Les maladies cardiovasculaires, conséquence de l’athérosclérose, sont la première cause de morbi-mortalité dans le monde et voient leur incidence et sévérité augmenter avec l’expansion de leurs principaux facteurs de risque, tels que l’âge, l’obésité et le diabète. La sténose valvulaire aortique, valvulopathie la plus fréquemment rencontrée dans les pays occidentaux essentiellement chez le sujet vieillissant, partage de fortes similitudes avec l’athérosclérose vasculaire. En effet, les plaques athéroscléreuses et les lésions valvulaires sont le siège de processus d’inflammation, d’angiogenèse, de fibrose et de calcification. Les macrophages, issus de la différenciation tissulaire des monocytes infiltrés, jouent un rôle clé dans l’apparition des lésions athéroscléreuses vasculaires et leur devenir. Leur rôle dans l’état inflammatoire des lésions est aujourd’hui bien établi avec de récentes publications qui font état des propriétés plastiques des macrophages, selon leur microenvironnement. Deux principaux sous types de macrophages ont été décrits dans les plaques athéroscléreuses, les macrophages M1 dit « classiques » et M2 dits « alternatifs ». Leur rôle respectif dans la thrombogénécité, la protéolyse et l’angiogenèse, processus impliqués dans l’instabilité de la plaque, ont été moins étudiés. En revanche, les macrophages sont peu décrits dans la valve, à l’inverse des cellules interstitielles de valves (VIC), qui sont cruciales pour le maintien de l’homéostasie et la fonction valvulaire et sont impliquées dans la fibrose et la rigidité des feuillets valvulaires. Mon travail de thèse a pour objectif d’étudier les rôles des macrophages M1/M2 dans les pathologies vasculaires et valvulaires chez l’homme. Nous nous sommes focalisés sur leurs rôles dans l’instabilité de la plaque athéroscléreuse (processus de coagulation et de remodelage vasculaire) et dans la fibrose valvulaire ainsi que sur leur modulation phénotypique par d’autres types cellulaires présents dans les lésions, les polynucléaires neutrophiles dans la plaque ou les VIC dans la valve.Nos résultats suggèrent que les macrophages M1 et M2 pourraient moduler différemment des processus physiopathologiques majeurs de l'athérosclérose. Par ailleurs, les macrophages M1 de patients diabétiques présentent un phénotype délétère qui pourrait expliquer la plus grande vulnérabilité des plaques d’athérosclérose observée chez ces sujets. Concernant la pathologie valvulaire, après avoir caractérisé par analyse histologique les M1/M2 dans les valves aortiques humaines, nous avons montré que les macrophages M1 sont impliqués dans la progression de la fibrose via la modulation de leur répertoire sécrétoire par les VIC.Cette thèse apporte de nouveaux indices sur les processus physiopathologiques impliqués dans les maladies vasculaires et valvulaires. Elle met l’accent sur le rôle délétère des macrophages M1 chez les sujets diabétiques en pathologie vasculaire et identifie également une fonction jusque-là méconnue des M1 dans la progression de la fibrose, associée au « cross-talk » avec les VIC. Il conviendra par la suite d’identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents à ces intéractions, ce qui devrait permettre d’envisager de nouvelles voies thérapeutiques visant à moduler l’effet de ce sous-type cellulaire dans ces pathologies. / Cardiovascular disease, as a result of atherosclerosis, are the main cause of morbidity and mortality in the world and see their incidence and severity increase with the expansion of their major risk factors, such as age, obesity and diabetes. Aortic valve stenosis, valve disease most frequently encountered in Western countries mainly in the old subject, shares strong similarities with vascular atherosclerosis. Indeed, atherosclerotic plaques and valvular lesions are the site of inflammation, angiogenesis, fibrosis and calcification processes. Macrophages, from monocytes infiltrated tissue differentiation, play a key role in the development of vascular atherosclerotic lesions and their future. Their role in the inflammatory state of the lesions is now well established with recent publications that report on plastic properties of macrophages, according to their microenvironment. Two major subtypes of macrophages have been described in the atherosclerotic plaques, classically (M1) or alternatively (M2) activated macrophages. Their respective role in thrombogenicity, proteolysis and angiogenesis processes involved in plaque instability, have been less studied. In contrast, macrophages are not disclosed in the valve, compared to the valvular interstitial cells (VIC), which are crucial for the maintenance of homeostasis and the valvular function and are involved in the fibrosis and rigidity of the valvular leaflets. My thesis aims to study the roles of macrophages M1/M2 in vascular and valvular pathologies in humans. We focused on their roles in the instability of atherosclerotic plaque (haemostatic or clotting process and vascular remodeling) and valvular fibrosis and their phenotypic modulation by other cell types present in the lesions, neutrophils (PNN) in the plaque or VIC in the valve.Our results suggest that the M1 and M2 macrophages may differently modulate major pathophysiological processes of atherosclerosis. In addition, M1 macrophages from diabetic patients have a deleterious phenotype that could explain the increased vulnerability of atherosclerotic plaques observed in these subjects. About valvular pathology, after characterized histologically M1/M2 in human aortic valves, we have shown that the M1 macrophages are involved in the progression of fibrosis through the modulation of their secretory repertoire by VIC.This work provides new clues about the pathophysiological processes involved in vascular and valvular diseases. It focuses on the deleterious role of M1 macrophages in diabetic subjects in vascular pathology and also identifies an unknown function of M1 in the progression of fibrosis associated with "cross-talk" with VIC. It will be necessary later to identify the molecular mechanisms underlying these interactions, which is expected to consider new therapeutic approaches to modulate the effect of this cell subtype in these diseases.

Il est admis que le Transforming Growth Factor-bêta (TGF-ß) est athéroprotecteur. Son apport bénéfique dans l'athérosclérose semble être contrarié par l'Interleukine-1-bêta (IL-1ß) qui est l'archétype des cytokines pro-inflammatoires. Notre but est, d'une part, de comprendre la régulation transcriptionnelle du TGF-ß dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLv) humaines, dans l'athérome carotidien humain à partir des données du transcriptome obtenues sur 32 patients à la fois dans les plaques athéromateuses (ATH) et dans le tissu avoisinant macroscopiquement sain (TMS) et, d'autre part, d'étudier l'antagonisme des effets du TGF-ß et de l'IL-1ß sur des CMLv en culture provenant du TMS. Nous avons abordé nos problématiques par deux approches : (1) une analyse bioinformatique de données transcriptomiques issues de biopuces. (2) une étude in vitro sur des CMLv de la carotide humaine. in vitro. Grace à l'analyse in silico nous avons montré que l'implication de KLF6 dans la transcription du TGFB1 était assez spécifique des cellules musculaires lises vasculaires (CMLv). Nos résultats permettent également de proposer de nouveaux FT potentiels, spécifiques des CMLv (SLC2A4RG, GABP et SALL2), qui pourraient favoriser le rôle athéroprotecteur de TGFB1 dans les CMLv de la carotide. Enfin, il semble qu'il existe un équilibre entre les FT activateurs ou inhibiteurs de l'expression de TGFB1 qui permet d'en moduler finement la transcription. Notre approche in vitro, à montre que l'IL-1ß induisait un phénotype inflammatoire associé à une activité élastolytique consécutive, pour l'essentiel, à l'augmentation de l'expression de la cathépsine S (CTSS). La neutralisation du TGF-ß endogène dé-réprime l'expression de la CTSS et exerce un effet additif à celui de l'IL-1ß sur l'expression de l'enzyme. En conclusion, l'expression du TGFB1 dans les CMLv étant soumise à un contrôle transcriptionnel spécifique du type cellulaire, il est envisageable de développer des approches pharmacologiques qui permettent de maintenir l'expression du TGFB1 dans la paroi artérielle au niveau requis pour qu'il y exerce ses effets athéroprotecteurs / It is accepted that the TGF-β is atheroprotective. Its beneficial contribution atherosclerosis seems to be opposed by IL -1β that is the archetype of the pro-inflammatory cytokines. Our goal is, first, to understand the transcriptional regulation of TGF-β in human vSMCs in carotid atherosclerosis from the transcriptomic data obtained from 32 patients in both atherosclerotic plaques (ATM) and in the adjacent macroscopically intact tissue (MIT) and, secondly, to study the antagonism of the effects of TGF-β and IL-1β on vSMCs cultured from MIT samples. We followed two approaches: (1) a bioinformatic analysis of transcriptomic data from the microarrays; (2) an in vitro study of the human vSMCs. In silico, we have shown that the involvement of KLF6 in the transcription of TGFB1 was specific to the vSMCs. Our results also identify potential new transcription factors (SLC2A4RG, GABP and SALL2) that are vSMC-specific and could promote the atheroprotective role of TGFB1 in carotid vSMCs. The balance between the FT activating or inhibiting the expression of TGFB1 allows the fine tuning of its transcription. Our in vitro approach showed that IL-1β induces in the vSMCs an inflammatory phenotype associated with an elastolytic activity resulting mainly from the increase in the expression of cathepsin S (CTSS). Neutralization of endogenous TGF-β in the vSMCs de-represses the expression of the CTSS and exerts an additive effect to that of IL-1β on the expression of the enzyme. In conclusion, the expression of TGFB1 in the vSMCs is submitted to a cell-specific transcriptional control. It is possible to develop pharmacological approaches that maintain the expression the expression of TGFB1 in the arterial wall at the level required allowing TGF-β1 to exert its atheroprotective effects

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Les cellules endothéliales (CE) qui tapissent la surface luminale des vaisseaux sanguins sont sensibles aux variations des contraintes hémodynamiques engendrées par le flux sanguin comme les forces de cisaillements (FC). Altérer les mécanismes qui détectent les FC pourrait compromettre l’intégrité des CE entrainant une dysfonction endothéliale et le développement de l'athérosclérose, qui reste la cause majeure des pathologies cardiovasculaires. L'athérosclérose se développe initialement au niveau des embranchements et des courbures des vaisseaux, au niveau de territoires vasculaires où les FC sont faibles et où les CE présentent un phénotype «pro-athérogène». Dans ce contexte physiopathologique, mon projet de thèse cherche à identifier un nouveau mécanisme qui pourrait retarder le développement des plaques d’athéromes au niveau des régions vasculaires qualifiées de «pro-athérogènes» où les FC sont faibles. De façon intéressante le cil primaire (CP), protrusion membranaire présente à la surface de la CE, serait capable d’intégrer ces faibles FC. En réponse à ces forces, cet organelle cellulaire pourrait activer des voies de signalisation protectrices nécessaires pour contrebalancer les mécanismes de dysfonction endothéliale. Ainsi, bloquer l'assemblage et/ou la fonction du CP à la surface des CE pourrait participer à l'accélération du processus athéromateux. Récemment, des études ont établi une communication à double sens entre le CP et l'autophagie en réponse aux faibles FC. Parmi les acteurs de signalisation impliqués dans l'autophagie, les phosphoinositide 3-kinases (PI3K), enzymes clés impliquées dans la production de 3-phosphoinositides (3-PI), pourraient être d'un intérêt majeur. En effet, le PI(3)P, 3-PI produit par les PI3K de classe II et de classe III, est impliqué dans la nucléation de la vésicule d’autophagie. Bien que VPS34 (unique PI3K de classe III) soit décrite comme la principale isoforme de PI3K capable de réguler l'autophagie, l'implication de l’isoforme alpha des PI3K de classe II vient juste d’être caractérisée. De façon originale, la PI3KCIIalpha a également été identifiée comme un régulateur majeur de la biogenèse du CP via la synthèse de PI(3)P dans les fibroblastes embryonnaires et dans les cellules épithéliales rénales. Ainsi, l’ensemble de ces données nous ont amené à étudier la PI3KCIIα au niveau de l'interaction entre le CP et l’autophagie dans les CE. Mon travail a particulièrement mis à jour le rôle central de cette enzyme dans le maintien d’une signalisation protectrice essentielle pour garantir la fonction endothéliale. Mon projet de thèse propose d’identifier les mécanismes moléculaires contrôlant l'interaction entre le CP et l’autophagie in vitro dans les HUVEC et le rôle de la PI3KCIIα dans un contexte de FC in vivo dans des souris ApoE-/- capables de développer spontanément des plaques d’athérome. Mes résultats indiquent que la délétion de la PI3KCIIα abolit la biogénèse du CP et réduit le flux autophagique dans les HUVEC. En utilisant un modèle de souris athéromateuses invalidé pour la PI3KCIIα (ApoE-/- PI3KCIIα+/-), mon travail montre que l'absence de l’interaction entre le CP et l’autophagie in vivo pourrait participer à la progression des plaques d'athérome dans les régions vasculaires où les FC sont faibles. Enfin, nos résultats démontrent qu’en absence de la PI3KCIIα et de l'interaction entre le CP et l’autophagie, les CE de ces zones pro-athérogènes ne sont plus capables de réguler leur morphologie, suggérant que ces cellules perdent leur capacité d’adaptation aux faibles FC. En étudiant l’interaction entre l’autophagie et le CP dans les CE, mon projet de thèse permettra une meilleure compréhension des fonctions biologiques contrôlées par les FC dans ces cellules et offrira de nouvelles perspectives dans l’identification de mécanismes moléculaires originaux impliqués dans les premières étapes du développement de la plaque d'athérome. / Endothelial cells (EC) are highly responsive to changes in hemodynamic shear stress (SS) that drags the vessel luminal surface. Altering the mechanisms that detect SS on EC could compromise its integrity leading to the initiation of endothelial dysfunction and the development of atherosclerosis, the underlying cause of coronary artery disease (CAD). In arterial tree, atherosclerosis develops in a pattern that correlates with low shear stress (SS) localized with branches and curvatures where EC present an “atheroprone” phenotype. In this context, my PhD project proposes to identify novel mechanism in atheroprone territories that could delay atherogenic response induced by low SS. Very interestingly, primary cilium (PC) that protrudes from EC surface was shown to integrate these low SS forces and relay protective signaling pathways in order to counteract EC dysfunction. Thus, we hypothesized that blocking PC assembly and/or functions could participate to the acceleration of atheroma plaque progression. Recent findings links PC with autophagy as an important crosstalk in response to low SS. Among the signaling module involved in autophagy, phosphoinositide 3-kinases (PI3K) which are key enzymes involved in 3-phosphoinositides (3-PI) production, could be of major interest. Indeed, a critical 3-PI signaling involved in the nucleation of autophagic vesicle is PI(3)P, a product of class II and class III PI3K. Although the class III PI3K VPS34 is largely described as a master regulator of autophagy, the implication of class II PI3K is less characterized. Meanwhile, PI3KCII was also clearly identified in embryonic fibroblast and renal epithelial cell as a regulator of PC biogenesis via PI(3)P synthesis. Altogether, these data led us to investigate the role of PI3KCIIα as an essential protective signaling hub of EC through PC/autophagy interplay. My PhD project defines more specifically the molecular mechanisms controlling PC/autophagy interplay in vitro in HUVEC and the role of PI3KCIIα in fluid flow context in vivo in ApoE-/- atherosclerotic animal model. My results indicate that deletion of PI3KCIIα abrogated PC biogenesis and decreased autophagic flux in HUVEC. Using a mice model deleted for PI3KCIIα prone to atherosclerosis (ApoE-/-PI3KCII+/-), my work reveals that absence of PC/autophagy interplay in vivo could participate to atheroma plaques progression in low SS parts of the arterial tree. Finally, our data support the idea that EC of atheroprone areas were not able to regulate their morphology in absence of PI3KCIIα contributing to a defect in adaptation to low SS in absence of PC/autophagy interplay. By connecting autophagy and PC, my PhD project improve our understanding of the biological functions of EC controlled by SS and open new advances in the comprehension of molecular mechanisms involved in the first steps of atheroma plaque development.

Le système lymphatique joue un rôle clé dans le transport du cholestérol hors de la paroi artérielle et une dysfonction lymphatique précède l'apparition de l'athérosclérose. Cette dysfonction est associée à une diminution de l’expression du récepteur des lipoprotéines de faible densité (LDLR) et est à priori indépendante des taux de cholestérol circulant. Il a été démontré que les souris dépourvues de la proprotéine subtilisine/kexine de type 9 (PCSK9), une proprotéine qui mène à la dégradation du LDLR, ont une fonction lymphatique améliorée, tandis que les souris dépourvues de LDLR développent une dysfonction lymphatique. Nous visons maintenant à mieux comprendre les mécanismes par lesquels la présence de PCSK9 dans la lymphe ou la modulation du LDLR sur les cellules endothéliales lymphatiques (CEL) affecte la fonction lymphatique. Les CEL sont incubées avec du PCSK9 ou traitées avec un ARN inhibant spécifiquement l’expression du LDLR afin d’évaluer comment la présence de PCSK9 ou la modulation du LDLR affecte l'intégrité des CEL. Nos résultats démontrent que le PCSK9 n’induit pas la sécrétion de cytokines inflammatoires et n'affecte pas l'expression des marqueurs lymphatiques. L’inhibition de l’expression du LDLR entraîne une diminution des marqueurs lymphatiques membranaires endothéliaux. La diminution du LDLR a aussi entrainé une diminution des taux de certains lipides intracellulaires et en particulier des phospholipides, des sphingolipides et des triglycérides. Ces résultats suggèrent qu'une perte du LDLR, mais pas la présence de PCSK9 en circulation, pourrait induire à une altération de l'endothélium lymphatique causée par une diminution de l’expression de protéines membranaires essentielles au bon transport de la lymphe. / The lymphatic system plays a key role in the removal of cholesterol from the artery wall and lymphatic dysfunction is known to occur prior to the onset of atherosclerosis. This dysfunction is associated with reduced expression of the low-density-lipoprotein receptor (LDLR) and is first independent of circulating cholesterol levels. It has been shown that mice lacking proprotein subtilisin/kexin type 9 (PCSK9), a proprotein that degrades LDLR, have improved lymphatic function while mice lacking LDLR had a lymphatic dysfunction. We now aim to better understand the mechanisms by which the presence of PCSK9 in lymph or the modulation of LDLR on lymphatic endothelial cells (LECs) affects lymphatic function. Incubation of LECs with PCSK9 and specific targeting of LDLR expression with silencing RNAs were used to further evaluate how PCSK9 or modulation of LDLR affect the metabolism and integrity of LECs. Our results demonstrate that PCSK9 does not induce the secretion of inflammatory cytokines and does not affect the expression of lymphatic markers. LDLR silencing RNA leads to a decrease of membrane-bound lymphatic endothelial cell markers. A decrease in LDLR expression also led to a decrease in the content of some intracellular lipids and particularly phospholipids, sphingolipids and triglycerides. These results suggest that loss of LDLR expression, but not circulating PCSK9, could lead to alterations in the lymphatic endothelium caused by loss of membrane integrity which could in turn affect lymph transport.

Aim: This study aims to assess the association of biomechanical characteristics of carotid walls and carotid intima-media thickness (IMT), as assessed by ultrasound, when incorporated into prediction models for coronary CT plaque burden in both people living with HIV (PLWH) and HIV-negative control individuals. Methods: In this cross-sectional study, 164 participants (mean age 57 years ± 8 years; 134 males) with low to intermediate cardiovascular risk were recruited from the ongoing prospective Canadian HIV and Aging Cohort Study (CHACS). Among the 164 recruited participants, a total of 154 individuals (mean age, 56.5 years ± 7.55 years; 83 PLWH, 54%; 137 males; 88%) were evaluated. Ten participants were excluded due to unavailable coronary plaque data. The mean time interval between coronary CT and carotid ultrasound per participant was 7.69 ± 20.1 months. Using ultrasound, cumulated axial strain, cumulated shear strain, cumulated axial translation, cumulated lateral translation, and IMT of the common and internal carotid arteries were measured. Participants also underwent cardiac CT for coronary plaque assessment. Univariate and multivariate Poisson regression analyses with robust variance were performed to identify independent associations of cardiovascular risk factors, IMT, and elastography parameters with coronary plaque presence. Receiver operating characteristic (ROC) curve analysis and the area under the curve (AUC) were used to compare different prediction models for coronary plaque presence. Results: The study included 83 PLWH and 71 controls (N=154). The median 10-year Framingham risk score was 12% [IQR, 8 - 16] in PLWH and 9% [IQR, 7 - 15] in controls (p = 0.045). In the PLWH group, coronary plaques were observed in 55 participants (61.1%) compared to 42 (56.8%) in the non-HIV control group (p = .46). Carotid IMT and all elastography features for both the internal and common carotid arteries were similar between PLWH and healthy volunteers. 4 After adjusting for cardiovascular risk using multivariate Poisson regression, smoking exposure was significantly associated with coronary plaque presence on CT (prevalence ratio 1.10, 95% CI 1.04 – 1.13, p < 0.001). No significant associations were found with other coronary artery disease risk factors or HIV status in multivariate analysis. Carotid elastography parameters and carotid intima-media thickness were not associated with coronary atherosclerosis after adjustment. AUC analyses did not reveal any significant differences in predictive accuracy between models when adding either elastography parameters, IMT, or both elastography parameters and IMT results to the cardiovascular risk factor model, with AUC ranging from 0.647 to 0.681 in all models. Conclusion: In our study, models incorporating carotid elastography and IMT did not enhance the prediction of coronary plaque presence in PLWH or controls, compared to models including only traditional cardiovascular risk factors. Key words: HIV, computed tomography, angiography, us elastography, atherosclerosis / Objectif: Évaluer l’association des caractéristiques biomécaniques des parois carotidiennes et de l'épaisseur intima-média (EIM) « Intima-media Thickness » (IMT) carotidienne, telles qu'évaluées par échographie, lorsque celles-ci sont incluses dans les modèles de prédiction de la charge de plaque coronarienne évaluée par tomodensitométrie (CT) chez les personnes vivant avec le VIH (PVVIH) et les personnes contrôles séronégatives. Méthodes : Dans notre étude transversale, 164 participants (âge moyen 57 ans ± 8 ans ; 134 hommes) présentant un risque cardiovasculaire faible/intermédiaire ont été recrutés, provenant tous de l’étude prospective Cohorte canadienne VIH et vieillissement (CHACS, Canadian HIV an Aging Cohort Study). Parmi les 164 participants recrutés, un total de 154 participants (âge moyen, 56.5 ans ±7.55 ans; 83 PPLWH, 54 %; 137 hommes; 88%) ont été évalués. Dix participants ont été exclus en raison de données de plaques non disponibles. L’intervalle de temps moyen entre le CT et l’élastographie carotidienne était de 7.7 ± 20.1 mois Avec l’imagerie par ultrasons, nous avons mesuré la déformation axiale cumulée, la déformation de cisaillement cumulée, la translation axiale cumulée, la translation latérale cumulée et l'IMT des artères carotides commune et interne. Les participants ont également subi une tomodensitométrie cardiaque pour l'évaluation de la plaque coronarienne. Des analyses de régression de Poisson univariées et multivariées avec une variance robuste ont été réalisées pour identifier comment les facteurs de risque cardiovasculaire, les paramètres IMT et élastographie sont indépendamment associés à la présence de plaque coronarienne. La fonction d’efficacité du récepteur (« caractéristique de fonctionnement du récepteur ») (ROC, receiver operating characteristic) et l'analyse de l'aire sous la courbe (AUC, area under the curve) ont également été utilisées pour comparer différents modèles de prédiction de la présence de plaque coronarienne. Résultats: Il y avait 83 PVVIH et 71 contrôles (N=154). Le score médian de risque de Framingham sur 10 ans était de 12% [IQR, 8 - 16] chez les PLWH and de 9% [IQR,7 -15] chez les témoins (p = 0.045). Dans le groupe PVVIH, des plaques coronaires étaient présentes chez 55 participants (61,1 %) contre 42 (56,8 %) dans le groupe contrôle non VIH (p = 0,46). 2 Après ajustement pour les facteurs de risque cardiovasculaire, on note que le tabagisme est associé à la présence de plaque coronarienne (ratio de prévalence 1.10, 95% CI 1.04 – 1.13, p < 0.001). Aucune autre association significative n’a été démontré avec d’autres facteurs de risque cardiovasculaire, ou avec le statut VIH, dans les analyses multivariées. L’analyse multivariée démontre que l'ajout des données d’IMT ou d’élastographie n'augmente pas la précision des modèles, au-delà du modèle n’incluant que les facteurs de risque traditionnels. Les analyses des courbes ROC et AUC n'ont montré aucune différence significative dans la précision prédictive entre les modèles qui incluent les paramètres d'élastographie, d'IMT et les facteurs de risque cardiovasculaire, versus les modèles qui n’incluent que les facteurs de risque cardiovasculaire, avec des AUC allant de 0,65 à 0,68. Conclusion: Dans notre étude, les modèles incluant l'élastographie carotidienne et l'IMT n'ont pas montré d’augmentation de la prédiction de la présence de plaque coronarienne chez les PVVIH ou les contrôles, en comparaison aux modèles incluant uniquement les facteurs de risque traditionnels.

L’athérosclérose est une maladie dyslipidémique et inflammatoire chronique, définie par l’accumulation de lipides dans l’intima des artères. Les plaques athérosclérotiques ainsi formées peuvent progresser vers un phénotype stable, mais obstructif du flot sanguin, ou vers un phénotype instable, susceptible à la rupture et donc à l’apparition de thrombose. En conséquence, l’athérosclérose est l’une des causes principales des maladies cardiaques ischémiques, comme l’infarctus du myocarde. Les macrophages, pour une grande partie différenciés à partir des monocytes accumulés dans l’intima des vaisseaux artériels, internalisent les lipides oxydés présents dans les athéromes, induisant la formation de cellules spumeuses, un des principaux composants des lésions athérosclérotiques. L’un des récepteurs responsables de l’internalisation des lipides oxydés par les macrophages est le récepteur CD36, qui est non seulement un récepteur important dans l’initiation des lésions, mais également dans leur progression et leur résolution. Il s’agit donc d’une cible potentielle intéressante pour le traitement de l’athérosclérose. Dans des études antérieures, nous avons montré le potentiel anti-athérosclérotique de ligands linéaires du CD36 dérivés des peptides sécrétagogues de l’hormone de croissance, puis de leurs dérivés azapeptidiques. Dans cette étude, des souris déficientes en apolipoprotéine E, soumise à une diète riche en lipides et en cholestérol de 4 à 20 semaines de vie, ont été traitées par une injection sous-cutanée quotidienne de NaCl 0,9%, de MPE-003, utilisé ici comme contrôle positif ayant déjà montré un effet anti athérosclérotique, ou de MPE-298 à une dose de 300 nmol/kg de 12 à 20 semaines de vie, afin d’investiguer le potentiel du MPE-298, un nouvel azapeptide cyclique, dans l’athérosclérose. Le MPE-298 a démontré un effet anti-athérosclérotique, ainsi qu’un effet dans la stabilisation des athéromes. / Atherosclerosis is a chronic dyslipidemia and inflammatory disease, defined by the accumulation of lipids in the intima of arteries. The atherosclerotic plaques then formed can progress either towards a stable but obstructive to the blood flow phenotype, or towards a more unstable phenotype, susceptible to rupture and potentially leading to thrombosis. Because of this, atherosclerosis is one of the principal causes of ischemic cardiovascular diseases, conductive to myocardial infarction. Macrophages, mostly differentiated from monocytes accumulated in the arteries’ intima, can internalize oxidized lipids within atherosclerotic lesions, and transform into foam cells, one of the principal components of atherosclerotic plaque. One of the receptors responsible for the internalization of oxidized lipids by macrophages is the receptor CD36, which is not only important for lesion initiation, but also for progression and resolution. This receptor is a potential target for the treatment of atherosclerosis. In previous studies, we showed the anti-atherosclerotic effect of linear CD36 ligands growth hormone-releasing peptides, and then study the pharmacological effect of their azapeptidic derivatives. In this study, mice deficient in apolipoprotein E, fed a high fat high cholesterol diet from 4 to 20 weeks of age, were treated by daily subcutaneous injection of 0.9% NaCl, MPE-003, used here as a positive control as its anti atherosclerotic effect has already been shown, or MPE-298 from 12 to 20 weeks of age, to investigate the potential of MPE-298, a cyclic azapeptide, in atherosclerosis. MPE-298 showed an anti-atherosclerotic effect, as well as an effect in stabilization of atheroma.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'objectif de la première partie de l'étude était de comparer l'impact du mode (ergocycle versus tapis roulant) et du type de protocole (rampe versus palier) lors d'épreuves d'effort maximales limitées par les symptômes chez des sujets souffrant d'ischémie du myocarde silencieuse induite par l'exercice. Les résultats démontrent que les signes d'ischémie sont atténués lors d'une épreuve d'effort maximal faite sur l'ergocycle comparativement au tapis roulant, et ce, indépendamment de l'intensité de l'effort, du travail myocardique et du type de protocole. La deuxième partie de l'étude consistait à évaluer si des périodes prolongées et répétées d'ischémie du myocarde induite par l'effort lors de sessions d'entraînement à l'exercice de haute intensité pouvaient être délétères. Les résultats démontrent que chez des individus spécifiquement sélectionnés souffrant de la maladie coronarienne athérosclérotique stable, un entraînement à l'exercice supraischémique de 6 semaines ne cause pas d'élévation de la concentration sérique de la troponine T, un marqueur de dommage du myocarde. De plus, ces périodes d'entraînement ischémiques ne causent ni altération de la fonction ventriculaire évaluée par échocardiographie ni d'arythmies malignes mesurées par électrocardiographie ambulatoire de 24 heures.

L’élastographie est une technique d’imagerie qui vise à cartographier in vivo les propriétés mécaniques des tissus biologiques dans le but de fournir des informations diagnostiques additionnelles. Depuis son introduction en imagerie ultrasonore dans les années 1990, l’élastographie a trouvé de nombreuses applications. Cette modalité a notamment été utilisée pour l’étude du sein, du foie, de la prostate et des artères par imagerie ultrasonore, par résonance magnétique ou en tomographie par cohérence optique. Dans le contexte des maladies cardiovasculaires, cette modalité a un fort potentiel diagnostique puisque l’athérosclérose modifie la structure des tissus biologiques et leurs propriétés mécaniques bien avant l’apparition de tout symptôme. Quelle que soit la modalité d’imagerie utilisée, l’élastographie repose sur : l’excitation mécanique du tissu (statique ou dynamique), la mesure de déplacements et de déformations induites, et l’inversion qui permet de recouvrir les propriétés mécaniques des tissus sous-jacents. Cette thèse présente un ensemble de travaux d’élastographie dédiés à l’évaluation des tissus de l’appareil cardiovasculaire. Elle est scindée en deux parties. La première partie intitulée « Élastographie vasculaire » s’intéresse aux pathologies affectant les artères périphériques. La seconde, intitulée « Élastographie cardiaque », s’adresse aux pathologies du muscle cardiaque. Dans le contexte vasculaire, l’athérosclérose modifie la physiologie de la paroi artérielle et, de ce fait, ses propriétés biomécaniques. La première partie de cette thèse a pour objectif principal le développement d’un outil de segmentation et de caractérisation mécanique des composantes tissulaires (coeur lipidique, tissus fibreux et inclusions calciques) de la paroi artérielle, en imagerie ultrasonore non invasive, afin de prédire la vulnérabilité des plaques. Dans une première étude (Chapitre 5), nous présentons un nouvel estimateur de déformations, associé à de l’imagerie ultrarapide par ondes planes. Cette nouvelle méthode d’imagerie permet d’augmenter les performances de l’élastographie non invasive. Dans la continuité de cette étude, on propose une nouvelle méthode d’inversion mécanique dédiée à l’identification et à la quantification des propriétés mécaniques des tissus de la paroi (Chapitre 6). Ces deux méthodes sont validées in silico et in vitro sur des fantômes d’artères en polymère. Dans le contexte cardiaque, les ischémies et les infarctus causés par l’athérosclérose altèrent la contractilité du myocarde et, de ce fait, sa capacité à pomper le sang dans le corps (fonction myocardique). En échocardiographie conventionnelle, on évalue généralement la fonction myocardique en analysant la dynamique des mouvements ventriculaires (vitesses et déformations du myocarde). L’abscence de contraintes physiologiques agissant sur le myocarde (contrairement à la pression sanguine qui contraint la paroi vasculaire) ne permet pas de résoudre le problème inverse et de retrouver les propriétés mécaniques du tissu. Le terme d’élastographie fait donc ici référence à l’évaluation de la dynamique des mouvements et des déformations et non à l’évaluation des propriétés mécanique du tissu. La seconde partie de cette thèse a pour principal objectif le développement de nouveaux outils d’imagerie ultrarapide permettant une meilleure évaluation de la dynamique du myocarde. Dans une première étude (Chapitre 7), nous proposons une nouvelle approche d’échocardiographie ultrarapide et de haute résolution, par ondes divergentes, couplée à de l'imagerie Doppler tissulaire. Cette combinaison, validée in vitro et in vivo, permet d’optimiser le contraste des images mode B ainsi que l’estimation des vitesses Doppler tissulaires. Dans la continuité de cette première étude, nous proposons une nouvelle méthode d’imagerie des vecteurs de vitesses tissulaires (Chapitre 8). Cette approche, validée in vitro et in vivo, associe les informations de vitesses Doppler tissulaires et le mode B ultrarapide de l’étude précédente pour estimer l’ensemble du champ des vitesses 2D à l’intérieur du myocarde. / Elastography is an imaging technique that aims to map the in vivo mechanical properties of biological tissues in order to provide additional diagnostic information. Since its introduction in ultrasound imaging in the 1990s, elastography has found many applications. This method has been used for the study of the breast, liver, prostate and arteries by ultrasound imaging, magnetic resonance imaging (MRI) or optical coherence tomography (OCT). In the context of cardiovascular diseases (CVD), this modality has a high diagnostic potential as atherosclerosis, a common pathology causing cardiovascular diseases, changes the structure of biological tissues and their mechanical properties well before any symptoms appear. Whatever the imaging modality, elastography is based on: the mechanical excitation of the tissue (static or dynamic), the measurement of induced displacements and strains, and the inverse problem allowing the quantification of the mechanical properties of underlying tissues. This thesis presents a series of works in elastography for the evaluation of cardiovascular tissues. It is divided into two parts. The first part, entitled « Vascular elastography » focuses on diseases affecting peripheral arteries. The second, entitled « Cardiac elastography » targets heart muscle pathologies. In the vascular context, atherosclerosis changes the physiology of the arterial wall and thereby its biomechanical properties. The main objective of the first part of this thesis is to develop a tool that enables the segmentation and the mechanical characterization of tissues (necrotic core, fibrous tissues and calcium inclusions) in the vascular wall of the peripheral arteries, to predict the vulnerability of plaques. In a first study (Chapter 5), we propose a new strain estimator, associated with ultrafast plane wave imaging. This new imaging technique can increase the performance of the noninvasive elastography. Building on this first study, we propose a new inverse problem method dedicated to the identification and quantification of the mechanical properties of the vascular wall tissues (Chapter 6). These two methods are validated in silico and in vitro on polymer phantom mimicking arteries. In the cardiac context, myocardial infarctions and ischemia caused by atherosclerosis alter myocardial contractility. In conventional echocardiography, the myocardial function is generally evaluated by analyzing the dynamics of ventricular motions (myocardial velocities and deformations). The abscence of physiological stress acting on the myocardium (as opposed to the blood pressure which acts the vascular wall) do not allow the solving the inverse problem and to find the mechanical properties of the fabric. Elastography thus here refers to the assessment of motion dynamics and deformations and not to the evaluation of mechanical properties of the tissue. The main objective of the second part of this thesis is to develop new ultrafast imaging tools for a better evaluation of the myocardial dynamics. In a first study (Chapter 7), we propose a new approach for ultrafast and high-resolution echocardiography using diverging waves and tissue Doppler. This combination, validated in vitro and in vivo, optimize the contrast in B-mode images and the estimation of myocardial velocities with tissue Doppler. Building on this study, we propose a new velocity vector imaging method (Chapter 8). This approach combines tissue Doppler and ultrafast B-mode of the previous study to estimate 2D velocity fields within the myocardium. This original method was validated in vitro and in vivo on six healthy volunteers.