Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 avril 2023) / L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie cardiovasculaire rare irréversible qui affecte les artères pulmonaires et altère la fonction cardiaque. Malgré des progrès importants années dans la compréhension de la maladie et la prise en charge des patients au cours des 20 dernières années, l'HTAP reste une maladie foudroyante qui emporte les patients en seulement quelques années après leur diagnostic. L'HTAP se caractérise par une pression pulmonaire moyenne au-dessus de 20mmHg. La pression est la force motrice du sang dans les vaisseaux. La contraction excessive et un remodelage important des petites artères pulmonaires est à l'origine de l'obstruction progressive des vaisseaux, et l'augmentation conséquente de la résistance à l'écoulement du sang dans ces vaisseaux ainsi de la pression artérielle pulmonaire moyenne chez les patients souffrant d'HTAP. En réponse, le cœur doit fournir plus d'effort pour maintenir un débit cardiaque suffisant pour alimenter tous les tissus en oxygène et nutriments. La progression de l'hypoperfusion conduit à une insuffisance cardiaque droite responsable de la mort des patients. Les cellules musculaires lisses d'artères pulmonaires (CMLAP) jouent un rôle majeur dans le remodelage vasculaire. Ces cellules ont acquis un phénotype pathologique pro-polifératif et résistant à l'apoptose rappelant celui des cellules cancéreuses, ce qui leur permet de survivre et de s'accumuler dans la paroi des artères. En particulier, comme les cellules cancéreuses, les CMLAP ont développé des mécanismes de protection de leur matériel génétique qui leur permet de résister aux à leur environnement génotoxique. Les protéines impliquées dans la réponse aux dommages à l'ADN et la réparation sont les plus différentiellement exprimées dans les CMLAP issues de patients HTAP (CMLAP-HTAP). Les thérapeutiques actuels ne ciblent pas ce phénotype particulier. En cancérologie, les chimio- et radiothérapies sont des méthodes courantes pour induire des dommages à l'ADN et tuer les cellules cancéreuses. De nombreuses méthodes moins directes ont été étudiées pour épargner les cellules saines, notamment en passant par des acteurs moléculaires augmentés spécifiquement dans les cellules malades. Ces acteurs sont souvent impliqués dans des mécanismes d'adaptation cellulaires. Inhiber ces acteurs permet d'abolir ces mécanismes d'adaptation et de resensibiliser les cellules à leur milieu cytotoxique. NUDT1 fait partie des protéines les plus différentiellement exprimées dans les CMLAP-HTAP. Elle est surexprimée dans ces cellules ainsi que dans les CMLAP de rats présentant une HTAP induite. NUDT1 est une enzyme qui détoxifie le pool de nucléotides, les précurseurs des bases de l'ADN, par l'hydrolyse de nucléotides oxydés. L'augmentation du pool de nucléotides oxydés induit des effets cytotoxiques supérieurs aux dommages à l'ADN seuls. L'inhibition de NUDT1 dans les cancers est associée à des effets antitumoraux. L'augmentation du pool de nucléotide par le (S)-Crizotinib, un inhibiteur de NUDT1, diminue la prolifération et la résistance à l'apoptose des CMLAP-HTAP et des CMLAP des modèles de rats de la maladie. Chez ces rats, la diminution du remodelage vasculaire est associée à une amélioration des paramètres hémodynamiques, et notamment de la pression artérielle pulmonaire moyenne et de la fonction cardiaque. De manière intéressante, l'altération des flux autophagiques est impliquée dans les effets thérapeutiques du (S)-Crizotinib. Ces résultats précliniques démontrent que l'altération du pool de nucléotides, notamment l'augmentation du pool de nucléotides oxydés est une stratégie effective pour traiter l'HTAP et représente un nouveau levier thérapeutique en HTAP. L'application d'une telle stratégie est à évaluer en fonction de paramètres précis, dynamique et individuels pour chaque patient au titre d'une médecine « Personnalisée, Proactive, et Précise » à la pointe des avancées technologiques. Dans cette optique, certains nucléotides oxydés représentent de potentiels biomarqueurs dont le suivi en temps réel pourrait permettre cette prise en charge personnalisée, proactive et précise.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare caractérisée par une obstruction progressive et un remodelage vasculaire des artères pulmonaires distales, conduisant à une pression artérielle pulmonaire moyenne supérieure à 20mmHg. L'augmentation de la pression aboutit à une dysfonction du ventricule droit et la mort. À l'heure actuelle, il n'existe pas de traitement curatif pour l'HTAP. Il est donc primordial d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Comme dans le cancer, les cellules musculaires lisses de l'artère pulmonaire des patients atteints d'HTAP présentent un phénotype hyper-prolifératif et résistant à l'apoptose, entraînant un remodelage vasculaire pulmonaire. Ainsi, plusieurs stratégies thérapeutiques anti cancéreuses pourraient être utiles pour le traitement de l'HTAP. Compte tenu de l'expression altérée des récepteurs tyrosines kinases dans l'HTAP ainsi que dans le cancer, les inhibiteurs de tyrosine-kinases (ITK) ont été mise sur le marché pour le traitement de différents types de cancers et ont été envisagées dans le cadre de l'HTAP. Ainsi, l'ITK, Imatinib, a été capable de régresser l'HTAP induite dans des modèles expérimentaux, tandis que l'administration d'un autre inhibiteur, le Dasatinib, était associée au développement de l'HTAP. Récemment, plusieurs études observationnelles ont démontré le développement de l'HTAP chez des patients atteints d'un cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC) présentant des réarrangements de la kinase lymphocytaire anaplasique (ALK) et qui ont reçu des ITK ALK/cMET, notamment Xalkori (R-Crizotinib), Ceritinib, Brigatinib et Lorlatinib. Étant donné que l'hypertension pulmonaire peut être associée à plusieurs maladies, y compris le cancer du poumon, la question demeure de savoir si le développement de l'HTAP chez les patients atteints d'un cancer du poumon recevant l'ITK ALK/c-MET représente un événement indésirable du médicament ou un résultat de la propagation de la maladie. Ainsi, l'objectif principal de chapitre 1 est de déterminer si le R-Crizotinib (connu sous le nom de Xalkori et qui est une première ligne de traitement des patients ayant un CPNPC-ALK positif) exacerbe l'HTAP et/ou prédispose à l'HTAP dans des modèles animaux. In vivo, le traitement par R-Crizotinib a entraîné une élévation marquée de la pression systolique du ventricule droit et de la pression artérielle pulmonaire moyenne associée à une augmentation de l'épaisseur de la paroi médiale des artères pulmonaires distales. De plus, R-Crizotinib, administré avant l'exposition à une faible dose de monocrotaline (MCT), induit une réponse hypertensive pulmonaire exagérée, comme en témoigne une augmentation de la pression systolique du ventricule droit et de la pression artérielle pulmonaire moyenne, de l'épaisseur de la paroi médiale et une diminution du débit cardiaque. In vitro, nous avons démontré que le traitement avec R-Crizotinib réduit la prolifération des cellules endothéliales contrôles de l'artère pulmonaire, effet associé à la formation de cellules multinucléées, ce qui est généralement observée dans les cellules qui meurent d'une une catastrophe mitotique. En conclusion, nous avons démontré que l'agent anticancéreux R-Crizotinib favorise le dysfonctionnement des cellules endothéliales, conduisant à la prédisposition et à l'exacerbation de l'HTAP dans des modèles animaux. Les dernières années de recherche ont approuvé l'importance des marques épigénétiques dans le développement de l'HTAP. En effet, nous nous sommes intéressés, dans le deuxième volet de la thèse, au facteur épigénétique « G9a », qui s'est révélé surexprimé dans différents types de cancers, favorisant la survie et la prolifération des cellules. Compte tenu de l'analogie cancer/HTAP, G9a fut un candidat idéal pour l'étude de son potentiel rôle dans le développement de l'HTAP. Ainsi, l'objectif principal du chapitre 2 est de déterminer si G9a est impliqué dans la progression et la pathogenèse de l'HTAP et de déterminer si son inhibition est bénéfique dans les modèles animaux. Nous avons démontré que G9a est surexprimé dans les artères pulmonaires de patients HTAP et dans les modèles expérimentaux. In vitro, l'inhibition pharmacologique de G9a à l'aide de BIX01294 diminue drastiquement la capacité d'hyper prolifération et la résistance à l'apoptose des cellules musculaires lisses HTAP. Grâce au séquençage d'ARN, nous avons démontré que l'inhibition de G9a s'accompagnait d'une altération du flux d'autophagie et d'une accumulation de lipides. Enfin, le traitement thérapeutique avec BIX01294 a réduit le remodelage vasculaire pulmonaire et la pression artérielle pulmonaire moyenne dans un modèle expérimentale de rat et a également amélioré l'hémodynamique pulmonaire et la fonction ventriculaire droite dans un autre modèle de souris. Ces résultats suggèrent que l'inhibition de G9a pourrait représenter une nouvelle approche thérapeutique dans l'HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare and fatal disease characterized by "a progressive loss and obstructive remodeling of pulmonary arteries (PAs) leading to a mean pulmonary arterial pressure (mPAP) greater than 20mmHg. The persistent elevation of pulmonary pressures leads to right ventricular dysfunction and death. Currently, there is no cure for patients with PAH, which increases the need to develop new and effective therapeutic strategies. Pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs) from PAH patients exhibit a "cancer-like" hyperproliferative and apoptosis-resistant phenotype leading to pulmonary vascular remodeling. Therefore, several anti-cancer therapies could be useful for the treatment of PAH. Given the altered expression of receptor tyrosine kinases and their ligands in PAH as well as in cancer, tyrosine kinase inhibitors (TKIs) have been marketed for the treatment of different types of cancers and have been in the spotlight for anti-PAH drug research. Indeed, the tyrosine kinase inhibitor, Imatinib, was able to regress established PAH in experimental models, while the administration of another inhibitor, Dasatinib, was associated with the development of PAH. Recently, several observational studies have highlighted the development of PAH in patients with non-small cell lung cancer (NSCLC) with anaplastic lymphocyte kinase (ALK) rearrangements who received ALK/cMET TKIs, including Xalkori (R-crizotinib), Ceritinib, Brigatinib, and Lorlatinib. Since pulmonary hypertension can be associated with several diseases, including lung cancer, the question remains whether the development of PAH in lung cancer patients receiving cMET/ALK TKIs represents an adverse drug event or a result of disease spread. Thus, the main objective of Chapter 1 is to determine whether R-Crizotinib (known as Xalkori and which is the first-line treatment for patients with advanced ALK-positive NSCLC) exacerbates PAH and/or predisposes to PAH in experimental animal models. In vivo, R-Crizotinib treatment resulted in a marked elevation of the right ventricular systolic pressure (RVSP) and mPAP which was associated with an increased medial wall thickness of the distal PAs. Additionally, we found that pretreatment of rats with R-Crizotinib, induced an exaggerated pulmonary hypertensive response, as evidenced by the increased RVSP, mPAP, medial wall thickness, and decreased cardiac output. In vitro, we have demonstrated that treatment with R-Crizotinib reduces the proliferation of control pulmonary artery endothelial cells, which was accompanied by the appearance of multinucleated cells, a feature commonly seen in cells dying from mitotic catastrophe. In conclusion, we have demonstrated for the first time that the anticancer agent R-Crizotinib promotes endothelial cell dysfunction, leading to susceptibility and exacerbation of PAH in animal models. Previous studies have demonstrated the importance of epigenetic marks in the development and progression of PAH. Indeed, we were interested in the second part of the thesis, in the epigenetic factor "G9a", which was found to be overexpressed in different types of cancers, promoting cell survival and proliferation. Given the similarities between PAH and cancer, G9a was the ideal candidate to study in PAH. Thus, the main objective of Chapter 2 is to determine if G9a is involved in the progression and pathogenesis of PAH and to determine if its inhibition is beneficial in PAH animal models. We demonstrated that G9a is overexpressed in PAs of PAH patients and in experimental models. In vitro, we found that pharmacological inhibition of G9a using BIX01294 drastically reduces the PAH-PASMC proliferation and survival. Through RNA sequencing analysis, we demonstrated that G9a inhibition is accompanied by an impaired autophagy flux and lipid accumulation. Finally, therapeutic treatment with BIX01294 reduced pulmonary vascular remodeling as well as mPAP in an experimental rat model and also improved pulmonary hemodynamics and right ventricular function in another PAH mouse model. These results suggest that G9a inhibition could represent a new therapeutic approach in PAH.

L'hypertension artérielle pulmonaire est caractérisée par l'augmentation des résistances vasculaires pulmonaires, conduisant à l'insuffisance cardiaque et à la diminution de tolérance à l'effort. Les tests d'effort permettent d'évaluer la sévérité de l'hypertension artérielle pulmonaire et la réponse aux traitements. Cependant, la réponse hémodynamique à l'exercice et les facteurs influençant la capacité à l'exercice demeurent mal définis. Nous avons documenté une corrélation linéaire insoupçonnée entre la pression de l'artère pulmonaire et la fréquence cardiaque à l'exercice. Ceci était indépendant du volume d'éjection et des résistances vasculaires pulmonaires. L'augmentation du débit cardiaque était principalement liée à l'augmentation de la fréquence cardiaque. Au moment du diagnostic, le volume d'éjection de repos et la réponse en fréquence cardiaque à l'exercice étaient les seules variables indépendamment liées à la capacité à l'exercice. Sous traitement, les changements de tolérance à l'effort observés étaient principalement liés aux changements hémodynamiques à l'exercice, incluant la réponse en fréquence cardiaque.La réponse hémodynamique à l'exercice est largement impliquée dans la physiopathologie de l'intolérance à l'effort dans l'hypertension artérielle pulmonaire. La réponse chronotrope est une composante importante de cette capacité d'adaptation hémodynamique.

La procédure de Ross: Propriétés biomécaniques de l'artère pulmonaire en fonction du phénotype valvulaire aortique Pierre Olivier Dionne, Evan Wener, Alexander Emmott, Raymond Cartier, Rosaire Mongrain, Richard Leask et Ismail El-Hamamsy OBJECTIFS: Le but de cette étude est de déterminer si les propriétés des artères pulmonaires des patients bénéficiant d'une procédure de Ross ayant une valve aortique bicuspide sont différentes que celles des patients ayant une valve aortique tricuspide. MÉTHODOLOGIE: Trente-deux artères pulmonaires et 20 aortes ont été prélevées chez des patients subissant une procédure de Ross au moment de la chirurgie, dans une cohorte de 32 patients. L'analyse histologique et l'étude tensile equi-biaxiale ex-vivo complétées dans les 8 heures suivant le prélèvement furent utilisées afin d'évaluer les différences entre les groupes de patients et entre les artères pulmonaires et les aortes ascendantes. RÉSULTATS: Il n'y avait aucune différence d'épaisseur au niveau des artères pulmonaires lorsque comparées en fonction du phénotype valvulaire aortique (P = 0.94). Il n'y avait aucune différence au niveau des propriétés tensiles parmi les aortes et les artères pulmonaires lorsque comparées en fonction du phénotype valvulaire. Lorsque comparées en fonction de leur indication chirurgicale, les artères pulmonaires de patients ayant une régurgitation aortique pure étaient moins rigides que leur contre-partie (P = 0.002). Il n'y avait aucune différence au niveau du nombre de lamelles élastiques entre les spécimens d'artère pulmonaire en fonction du phénotype valvulaire aortique (Tricuspide, bicuspide ou unicuspide), ni entre les spécimens aortiques. CONCLUSION: Aucune différence significative ne fut observée au niveau des propriétés biomécaniques des artères pulmonaires lorsque comparées selon leur phénotype valvulaire aortique associé. / The Ross procedure: biomechanical properties of the pulmonary artery according to aortic valve phenotype Pierre Olivier Dionne, Evan Wener, Alexander Emmott, Raymond Cartier, Rosaire Mongrain, Richard Leask and Ismail El-Hamamsy OBJECTIVES: The aim of this study is to determine whether patients undergoing the Ross procedure with bicuspid aortic valves have different pulmonary artery biomechanical properties from those with tricuspid valves. METHODS: Thirty-two pulmonary arteries and 20 aortas were obtained from patients undergoing the Ross procedure at the time of surgery, from a cohort of 32 patients. Histological analysis and ex vivo equi-biaxial tensile testing completed within 8 hours of surgery were used to evaluate differences in patient groups and between the pulmonary artery and the ascending aorta. RESULTS: There was no difference in thickness among pulmonary arteries when compared according to aortic valve phenotype (P = 0.94). There was no difference in the tensile tissue properties among aortas and pulmonary arteries when compared according to aortic valve phenotype, in either the circumferential or longitudinal axis. When compared according to the main surgical indication, pulmonary artery walls from patients with pure aortic regurgitation were less stiff than their counterparts (P = 0.002). There was no difference in the number of elastic lamellae in pulmonary artery specimens from the three different aortic valve phenotypes (Tricuspid, bicuspid or unicuspid), as well as in the aortic specimens. CONCLUSION: No significant differences were observed in the biomechanical properties of pulmonary arteries when compared according to aortic valve phenotype.

Les patients décrits initialement par J. Noonan se ressemblent et ont une cardiopathie congénitale :soit une sténose valvulaire pulmonaire (SVP), soit une persistance du canal artériel. Avant la découverte du premier gène responsable de ce qui est devenu le syndrome de Noonan, cinq études de cohortes décrivant ces patients ont répertorié la prévalence de SVP mais le spectre des cardiopathies semble large, n’a pas été décrit de manière exhautive et aucune hypothèse n’est émise ou ne fait de lien entre ces différentes manifestations cardiaques et une compréhension intégrée du développement embryonnaire. Le gène PTPN11 est le premier gène identifié chez 40% de ces patients. Une corrélation existe entre la présence d’une mutation et la survenue de SVP de même qu’entre l’absence de mutation et la présence d’une cardiomyopathie hypertrophique. Six études de cohortes ont repris la description des mutations identifiées au sein du gène PTPN11 et les phénotypes associés, mais les cardiopathies n’ont pas été systématiquement ou spécifiquement analysées (tant au sein des groupes de patients porteurs de mutation que de ceux sans mutation). Le syndrome LEOPARD est allélique du syndrome de Noonan depuis que des mutations spécifiques au sein des exons 7,12 et 13 du gène PTPN11 ont été identifiées chez 95% des patients. <p><p>Afin d’appréhender les implications possibles du gène PTPN11 dans la survenue des cardiopathies chez les patients porteurs de ces deux syndromes, nous avons conduit une étude chez 272 patients au syndrome de Noonan et une étude chez 19 patients porteurs du syndrome LEOPARD. Parmi la cohorte de patients atteints du syndrome de Noonan, 104 ont été diagnostiqués porteurs d’une mutation du gène (38%). Une prévalence de survenue de cardiopathies affectant les structures droites du cœur se dégage chez les patients identifiés porteurs d’une mutation avec une différence significative pour la SVP, une tendance est relevée pour le canal atrio-ventriculaire et la communication inter-auriculaire de type Ostium Secundum. L’absence de mutation est corrélée avec la survenue de cardiomyopathie hypertrophique et de cardiopathies du cœur gauche. Parmi les patients atteints du syndrome LEOPARD, il n’existe pas de différence statistiquement significative pour les patients porteurs d’une mutation ou non et/ou pour une cardiopathie particulière. <p><p>Toutes les mutations identifiées du gène PTPN11 sont des mutations ‘faux-sens’. Ce gène appartient à la famille des gènes codant pour une protéine tyrosyl phosphatase, SHP-2, ne possédant pas de récepteur trans-membranaire. Cette phosphatase est impliquée dans la voie de signalisation cellulaire des MAP (‘Mitogen-activated protein’) kinases dont l’expression est ubiquitaire et inclut le coeur. Depuis nos travaux, le concept de syndrome « neuro-cardio-facio-cutané » est établi puisque, à ce jour, 9 gènes (SOS1, RAF1, BRAF, KRAS, NRAS, HRAS, NF1, SPRED1 et SHOC2), tous impliqués dans la voie de signalisation RAS (voie des MAP kinases) sont identifiés. Un spectre phénotypique existe avec des signes communs mais aussi distinctifs chez les patients présentant le syndrome de Noonan, le syndrome LEOPARD, le syndrome de Costello, le syndrome Cardio-Facio-Cutané (CFC), le syndrome « Noonan-NF1 », le syndrome de Legius et le syndrome « Noonan/Multiple Giant Cell Lesion ». Nous rapportons enfin l’observation d’une patiente atteinte du syndrome CFC et porteuse d’une mutation (p.R257Q) au sein du gène BRAF ayant développé une cardiomyopathie hypertrophique. <p><p>Ces travaux de cohortes de patients au phénotype du syndrome de Noonan, du syndrome LEOPARD et cette dernière description d’une patiente au syndrome CFC ont permis de participer à la découverte de l’implication d’une voie de signalisation cellulaire dont l’origine génétique est maintenant démontrée. Les résultats de nos travaux réalisés depuis 2002 auront permis, avec les équipes travaillant sur le même sujet, d’orienter les investigations et les nouveaux projets de recherche qui étudient spécifiquement le rôle du gène PTPN11 dans l’embryologie du cœur. Les études des orthologues (zebrafish, murin et Drosophila) porteurs à l’état hétérozygote d’une mutation du gène PTPN11 permettent d’intégrer les anomalies phénotypiques et cardiaques observées. Ces études permettent de postuler les effets cellulaires produits par les mutations chez les patients atteints du syndrome de Noonan et chez les patients atteints du syndrome LEOPARD engendrant in vitro une activation de la phosphatase (effet « gain de fonction ») pour les premiers ou une réduction de l’activité phosphatase (« dominant négatif ») mais engendrant un effet gain de fonction in vivo. Nous discutons les connaissances acquises, les compréhensions obtenues et intégrées et traçons enfin les perspectives offertes par ces travaux.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished