comme une nouvelle cible pour la lutte contre le cancer car son inhibition bloque le processus de l'angiogenèse et donc la progression tumorale. L'étude d'une nouvelle classe de molécules trisubstituées dérivées des amino­benzosubérones a abouti à la découverte d'une seconde molécule active et sélective des enzymes bimétalliques notamment l'APaero (Ki 10 nM). / The aminopeptidases are important therapeutic targets for several diseases, because they are implied in various physiological and pathological processes like the tumoral progression, the angiogenesis, and certain infections (viral, bacterial, and parasitic). There are two classes: aminopeptidases with one metal ion (Aminopeptidase N [APN or CD13] and leukotriene A4 hydrolase [LTA4H]) and aminopeptidases with two metal ions (Aminopeptidase of Aeromonas proteolytica [APaero], cytosolic leucine aminopeptidase [LAPc] and Methionine aminopeptidase 1 or 2 [MetAP]). Two types of compounds of amino-benzosuberone derivatives were envisaged to inhibit selectively each one of these classes of aminopeptidases. The study of the structure-activity relationship (SAR) enabled us to discover a very powerful and selective molecule of the APN (Ki 60 pM). The APN is a monometallic enzyme considered today as a new target for the fight against cancer because its inhibition blocks the angiogenesis process and thus the tumoral progression. The study of a new class of trisubstituted molecules derived from the amino-benzosuberone led us to discover another molecule which is active and selective of the bimetallic enzymes in particular APaero (Ki 10 nM).

Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2009. / Includes vita. Includes bibliographical references. Also available online.

Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2009. / Title from PDF of title page. Document formatted into pages; contains 103 pages. Includes vita. Includes bibliographical references.

Local tissue factors, ischemia and infection (which are often the cause of re-ulceration) are the main pathogenetic factors for diabetic foot disease (DFD). Neuropathic bone metabolism disorder leads to Charcot osteoarthropathy (CHOA). The aim of this dissertation was to assess experimentally the effectiveness of new skin substitutes, evaluate local vasculogenesis in different types of cell therapy of DFD, the role of infection in recurrence of DFD and scintigraphic parameters of activity of CHOA. Our studies concerning local pathological processes in DFD experimentally proved that gelatine nanofibers accelerate wound healing and can be suitable scaffolds for cell transfer and skin regeneration and also that acellular porcine dermis is more effective in healing of chronic wounds then xenotransplants. Our studies concerning therapeutic vasculogenesis confirmed that efficacy of stem cells (SC) harvested from bone marrow is similar in efficacy to SC separated from peripheral blood after stimulation. We found no evidence for systemic vasculogenesis by means of a significant increase of pro-angiogenic cytokines, which confirms the paracrine effect of injected SC. We proved a significant correlation between angiogeneisis inhibitor (endostatin) and the number of injected SC, which could be an indicator of...

Les cancers sont l’une des causes majeures de mortalité dans le monde. Les mécanismes en jeu dans la croissance tumorale sont qualitativement connus, mais on se sait pas à l’heure actuelle prédire précisément quel sera le développement d’une tumeur donnée, ni estimer de façon certaine le protocole thérapeutique optimal pour chaque patient. Il est entendu que la modélisation mathématique pourrait apporter des éléments de réponse à ces questions. Durant cette thèse on s'est alors intéressé à la construction de formalismes mathématiques pour décrire la croissance tumorale et l’action de traitement anti-cancéreux. En particulier, on s'est intéressé à la prise en compte des mécanismes aussi bien moléculaires que cellulaires et tissulaires, par la construction d’un modèle continu, multi-échelles, de croissance de tumeur solide et d’angiogenèse. A partir de ce modèle, nous a pu envisager de façon qualitative un protocole optimal de combinaison entre un anti-angiogénique et une chimiothérapie.Le modèle multi-échelles inclut une représentation mathématique des voies de signalisation du VEGF dont on détaille la construction.Dans une autre approche, on a considéré un modèle discret, cellule-centré, reproduisant le développement de sphéroïdes de cellules épithéliales mammaires telles qu’observées lorsque ces cellules sont cultivées in vitro. On a pu mettre en évidence les différents mécanismes cellulaires impliqués dans la morphogenèse de structures composées de cellules saines, et celles composées de cellules mutées.Ces contributions montrent l’intérêt du formalisme multi-échelles adopté pour intégrer les connaissances et données sous-jacentes à l’étude du traitement des tumeurs. / Cancer is one of the leading causes of death in Europe. The mechanisms involved in tumour growth are qualitatively known, but we are still unable to precisely predict how a given tumour will evolve, nor estimate with certainty the optimal therapeutic protocol for each patient.It is well understood that mathematical modelling could give part of the answer to these questions. That is why during this thesis we considered the building of mathematical formalisms to describe tumour growth and the action of anti-cancer treatments. In particular, we investigated the molecular to tissular mechanisms of cancer development and angiogenesis through the building of a continuous multi-scale model. We were able to reproduce the effect of anti- angiogenesis treatments on tumour growth, and qualitatively study an optimal therapeutic protocol of anti-angiogenic combined with cytotoxic drugs. This multi-scale model integrates a mathematical representation of the signalling pathways of VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). We detail the development of this model which is based solely on information available in the literature and dedicated databases. In another approach, we considered a discrete, cell-based model to reproduce the development of spheroid structures of mammary epithelial cells. This model considers the behaviour of these cells when observed while grown in vitro in an appropriate medium. We were able to highlight the different mechanisms involved in the morphogenesis of wild and mutated cells structures.This work shows the importance of the multi-scale formalism we used to integrate the knowledge and data related to the study of cancer treatment.

Rationnel : L’implication établie des progéniteurs endothéliaux circulants dans les phénomènes de néovascularisation chez l’adulte a stimulé la recherche de thérapeutiques angiogènes basées sur la greffe de ces cellules. Deux types cellulaires au phénotype endothélial sont actuellement définis entre autres par leur cinétique d’apparition en culture : les progéniteurs précoces (CFU-EC ou CAC) et tardifs (ECFC). Notre équipe a montré que l’injection thérapeutique de cellules mononucléées de moelle osseuse (BM-MNC) permettait la néovascularisation du site ischémié chez des patients atteints d’artériopathie des membres inférieurs, et que les néovaisseaux formés avaient le phénotype d’ECFC. Nous avons dans un premier temps mesuré les concentrations de différentes protéines modulant l’angiogenèse, chez des patients atteints de pathologies ischémiques et cardiovasculaires, ou impliquant des anomalies vasculaires associées à la fibrose. Ainsi, le transforming growth factor - β1 (TGF-β1) dans la fibrose pulmonaire idiopathique (FPI), la thrombospondine-1 (TSP-1) dans l’artériopathie des membres inférieurs (AMI), et le placental growth factor (PlGF) chez les patients atteints de pathologies cardiovasculaires [syndrome coronarien aigu (SCA), ou patients devant subir une chirurgie de la valve ou un pontage coronarien], se sont distingués comme potentiel biomarqueur plasmatique dans ces pathologies, et ont été étudiés dans la biologie des ECFC humaines.Résultats : Le taux plasmatique de TGF-β1 est augmenté chez les patients atteints de FPI par rapport à la population contrôle ; il a un effet pro-angiogène in vivo (vascularisation des implants de Matrigel®) et in vitro (prolifération et migration des ECFC) via les récepteurs ALK-1, ALK-5 et TGF-βRII. Le taux plasmatique de TSP-1 est augmenté chez les patients artéritiques par rapport à la population contrôle. Par ailleurs les néovaisseaux formés de patients artéritiques ayant été traités par injection locale de BM-MNC expriment la TSP-1. Dans les modèles murins de Matrigel®-plugs et d’ischémie du membre inférieur (IMI), la TSP-1 induit une diminution de la vascularisation des implants ainsi qu’une diminution de la revascularisation du membre ischémié. In vitro, la TSP-1 augmente l’adhésion via un mécanisme N-Terminal dépendant, et diminue le potentiel angiogène (prolifération et migration) des ECFC via sa liaison au récepteur CD47, ce qui active la voie de signalisation SDF-1/CXCR4. Le taux plasmatique de PlGF est augmenté chez les patients atteints de SCA par rapport à 2 populations contrôles ; il est également augmenté chez les patients ayant subit une chirurgie cardiaque. Les PlGF-1 et -2 potentialisent la tubulogenèse des ECFC in vitro via la phosphorylation du récepteur VEGFR1. Cet effet est aboli lorsque le VEGFR1 est inhibé par ARN interférence ou par le composé chimique « 4321 ». De plus ce composé « 4321 » inhibe la vascularisation des implants de Matrigel®, ainsi que la revascularisation du membre ischémié dans le modèle d’IMI.Conclusions : Le TGF-β1 joue un rôle dans le remodelage vasculaire de la FPI via les ECFC ; la TSP-1 est un potentiel biomarqueur de l’angiogenèse induite par les ECFC dans l’AMI ; l’inhibition de la voie PlGF/VEGFR1 module la tubulogenèse induite par les ECFC, cellules impliquées dans la formation de nouveaux vaisseaux. Nous avons ainsi mis en évidence 3 protéines modulant l’angiogenèse dans 3 contextes pathologiques différents, caractérisés par un remodelage vasculaire et où les ECFC sont impliquées dans leurs mécanismes physiopathologiques. Ces 3 protéines se présentent donc comme de potentiels biomarqueurs plasmatiques, modulant les propriétés angiogènes des ECFC et pouvant influencer leur efficacité en tant que produit de thérapie cellulaire. Ces protéines jouent un rôle probable dans l’équilibre homéostatique au décours des pathologies concernées. / Rationale: The pro-angiogenic capacities of endothelial progenitor cells are now well established, and their involvement in neovascularization events in adults has stimulated the research in the field of angiogenic therapy based on transplant of these cells. Current data converge towards the notion of two cell types with endothelial phenotype, defined at least by their kinetics of appearance in culture: early endothelial progenitor cells (CFU-EC or CAC) and late (ECFC). Our team has shown that the therapeutic injection of bone marrow mononuclear cells (BM-MNC) led to neovascularization of the ischemic site in patients with critical limb ischemia, and that the new vessels formed bore the phenotype of ECFC. We initially measured the concentrations of different proteins modulating angiogenesis in patients with ischemic and cardiovascular diseases, or involving vascular abnormalities associated with fibrosis. Thus, the transforming growth factor - ß1 (TGF-ß1) in idiopathic pulmonary fibrosis, the thrombospondin-1 (TSP-1) in peripheral artery disease, and the placental growth factor (PlGF) in patients with cardiovascular diseases [acute coronary syndrome (ACS), patients undergoing valve surgery or coronary artery bypass surgery], emerged as potential plasmatic biomarkers in these pathological settings, and have been studied in the biology of human ECFC.Results: TGF-ß1 plasma level is increased in patients with idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) compared to the control population; it exerts a pro-angiogenic effect in vivo (vascularization of Matrigel ®-plugs) and in vitro (proliferation and migration of ECFC) via ALK-1, ALK-5 and TGF-ßRII receptors. TSP-1 plasma level is increased in patients with peripheral artery disease (PAD) compared to the control population. In addition, the new vessels formed in PAD patients treated by local injection of BM-MNC express TSP-1. In murine models of Matrigel ®-plugs and hindlimb ischemia, TSP-1 induces a decrease in plugs vascularization and impaired revascularization of ischemic limb. In vitro, TSP-1 increases ECFC adhesion via an N-terminal dependent mechanism and reduces their angiogenic potential (proliferation and migration) via its binding to CD47 receptor, which activates the SDF-1/CXCR4 signaling pathway. PlGF plasma level is increased in ACS patients compared with the control population and stable angina patients and is also increased in patients undergoing cardiac surgery. PlGF-1 and -2 potentiate ECFC tubulogenesis in vitro via phosphorylation of the VEGFR1 receptor. This effect was abolished when the ECFC VEGFR1 is inhibited by RNA interference or by the chemical compound "4321". In addition this compound "4321" inhibits the vascularization of Matrigel ®-plugs, and revascularization of the ischemic limb in the hindlimb ischemia model.Conclusions: TGF-ß1 is involved in the IPF vascular remodeling through ECFC; TSP-1 is a potential biomarker of angiogenesis induced by ECFC in PAD; the inhibition of the PlGF/VEGFR1 pathway modulates ECFC tubulogenesis, cells involved in the formation of new vessels. We thus identified three proteins that modulate angiogenesis in three different pathological settings characterized by a vascular remodeling and where ECFC are involved in their pathophysiology. These three proteins therefore state as potential plasmatic biomarkers, modulating ECFC angiogenic properties and are able to influence their efficacy as a cell therapy product. These plasmatic biomarkers likely play a role in the homeostasis of those pathologies progress.

La rétinopathie de la prématurité (ROP) est un trouble oculaire potentiellement aveuglant chez les nourrissons prématurés, qui est causé par la formation d'une néovascularisation rétinienne aberrante (NV). Des études récentes ont démontré que les cellules de Müller sont les principaux producteurs de cytokines inductrices d'inflammation et de facteurs de croissance dans des conditions pathologiques. Par ailleurs, le recrutement des macrophages est significativement augmenté au cours de la NV rétinienne, ce qui a un rôle proangiogénique dans la ROP. Par conséquent, nous avons émis l'hypothèse que les LMP inhibent la NV pathologique de la rétine en ciblant les cellules de Müller dans le modèle murin de rétinopathie induite par l'ischémie (OIR). Nous avons démontré que les microparticules lymphocytaires (LMP) dérivées de lymphocytes T CEM humains pendant l'apoptose possèdent une grande capacité angiostatique. Dans notre étude actuelle, nous avons étudié l'effet des LMP in vitro et in vivo. In vitro, l'influence des LMP sur les propriétés des cellules de Müller a été déterminée en utilisant des cellules de Müller de rat rMC-1 et des macrophages murins RAW 264.7. Les résultats ont révélé que les LMP étaient internalisées par rMC-1 et réduisaient la prolifération cellulaire de rMC-1 en fonction de la dose, sans induire l'apoptose cellulaire. Les LMP ont inhibé la capacité chimiotactique de rMC-1 sur RAW 264.7, ainsi que l'expression des chimiokines (VEGF et SDF-1) dans rMC-1. In vivo, l'injection intra-vitréenne de LMP a été internalisée par les cellules de Müller. Les LMP ont atténué la NV aberrante de la rétine et l'infiltration des macrophages en partie par l'expression réduite des chimiokines (VEGF et SDF-1). De plus, les LMP régulent la baisse d'expression de ERK1 / 2 et HIF-1α dans les cellules Müller. Nos résultats actuels élargissent notre compréhension des effets des LMP, fournissant des évidences que les LMPs sont un traitement potentiel pour les maladies rétiniennes en lien avec la NV. / Retinopathy of prematurity (ROP) is a potentially blinding ocular disorder in premature infants. It is caused by the formation of aberrant retinal neovascularization (NV). Recent studies have demonstrated that Müller cells are the primary producers of inflammation-inducing cytokines and growth factors in pathological conditions. Additionally, the recruitment of macrophages is significantly increased during retinal NV, which exerts a proangiogenic role in ROP. Lymphocytic microparticles (LMPs) are small membrane-wrapped vesicles released from human CEM T lymphocytes, which is a cell line of acute lymphoblastic leukemia. In our previous studies, we demonstrated that LMPs derived from apoptosis-induced human CEM T lymphocytes possess potent angiostatic capacities. Therefore, we hypothesized that LMPs inhibit pathological retinal NV via targeting Müller cells in an ischemia-induced retinopathy mouse model. In this study, we investigated the effect of LMPs both in vitro and in vivo. In vitro, we determined the influence of LMPs on Müller cell properties using rat Müller cells rMC-1 and murine macrophages RAW 264.7. The results revealed that LMPs were internalized and reduced cell proliferation of rMC-1 dose-dependently without inducing cell apoptosis. LMPs also inhibited the chemotactic capacity of rMC-1 on RAW 264.7, as well as the expression of the chemokines (VEGF and SDF-1) in rMC-1. In vivo, we intravitreally injected LMPs and found that LMPs was internalized by Müller cells. LMPs attenuated aberrant retinal NV and the infiltration of macrophages. LMPs also downregulated the expression of angiogenic factors/chemokines (VEGF and SDF-1) in Müller cells. Furthermore, LMPs downregulated the expression of ERK1/2 and HIF-1α in Müller cells. These findings expand our understanding of the effects of LMPs, providing evidence that LMPs are a potential treatment for retinal NV diseases.