La correction de l'anémie par l'érythropoïétine recombinante humaine (rhEPO) en insuffisance rénale chronique (IRC) s'accompagne d'une élévation de la pression artérielle. Les mécanismes presseurs de l'rhEPO en IRC sont encore mal définis. Des études récentes indiquent que le traitement à l'rhEPO accentue la dysfonction endothéliale déjà présente en urémie. On note une élévation de la production endothéliale d'endothéline-1 (ET-1) et une diminution de la relâche de monoxyde d'azote (NO). Ces changements pourraient aussi être associés à une augmentation de la formation d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) qui peut accentuer ces changements. Notre étude a pour objectif d'évaluer l'effet d'un antioxydant, le tempol (un mimétique de la superoxide dismutase (SOD)), sur la pression artérielle et la progression de l'insuffisance rénale chez le rat urémique traité à l'rhEPO. Pour ce faire, des rats Wistar rendus urémiques par néphrectomie subtotale 5/6 sont divisés en quatre goupes : urémique (Nx) + véhicule; Nx + rhEPO; Nx + tempol (lmmol/1/jour dans l'eau à boire); et Nx + rhEPO + tempol, pendant quatre semaines. Les rats développent de l'urémie, de l'anémie et de l'hypertension artérielle. Ces derniers effets sont associés à une élévation des concentrations d'ET-1 et de la production de fanion superoxyde. Le traitement à l'rhEPO chez les rats urémiques corrige l'anémie, mais aggrave l'hypertension artérielle et l'insuffisance rénale de même que l'augmentation d'ET-1 et de fanion superoxyde. Le traitement au tempol, chez les deux groupes urémiques, atténue le développement de l'hypertension et la progression des dommages histologiques rénaux qui sont d'ailleurs associés à une réduction des concentrations ET-1 plasmatique, urinaire et rénale ainsi qu'une diminution de la production de fanion superoxyde. En conclusion, le développement de l'hypertension et la progression de l'insuffisance rénale chez le rat urémique sont causés, en partie, par la présence d'un stress oxydatif. Le traitement à l'rhEPO accentue d'avantage le stress oxydatif, et ce dernier serait impliqué dans l'aggravation de l'hypertension et de la progression de l'insuffisance rénale.

Plusieurs études cliniques effectuées chez l’homme ont démontré une association entre l’hypertension, la résistance à l’insuline et la dysfonction endothéliale. Cette même association a aussi été démontrée dans plusieurs modèles animaux, dont le rat spontanément hypertendu (SHR), et le rat nourri avec un régime sucrosé. Par conséquent, nous avons voulu caractériser chez le SHR les effets de l’hypertension combinés à ceux d’une alimentation sucrosée, sur la sensibilité à l’insuline, les actions hémodynamiques et métaboliques de l’insuline, la fonction endothéliale et la réactivité vasculaire in vivo et in vitro comparativement à son contrôle normotendu, le rat Wistar-Kyoto (WKY). Nous avons observé dans les deux groupes SHR (ie avec régime standard et régime sucrosé), une altération de la réactivité vasculaire, ainsi qu’une variation de la réponse hémodynamique à l’insuline lors d’un clamp euglycémique/hyperinsulinémique. Nous avons aussi noté une réduction du transport du glucose et de l’expression de l’enzyme eNOS dans le muscle squelettique des groupes SHR. / Several clinical studies carried out in humans have demonstrated an association between hypertension, insulin resistance and endothelial dysfunction. The same association has also been shown in several animal models, including the spontaneously hypertensive rat (SHR), and the high sucrose-fed rat. Consequently, we undertook a series of experiments to characterize the effects of hypertension combined with those of a high sucrose diet on insulin sensitivity, insulin’s haemodynamic and metabolic actions, endothelial function and in vivo and in vitro vascular reactivity. Our results clearly indicate significant alterations in aortic vascular reactivity, as well as in insulin haemodynamic responses measured during a euglycemic/hyperinsulinemic clamp in the SHR rat. These effects were independent of diet. We also noted a decrease in skeletal muscle glucose transport activity and in eNOS protein expression.

Résumé : L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare dans laquelle les artères pulmonaires subissent un important remodelage et un recrutement de cellules proinflammatoires dans la paroi. Généralement les patients atteints sont diagnostiqués tardivement. Or, à son stade avancé, l’HTAP est irréversible. Aucun traitement actuel ne permet de soigner définitivement les patients. Nous émettons l’hypothèse que l’inflammation pourrait être à l’origine de plusieurs dysfonctions cellulaires et que sa résolution pourrait probablement prévenir l’HTAP. Deux modèles d’HTAP expérimentale ont été utilisés. Le premier met en jeu des artères pulmonaires humaines (APH) cultivées in vitro et rendues hyperréactives et sur lesquelles les effets des Résolvines D1 et E1 ainsi que leurs précurseurs respectifs ont été évalués. Le deuxième est un modèle in vivo bien connu de rats hypertendus à la monocrotaline (MCT) sur lesquels le rôle curatif du MAG-DHA (un monoacylglycéride de l’acide docosahexaénoïque) a été étudié quand l’HTAP est déjà installée. Les résultats démontrent que 24 h de prétraitement in vitro avec le TNFalpha, l’IL-6 ou l’ET-1 augmente la réactivité pharmaco-mécanique et la sensibilité au Ca2+ des APH stimulées avec 80 mM de KCl, 1 µM de 5-hydroxytryptamine (5-HT), 30 nM U-46619 et 1 µM de PDBu. En revanche, 300 nM de RvD1 ou de RvE1 ainsi que 1µM de MAG-DHA ou de MAG-EPA (monoacylglycéride de l’acide éicosapentaénoïque) renversent les effets induits par les traitements proinflammatoires et vasoconstricteurs. De plus, in vivo, il a été démontré que 7 jours de traitement avec le MAG-DHA peuvent permettre de résoudre le statut inflammatoire dans un modèle d’hypertension pulmonaire induite par la MCT chez le rat. Dans les deux modèles, l’expression de biomarqueurs inflammatoires (TNFalpha, COX-2, STAT3) et les niveaux de phosphorylation des activateurs nucléaires du remodelage tels que c-Fos, c-Jun, NFkB et MMP9 étaient augmentées par les traitements proinflammatoires. Cependant, les expériences d’immuno-buvardage montrent que la RvD1, la RvE1 et leurs précurseurs normalisaient les niveaux de détections de ces marqueurs de l’inflammation. En conclusion, l’ensemble des données montrent que les Résolvines D1 et E1 ainsi que leurs précurseurs sont des candidats efficaces pour résoudre l’inflammation induite pour prévenir l’hyperréactivité pharmacologique des artères pulmonaires. / Abstract : Pulmonary hypertension (PH) is rare disease characterized by an important remodelling and proinflammatory cells recruitement into the pulmonary artery wall. Because of the late diagnostic, the patient care is often performed when PH is at its irreversible and most severe stage. Unfortunatly, none of the actual treatments are able to cure the patients for the long term. We hypothesize that inflammation could be a major event at the origin of all the other cellular dysfunctions that characterise PH. Resolvins; metabolites from Oméga-3 could resolve inflammation and potentially prevent or reverse PH. In the present study, two models of PH have been used. The first one is an in vitro model involving cultured human pulmonary arteries (HPA) in which inflammatory or hyperreactive conditions have been induced to evaluate the effects of Resolvin D1 and E1 and their precursors. The second model is a well-known in vivo model of monocrotalineinduced PH in rats, treated with MAG-DHA (monoacylglyceride form of docosahexaenoic acid) to evaluate the curative ability of this compound to resolve the disease at its severe stage. Results show that 24-h pre-treatment with TNFα, IL-6 or ET-1 increased the reactivity and Ca2+ sensitivity of HPA as revealed by agonist challenges with: 80 mM KCl, 1 μM 5- hydroxytryptamine (5-HT), 30 nM U-46619 and 1 μM PDBu. However, 300 nM RvD1 or RvE1, as well as 1 μM MAG-DHA or MAG-EPA (monoacylglyceride form of eicosapentaenoic acid) strongly reversed the over responsiveness induced by proinflammatory and hyperreactive treatments.Moreover, a 7-day treatment with MAG-DHA is able to resolve the inflammatory status in a rat model of monocrotaline-induced pulmonary hypertension. In both models, the inflammatory status enhanced the expression of inflammatory biomarkers (TNF-α, COX-2, STAT-3) as well as the detection of MMP9 and phosphorylated nuclear factors such as P-c-Fos, P-c-Jun and P-NF-κB involved in the activation of wall remodeling. Hence, RvD1, RvE1 and their precursors normalized the expression of these inflammatory biomarkers. In conclusion, Resolvin D1 and E1 and their respective precursors MAG-DHA and MAGEPA could inhibit inflammation status to prevent and potentially cure pulmonary hypertension.

L'implication du système rénine-angiotensine aldostérone (SRAA) dans le déterminisme génétique de l'hypertension artérielle (HTA) et de son retentissement cardiovasculaire, chez des hypertendus hospitalisés, a été explorée selon deux approches : i) l'étude d'une forme monogénique d'HTA, l'hyperaldostéronisme sensible à la dexaméthasone (HSD), ii) des études d'association concernant les gènes AGTR1 et CYP11B2, codant pour le récepteur de type 1 à l'angiotensine II, et pour l'aldostérone synthase. Ce travail a permis d'identifier trois patients, apparentés, porteurs du gène de l'HSD, et a confirmé l'intérêt d'un diagnostic précoce de cette maladie. Nos résultats ont par ailleurs montré que l'allèle A du polymorphisme A1166C du gène AGTR1 est associé à une augmentation de la rigidité artérielle, et que le polymorphisme –344 C/T du gène CYP11B2 influence le déterminisme de l'index de masse ventriculaire gauche, soulignant le rôle majeur des gènes du SRAA dans le remodelage cardiovasculaire.

L'hypertension systolique isolée (HSI), amenée par une augmentation de la rigidité vasculaire, est la forme d'hypertension la plus fréquente chez les personnes âgées de plus de 60 ans. L'augmentation de la rigidité vasculaire, causée en partie par la calcification aortique médiale, est accélérée de 15 ans chez les diabétiques. Il est suggéré que la calcification aortique serait responsable de la résistance aux agents antihypertenseurs chez les patients souffrant d'HSI, d'où la nécessité de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant la calcification artérielle. La protéine Gla de la matrice (MGP) est une protéine anti-calcifiante dépendante de la vitamine K, qui doit être γ-carboxylée pour être active. Deux enzymes sont responsables de la γ-carboxylation, soit la γ-glutamyl-carboxylase et la vitamine K époxyde réductase (VKOR). Plusieurs études récentes ont indiqué que la calcification vasculaire semblait être associée à une réduction de la γ-carboxylation de la MGP, et à un déficit en vitamine K. La modulation de l'expression et/ou de l'activité de la γ-carboxylase et de la VKOR et l'impact de cette modulation sur la γ-carboxylation de la MGP en présence de diabète n'est pas connue. L'objectif principal de cette thèse était de déterminer les mécanismes impliqués dans l'accélération de la rigidité artérielle causée par la calcification des gros troncs artériels dans le diabète. Nous avons ainsi confirmé, dans un modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète de type 1, que la γ-carboxylation de la MGP était bel et bien altérée au niveau aortique. En fait, nous avons démontré que la quantité de MGP active (i.e. MGP γ-carboxylée, cMGP) au sein de la paroi vasculaire est diminuée significativement. Parallèlement, l'expression de la γ-carboxylase était diminuée de façon importante, alors que ni l'expression ni l'activité de la VKOR n'étaient modifiées. La diminution de l'expression de la γ-carboxylase a pu être reproduite dans un modèle ex vivo d'hyperglycémie. À l'aide de ce modèle, nous avons démontré que la supplémentation en vitamine K dans le milieu de culture prévenait la diminution de l'expression de la γ-carboxylase, alors que les animaux diabétiques de notre modèle in vivo avaient des concentrations plasmatiques de vitamine K pratiquement triplées. D'autre part, l'étude des voies de signalisation impliquées a révélé que la voie PKCβ pourrait être responsable de l'altération de la γ-carboxylase. Ces résultats génèrent de nouvelles pistes de réflexion et de nouvelles idées de recherche. Par exemple, il serait important de vérifier l'effet de la supplémentation en vitamine K dans le modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète pour évaluer l'effet sur la γ-carboxylation de la MGP et par le fait même, sur la calcification vasculaire. De plus, l'évaluation de l'effet de l'administration de molécules ciblant la voie PKC chez ce même modèle animal permettrait de déterminer leur impact sur le développement de la calcification vasculaire et d'évaluer leur potentiel thérapeutique. Selon les résultats de ces études, de nouvelles options pourraient alors être à notre disposition pour prévenir ou traiter la calcification artérielle médiale associée au diabète, ce qui aurait pour effet de ralentir le développement de la rigidité artérielle et d'ainsi diminuer le risque cardiovasculaire associé à l'HSI. / Arterial stiffness contributes to the development of isolated systolic hypertension (ISH), the most prevalent form of hypertension in the elderly. Arterial stiffness, due in part to the calcification of large arteries, is accelerated by 15 years in diabetic patients. It is suggested that vascular calcification could be responsible for the resistance to anti-hypertensive agents in patients suffering from ISH, emphasizing the need of developing new therapies directly targeting vascular calcification. The matrix Gla protein (MGP) is a vitamin K-dependent secretory protein post-transtionnaly modified by the enzyme γ-glutamyl-carboxylase. This post-translational modification renders MGP active, i.e. able to inhibit vascular calcification (cMGP). Another enzyme, the vitamin K oxidoreductase (VKOR) is necessary to ensure the recycling of vitamin K from the epoxide to hydroquinone, the form used by the γ-carboxylase. Recent studies have shown that vascular calcification is associated with increased levels of under-carboxylated MGP (ucMGP), and vitamin K deficiency. However, the modulation of the expression or the activity of the enzymes involved in γ-carboxylation, as well as the impact of this modulation is currently unknown. The goal of this research project was to study the mechanisms involved in the accelerated development of arterial stiffness in diabetes due to increased vascular calcification of large arteries. In a rat model of type 1 diabetes with increased arterial stiffness, we demonstrated that aortic MGP γ-carboxylation was altered. In fact, the amount of active MGP was reduced in the arterial wall, coupled with a marked reduction of γ-carboxylase expression. However, neither VKOR expression nor activity was modified. This alteration of the γ-carboxylase was reproduced in an ex vivo model of hyperglycemia. In this model, vitamin K supplementation prevented the reduction of γ-carboxylase expression, whereas surprisingly, plasma levels of vitamin K were increased in diabetic rats compared to controls. The PKC signaling pathway has been identified as the pathway involved in the γ-carboxylase alteration. Our results provide multiple new research ideas. For instance, it would be important to study the effect of vitamin K supplementation in an animal model of diabetes-associated arterial stiffness, to gain insight into its impact on γ-carboxylase and MGP γ-carboxylation, and ultimately on vascular calcification. Moreover, it would be very interesting to determine the effect of molecules affecting the PKC pathway on vascular calcification in this model, which would allow for a better understanding of their therapeutic potential. Depending on the results of these experiments, we could have at our disposition new therapeutic options to prevent and treat vascular calcification, which would have the potential to slow down the acceleration of arterial stiffness in diabetic patients and reduce the cardiovascular risk associated with ISH.

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

réalisé avec la codirection de Marek Jankowski / Introduction: L’ocytocine (OT) était connue pour ses effets lors de la parturition et de la lactation. Depuis quelques années, d’autres rôles de l’OT ont été proposés. Ainsi, la découverte de l’OT et de son récepteur (OTR) dans le cœur a suggéré le rôle fonctionnel de cette hormone dans cet organe. Aujourd’hui, il existe une controverse concernant l’implication de l’OT dans la régulation de la pression artérielle (PA). Des études additionnelles sont donc requises pour préciser le rôle de l’OT dans le contrôle de la PA. C’est dans ce cadre que se situe la présente étude. Méthodes: Deux types d’expériences ont été faites: Une pour l’étude des paramètres métaboliques et l’autre pour les paramètres cardiovasculaires. Pour la première, l’OT (0.04 mg/kg) a été testée pour son effet métabolique. Les rats SD sont injectés avec l’OT et immédiatement placés dans des cages métaboliques individuelles et adaptées pour recueillir les urines. Les urines recueillies sur 3 heures nous ont permis de mesurer la diurèse, la natriurèse et la kaliurèse chez les rats. Pour le 2ème type, des rats spontanément hypertendus (SHR) et des Sprague-Dawley (SD) ont subi une chirurgie pour l’implantation de la sonde de télémétrie. Après 10 jours de récupération, nous avons commencé l’expérience qui s’est déroulée en 2 séries: la série des injections intraveineuses (i.v.) (0.04, 0.08, 0.1, 0.2 et 0.4 mg/kg en une seule injection) et la série des injections sous-cutanées (s.c.) (0.5 et 1 mg/kg/jour pendant 5 jours d’injection). La pression artérielle (PA), la fréquence cardiaque (FC) et de l’activité des rats ont été mesurées continuellement pendant toute l’expérience. Résultats: En i.v. la plus petite dose d’OT (0.04 mg/kg/0.3 ml) utilisée pour les effets rénaux a amené une diurèse significative, montre une tendance de natriurèse et de diminution de kaliurèse. Cette dose et celle d’OT (0.08 mg⁄kg⁄0.3 ml) sont sans effets sur la PA mais diminuent la FC des SHR et des SD (seulement les nuits). Pour les doses élevées en i.v. (0.1, 0.2 et 0.4 mg/kg d’OT), à l’exception de l’effet vasopresseur transitoire observé avec OT 0.4 mg/kg chez SD, l’OT 0.1 et 0.2 mg/kg ont diminué la PA. Les doses (0.2 et 0.4 mg/kg) d’OT ont diminué la PA chez les SHR. Elles ont augmenté la FC en journée aussi bien chez les SD que chez les SHR pendant que 0.1 mg/kg l’a diminuée. Pendant les nuits, c’est seulement la dose de 0.4 mg/kg qui a un effet sur la FC qu’elle diminue aussi bien chez les SD que les SHR. Les doses de 0.5 et 1 mg/kg injectées en s.c. ont diminué significativement la PA chez les SHR. Mais, chez les SD c’est l’OT à la dose de 1 mg/kg qui a amené une baisse de PA. À l’exception de OT 0.5 mg/kg/jour qui a augmenté la FC et l’activité chez les SHR en journée et ce au cours des injections, l’OT en s.c. a également entraîné une diminution de la FC et de l’activité. Conclusion: Ces résultats démontrent que l’OT intervient dans la régulation de la PA et la FC et les effets de l’OT dépendent de la souche de rats, de la dose, de la voie d’administration et du moment d’enregistrement des paramètres cardiovasculaires (jour ou nuit). Parlant de dépendance des résultats en fonction des voies d’administration, force est de signaler qu’avec les injections s.c. l’effet hypotenseur de l’OT est puissant et sans équivoque. Cela serait dû au fait que la duré de vie de l’OT est très courte (5 à 10 minutes) quand elle entre dans le sang. Ainsi, contrairement à la voie i.v., l’efficacité de l’OT en s.c. résulterait de sa libération lente dans le sang et donc toute la quantité administrée en s.c. ne se dégrade pas d’un seul coup. / Introduction: Oxytocin (OT) is known for its effects during parturition and lactation. In recent years, new roles of OT have been brought to light. Thus, the discovery of OT and its receptors (OTR) in the heart suggest a functional role in the body. Nowadays, the involvement of OT in blood pressure (BP) regulation is still controversial. Additional studies are therefore required to accurately determine the role of OT in the control of BP. Methods: Two types of experiments were carried out: Diuretic effect: conscious male, Sprague-Dawley rats were administered OT intravenously (0.04 mg/kg) and immediately placed in metabolic and individual cage; urine was collected and measured every hour for 3 hours. Urine measurement allowed diuresis, natriuresis and kaliuresis to be determined Telemetry: telemetry implants and catheters were inserted into the abdominal aorta of spontaneously hypertensive (SHR) and Sprague-Dawley (SD) rats. After 10 days (of necessary recovery), heart rate (HR), BP and animal locomotor activities were measured continuously. The same experiment was done on two batches of rats. Different doses of OT: 0.04; 0.08; 0.1, 0.2 or 0.4 mg/kg were injected once by intravenous (i.v) route. After each injection, we waited for the normalization of BP and HR before the next dose. Further more, 5 consecutive injections of OT were made (0.5 and 1 mg/kg) subcutaneously (s.c.). Results: The dose of 0.04 mg/kg of OT administrated for renal effects led to significant diuresis, a tendancy in natriuresis and kaliuresis decreased with no effect on BP. That dose as well as 0.08 mg/kg decreased HR in SHR and SD rats (only in the night). Whereas the highest doses in i.v. (0.1, 0.2 et 0.4 mg/kg d’OT), except a transient vasopressor effect observed with the OT 0.4 mg/kg in SD rats, OT 0.1 and 0.2 mg/kg decreased BP. OT 0.2 and 0.4 mg/kg decreased BP in SHR but increased HR during the days in both strains. The dose of 0.4 mg/kg led to a decrease of HR in SHR and in SD rats. The s.c. injections (0.5 and 1 mg/kg) of OT led to a significant decrease in BP in SHR, whereas in SD rats the lowering was only significant with a dose OT 1 mg/kg. HR significantly decreased in both strain with 1 mg/kg, whereas with 0.5 mg/kg, HR increased in SHR only and during the day. Conclusion: These results demonstrate that oxytocin acts on blood pressure and heart rate depending on strain, dose and route of administration. It’s important to point out that with s.c. injections the hypotensive effect of OT is powerful and unequivocal. This is probably because OT administered s.c. is slowly released into the bloodstream. Therefore the entire amount administered s.c. does not degrade at once and leads to the effectiveness of s.c. results.

L’hypertension artérielle est le facteur de risque le plus important dans les maladies cardiovasculaires (MCV) et les accidents vasculaires cérébraux (AVC). L’hypertension artérielle essentielle est une maladie complexe, multifactorielle et polygénique. Même si on a identifié de nombreux facteurs de risque de l’hypertension artérielle, on ne comprend pas encore clairement les mécanismes qui la régissent. Les kinases hépatocytes produisant l’érythropoïétine (Eph) constituent la plus grande famille des récepteurs tyrosine kinase qui se lient à des ligands de surface cellulaire appelés éphrines sur les cellules avoisinantes. On sait que les interactions de Eph et des éphrines sont essentielles aussi bien dans les processus de développement que dans le fonctionnement des organes et des tissus adultes. Cependant on n’a pas encore étudié la relation entre Eph/éphrines et l’hypertension artérielle. Nous avons créé des modèles de souris knockout (K.O.) Ephb6-/-, Efnb1-/- et Efnb3-/- pour cette étude. Dans le modèle EphB6-/-, nous avons observé que les souris K.O. Ephb6 castrées, mais pas les femelles, ainsi que les souris mâles non castrées présentaient une tension artérielle élevée (TA) par rapport à leurs homologues de type sauvage (TS). Ceci suggère que Ephb6 doit agir de concert avec l’hormone sexuelle mâle pour réguler la TA. Les petites artères des mâles castrés Ephb6-/- présentaient une augmentation de la contractilité, une activation de RhoA et une phosphorylation constitutive de la chaîne légère de la myosine (CLM) lorsque comparées à celles de leurs homologues TS. Ces deux derniers résultats indiquent que la phosphorylation de CLM et de RhoA passe par la voie de signalisation de Ephb6 dans les cellules du muscle lisse de la paroi vasculaire (CMLV). Nous avons démontré que la réticulation de Efnbs mais non celle de Ephb6 aboutit à une réduction de la contractilité des CMLV. Ceci montre que l’effet de Ephb6 passe par la signalisation inversée à travers Efnb. Dans le modèle Efnb1-/- conditionnel spécifique au muscle lisse, nous n’avons observé aucune différence entre Efnb1-/- et les souris de TS concernant la mesure de la TA dans des conditions normales. Cependant, la TA des souris K.O. Efnb1 lors d’un stress d’immobilisation est supérieure à celle des souris de TS. Dans les petites artères des souris K.O. Efnb1, le rétrécissement et la phosphorylation de CLM étaient élevés. In vitro, la contractilité et l’activation RhoA de la CMLV des souris TS étaient augmentées quand leur Efnb1 était réticulé. Ces résultats corroborent ceux des souris KO Ephb6 et prouvent que l’effet de Ephb6 dans le contrôle de la TA se produit au moins par l’intermédiaire d’un de ses ligands Efnb1 dans les CMLV. Dans le modèle Efnb3-/-, on a observé une augmentation de la TA et du rétrécissement des vaisseaux chez les femelles Efnb3-/-, mais non chez les mâles; l’échographie a aussi révélé une résistance accrue au débit sanguin des souris K.O. femelles. Cependant la mutation de Efnb3 ne modifie pas la phosphorylation de la CLM ou l’activation de RhoA in vivo. Dans l’expérience in vitro, les CMLV des souris femelles Efnb3-/- ont présenté une augmentation de la contractilité mais pas celle des souris mâles Efnb3-/-. La réticulation des CMLV chez les mâles ou les femelles de TS avec solide anti-Efnb3 Ab peut réduire leur contractilité. Notre étude est la première à évaluer le rôle de Eph/éphrines dans la régulation de la TA. Elle montre que les signalisations Eph/éphrines sont impliquées dans le contrôle de la TA. La signalisation inverse est principalement responsable du phénotype élevé de la TA. Bien que les Efnb1, Efnb3 appartiennent à la même famille, leur fonction et leur efficacité dans la régulation de la TA pourraient être différentes. La découverte de Eph/Efnb nous permet d’explorer plus avant les mécanismes qui gouvernent la TA. / Hypertension is the most important risk factor for the cardiovascular diseases (CVD) and strokes. The essential hypertension is a complex, multifactorial and polygenic disease. Although many hypertension risk factors have been identified, the comprehensive understanding of mechanisms remains elusive. Erythropoietin-producing hepatocyte kinases (Ephs) are the largest family of receptor tyrosine kinases, which bind to cell surface ligands called ephrins on neighboring cells. Eph and ephrin interactions are known to be essential in developmental processes, as well as in functions of adult organs and tissues. However the relationship between Ephs/ephrins and hypertension has not been studied. Ephb6-/-, Efnb1-/- and Efnb3-/-knockout mice models were established for this study. In the EphB6-/- model, we observed that the castrated Ephb6 KO mice but not female or uncastrated male mice presented heightened blood pressure (BP) compared to the wild type (WT) counterparts. This suggests that Ephb6 needs to act in concert with sex hormone to regulate blood pressure. Small arteries from castrated Ephb6-/- males showed increased contractility, RhoA activation and constitutive myosin light chain (MLC) phosphorylation compared to their WT counterparts. The latter two findings indicate that RhoA and MLC phosphorylation are in the signaling pathway of Ephb6 in vascular smooth muscle cell (VSMC). We demonstrated that, crosslinking of Efnbs but not Ephb6 resulted in reduced VSMC contractility. This indicates that the effect of Ephb6 is via reverse signaling through Efnbs. In smooth muscle-specific conditional Efnb1-/- model, no difference was observed between Efnb1-/- and WT mice in BP measurement under a normal condition. However, the BP of Efnb1 KO mice during immobilization stress were higher than that of WT mice. In the small arteries from Efnb1 KO mice, the constriction and MLC phosphorylation were elevated. In vitro, the contractility and RhoA activation of WT VSMC were augmented when their Efnb1 was crosslinked. These results corroborate the findings from Ephb6 KO mice, and prove that the effect of Ephb6 in BP control is at least via one of its ligand Efnb1 in VSMC. In the Efnb3-/- model the heightened BP and increased vessel constriction were observed in Efnb3-/-females but not males; the echography also revealed the increased blood flow resistance of female KO mice. However the mutation of Efnb3 doesn’t alter the MLC phosphorylation or RhoA activation in vivo. In in vitro experiment, VSMCs from Efnb3-/- female mice showed increased contractility but did not Efnb3-/- male mice. Crosslinking of VSMCs from WT males or females with solid anti-Efnb3 Ab can reduce their contractility. Our study is the first to assess the role of Eph/ephrins in BP regulation. Eph/ephrins signalings are involved in the regulation of BP. The reverse signaling is mainly responsible for the elevated BP phenotype. Although the Efnb1, Efnb3 belongs to the same family, their function and effectiveness in the regulation of BP might be different. The discovery of Eph/Efnbs allows us to further explore the mechanism in BP.

La rigidité artérielle est considérée comme un facteur de risque important pour le développement du déclin cognitif. Toutefois, les effets précis de la rigidité artérielle sur le cerveau sont peu connus et, à ce jour, aucun modèle animal ne permet d’étudier l’effet isolé de ce facteur sur l’homéostasie cérébrale. Dans cette étude, nous avons développé un nouveau modèle de rigidité artérielle qui se base sur la calcification de l’artère carotide chez la souris. Au niveau artériel, ce modèle présente une fragmentation de l’élastine, une augmentation de la distribution du collagène et de l’épaisseur intima-média ainsi qu’une diminution de la compliance et de la distensibilité artérielles démontrant la rigidité artérielle. De plus, le modèle ne présente pas d’augmentation de pression artérielle ni de changement de rayon du lumen indiquant une absence d’hypoperfusion globale et d’anévrisme. Au niveau cérébral, les résultats montrent que la rigidité artérielle induit une augmentation de la pulsatilité du flux sanguin cérébral menant ainsi à une augmentation du stress oxydatif. Ce dernier induit une inflammation cérébrale, détectée par l’activation de la microglie et des astrocytes, induisant ultimement une neurodégénérescence. Ces effets sont surtout observés au niveau de l’hippocampe, la région cruciale pour la mémoire et la cognition. Ainsi, cette étude montre que la rigidité artérielle altère l’homéostasie cérébrale et mérite d’être considérée comme une cible potentielle dans la prévention et le traitement des dysfonctions cognitives chez les personnes âgées. / Arterial stiffness is considered as an important risk factor for the development of cognitive decline in the elderly population. However, its precise effects on the brain are unknown and, to date, no animal model allows to study the precise outcome of arterial stiffness on the brain homeostasis. In this study, we developed a new animal model of arterial stiffness based on the calcification of the carotid artery in mice. On the arterial level, this model shows a fragmentation of elastin, increased collagen distribution and intima-media thickness as well as decreased arterial compliance and distensibility, thus fulfilling the major arterial stiffness properties. In addition, this model does not a show an increase in blood pressure or change in arterial lumen radius indicating a lack of global hypoperfusion and aneurysm. Regarding the brain, the results show that arterial stiffness induces an increase in cerebral blood flow pulsatility leading to increased oxidative stress. Oxidative stress induces brain inflammation, detected by the activation of microglia and astrocytes, ultimately leading to neurodegeneration. These effects are particularly observed in the hippocampus, a crucial area for memory and cognition. Thus, this study shows that arterial stiffness alters brain homeostasis and therefore should be considered as a potential therapeutical target for the prevention and treatment of cognitive dysfunction in the elderly.

Réalisé en cotutelle avec l'Université de Lorraine (France) / Ce projet traite de la programmation développementale de l’hypertension artérielle (HTA) à travers des influences néonatales précoces pouvant moduler le développement vasculaire. Les bébés prématurés présentent des défenses antioxydantes diminuées comparés aux nouveau-nés à terme et sont exposés à la naissance à des concentrations élevées en oxygène (O2) engendrant la production d’espèces réactives de l’O2 (ERO). Les conséquences vasculaires à long terme de dommages liés aux ERO en période néonatale et les mécanismes impliqués sont très partiellement compris. Les précédents résultats du laboratoire ont montré qu’un stress hyperoxique néonatal conduit chez le rat adulte à de l’HTA, une dysfonction endothéliale et une rigidité artérielle, éléments de vieillissement vasculaire. Nous émettons l'hypothèse qu'un stress hyperoxique néonatale conduit à long terme à l'altération de la structure vasculaire et à un vieillissement vasculaire précoce. Nous avons démontré une diminution de la prolifération cellulaire, une capacité angiogénique altérée, des dommages à l’ADN et une augmentation de l’expression de protéines de sénescences (des indices de sénescence cellulaire) au-delà de la période néonatale suite à une exposition brève à l’O2 au niveau vasculaire dans un modèle animal (ratons Sprague-Dawley exposés à 80 % d’O2 du 3ème au 10ème jour de vie comparés à des ratons restés à l’air ambiant) et cellulaire (cellules musculaires lisses d'aortes thoraciques d'embryon de rat exposées à 40% O2 pendant 24h ou 48h, puis remises en normoxie pendant 96h). De plus, des altérations des composants de la structure vasculaire indiquant un remodelage vasculaire aortique ont été mises en évidence. Ces changements précèdent tous l’HTA et la dysfonction vasculaire observées dans le modèle animal à l’âge adulte et pourraient y contribuer. L’étude de jeunes adultes nés < 29 semaines comparés à des jeunes adultes nés à terme indique une augmentation de marqueurs de rigidité artérielle (indices d’un vieillissement vasculaire précoce) chez la population prématurée. L’ensemble des résultats démontre un vieillissement vasculaire précoce après une exposition néonatale transitoire à un stress hyperoxique permettant une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués dans la survenue des troubles vasculaires retrouvés chez l’adulte et contribue à la mise en place de moyens de prévention chez des patients prématurés. / The scope of this thesis is developmental programming of arterial high blood pressure (HBP) hypertension through early neonatal stimuli that may alter vascular development. Premature newborns have decreased antioxidant defenses compared to term babies and are exposed upon birth to high oxygen (O2) concentration, causing reactive oxygen species (ROS) production. Long term vascular consequences of ROS related damage during the neonatal period and the mechanisms involved remain unknown. Recent data from the laboratory show that neonatal hyperoxic stress leads in adult rat to HBP, endothelial dysfunction and arterial rigidity, characteristic features of vascular aging. We hypothesize that a neonatal hyperoxic stress leads to long term vascular structure alteration explained by an early aging of the vascular system. We showed a decreased proliferation rate, an altered angiogenic capacity, as well as long term DNA damage and increased expression of senescence proteins at a vascular level following O2 exposure in the animal (male Sprague-Dawley pups kept at 80% O2 from postnatal days 3 to 10 vs. rats remained in room air) and cellular models (embryonic vascular smooth muscle cells from rat thoracic aorta exposed to 40% O2 for 24h or 48h followed by 96h recovery in control conditions). In addition, alterations of vascular structure components indicating vascular remodeling was shown before the onset of the HBP at adult age. Those changes precede the HBP and vascular dysfunction observed in our animal model at adult age and could contribute to them. Study of young adults born before 29 weeks vs. young adults born at term showed that young adults born preterm present indices of arterial stiffness vs. term controls. Results of the present thesis demonstrate a major role of premature vascular aging in the surge of vascular diseases in adulthood and contribute to a better understanding of the patho-physiological mechanisms involved and could put into practice new prevention strategies among preterm patients.