ShcA (Src Homology and Collagen A) est une protéine adaptatrice qui se lie à la partie cytoplasmique de LRP1 (Low Density Lipoprotein-related receptor 1), un récepteur transmembranaire qui protège contre l'athérosclérose. La calcification vasculaire est une complication majeure de cette maladie et ses mécanismes ressemblent au processus d’ostéochondrogenèse. Nous avons étudié le rôle de ShcA endothélial dans la formation des lésions d’athérosclérose ainsi que les rôles de ShcA et LRP1 dans la chondrogenèse. ShcA endothélial participe à la formation des lésions d’athérosclérose in-vivo. En inhibant la NOS endothéliale et activant l’expression de ICAM-1 via ZEB1, ShcA favorise l’adhésion des monocytes. La suppression de ShcA dans les chondrocytes a conduit au développement de souris présentant un phénotype de nanisme par une inhibition de la différenciation hypertrophique des chondrocytes. Ceci conduit également à une diminution du développement de l’arthrose liée au vieillissement. La suppression de LRP1 dans les chondrocytes conduit également à un phénotype de nanisme chez la souris, mais par des mécanismes différents. / ShcA (Src Homology and Collagen A) is an adaptor protein that binds to the cytoplasmic tail of the Low Density Lipoprotein-related receptor1 (LRP1), a trans-membrane receptor that protects against atherosclerosis. Vascular calcification is a major complication of this disease and its mechanisms highly resemble the process of osteochondrogenesis. We studied the role of endothelial ShcA in atherosclerotic lesion formation as well as the roles of ShcA and LRP1 in chondogenesis. Endothelial ShcA participates in the formation of atherosclerotic lesions in-vivo. By inhibiting endothelial NOS and activating the expression of ICAM-1 via ZEB1, ShcA enhances monocyte adhesion. The deletion of ShcA in chondrocytes led to the development of mice with a dwarfism phenotype by inhibiting chondrocyte hypertrophic differentiation. This also led to a decrease in the development of age-related osteoarthritis. The deletion of LRP1 in chondrocytes also led to a dwarfism phenotype in our mouse model, but trough different mechanisms.

L’athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique de la paroi vasculaire à évolution lente et silencieuse dont les principaux facteurs de risque sont les dyslipidémies, l’obésité, le diabète et le tabagisme. Les macrophages jouent un rôle crucial dans le développement et la progression de cette maladie. Ils sont issus de la différentiation des monocytes et ils ne constituent pas une population homogène. On peut reconnaître au moins deux sous-populations: les macrophages pro-inflammatoire M1 et les macrophages alternatifs ou M2 qui montrent des propriétés anti-inflammatoires. Les fonctions des macrophages sont régulées par des facteurs de transcription. Mon laboratoire d’accueil a réalisé une analyse transcriptomique sur les facteurs de transcription régulés dans les macrophages alternatifs et parmi les plus induits dans les M2 il y a NOR1 (Neuron-derived Orphan Receptor 1) et TLE1 (Transducin Like Enhancer of Split 1). Pour cette raison nous les avons choisis pour en étudier le rôle dans les macrophages alternatifs humains. Etude de l’expression et rôle de NOR1 dans les macrophages alternatifsNOR1 fait partie de la famille NR4A3 ensemble à deux autres membres, Nurr1 et Nur77 : les trois sont exprimés dans les macrophages au sein de la lésion d’athérosclérose humaine. Cependant l’expression et le rôle de NOR1 dans les macrophages alternatifs n’a pas encore été étudié. En utilisant le model en vitro des macrophages primaires alternatifs humains polarisée en présence de l’IL-4, nous avons démontré que l’expression de NOR1 est induite dans les macrophages M2 chez l’homme, tandis que cette régulation n’est pas vérifiée chez la souris. D’ailleurs l’expression de NOR1 est plus importante dans les zones de la lésion atherosclerotique humaine enrichies par les macrophages CD68+MR+ . En utilisant l’approche de diminution de l’expression de NOR1 par un siRNA spécifique, nous démontrons que l’expression de certaines marqueurs de la polarisation alternative tels que Mannose Receptor (MR), Interleukin-1 receptor antagonist (IL1Ra), CD200 receptor (CD200R), coagulation factor XIII A1 polypeptide (F13A1), interleukin 10 (IL10) and the Peroxisome Proliferator-Activated Receptor (PPARg) sont diminués. De plus, l’expression et l’activité de la matrix metallopeptidase 9 (MMP9) sont induites suite au silencing de NOR1, cette régulation est confirmé par l’approche de surexpression de NOR1 par infection adenovirale. Ces données identifient NOR1 parmi les facteurs de transcription induits dans les macrophages alternatifs humains et permettent de mettre en évidence comme NOR1 soit capable de modifier le phénotype alternatif des macrophages.Etude de l’expression et fonctions potentielles de TLE1 dans les macrophages alternatifsTLE1, appartenant à la grande famille appelée chez la Drosophile avec le nome de Groucho, est connu pour être un répresseur incapable de se fixer directement à l’ADN et que par conséquence agit par interaction avec des autres facteurs de transcription. Aucune donnée n’est disponible quant à l’expression ou aux fonctions de TLE1 dans les macrophages. Nos résultats montrent que TLE1 est parmi les facteurs de transcription les plus exprimés dans les macrophages alternatifs humains. Cette régulation est aussi observée dans les macrophages de souris. Nous avons aussi montré que TLE1 est fortement exprimé dans les zones enrichies en macrophages M2 au sein de la plaque athérosclérotique humaine ainsi que dans les macrophages à phénotype mixte qui infiltrent le tissu adipeux (ATM). Nous avons caractérisé l’expression génique de TLE1 dans les patients obèses avec ou sans diabète et nous montrons que l’expression de TLE1 varie selon le statut métabolique du donneur. / Atherosclerosis is an inflammatory disease in which macrophages play a crucial role. Macrophages are derived from the differentiation of circulating monocytes and they are not an homogenous population. We can distinguish at least two types of macrophages: The pro-inflammatory M1 macrophages and the alternative anti-inflammatory macrophages M2. Functions of macrophages are controlled by transcriptional factors. My laboratory has realised a transcriptomic analysis of transcriptional factors differently regulated among RM and M2 macrophages. Among the most regulated transcriptional factors there is NOR1 (Neuron-derived Orphan Receptor 1) and TLE1 (Transducin Like Enhancer of Split 1). According to these data, we have chose these two transcriptional factors in order to determine their role in human alternative macrophages. The neuron-derived orphan receptor 1 (NOR1) is induced upon human alternative macrophage polarization and stimulates the expression of markers of the M2 phenotypeThe neuron-derived orphan receptor 1 (NOR1), together with Nur77 and Nurr1, is a member of the NR4A orphan nuclear receptor family expressed in human atherosclerotic lesion macrophages. However, the expression and the functions of NOR1 in human alternative macrophages have not been studied yet. Using an in vitro model of IL-4 polarized primary human alternative macrophages we demonstrate that NOR1 expression increased in alternative M2 macrophages in humans but not in mice. Moreover NOR1 expression is also most abundant in CD68+MR+ alternative macrophage-enriched areas of human atherosclerotic plaques in vivo. Silencing NOR1 expression in human alternative macrophages decreases the expression of a panel of M2 markers such as the Mannose Receptor (MR), Interleukin-1 receptor antagonist (IL1Ra), CD200 receptor (CD200R), coagulation factor XIII A1 polypeptide (F13A1), interleukin 10 (IL10) and the Peroxisome Proliferator-Activated Receptor (PPARg). Moreover, expression and enzymatic activity of MMP9 are induced by NOR1 silencing in M2 macrophages, a regulation confirmed in NOR1 gain of function experiments. These data identify NOR1 among the transcription factors induced during alternative differentiation of human macrophages and demonstrate that NOR1 modifies the alternative macrophage phenotype. Study of TLE1 expression and potential functions in human alternative macrophagesTLE1 is a member of the Groucho family and it is mainly described as a transciptional co-repressor. Although lacking in DNA binding activity of their own, this protein is recruited to gene promoters through interaction with other factors. No data are available regarding the expression or role of TLE1 in macrophages. Our results show that TLE1 is among the highest expressed transcriptional factors in human alternative macrophages. This regulation is verified also in murine macrophages. Histological analysis showed that TLE1 expression in human carotid atherosclerotic lesions in vivo co-localizes with the macrophage marker CD68 and the alternative maker MR. Q-PCR analysis of macrophage-enriched areas isolated by LCM showed that the mRNA levels of TLE1 are higher in zones of alternative CD68+MR+ macrophages compared to zones enriched in CD68+MR- macrophages. Moreover we have shown that TLE1 expression is higher in adipose tissue macrophages (ATM) compared to resting macrophages isolated from blood of the same patients. Finally we have characterised the mRNA expression of TLE1 in obese patients affected or not by diabetes and we have shown that TLE1 expression is influenced by the metabolic state of the patients.

L'athérosclérose est une maladie cardio-vasculaire immuno-inflammatoire se développant sur un terrain de dyslipidémie. De nombreuses composantes de la réponse immunitaire sont capables de moduler le développement des plaques d'athérome. Notamment, les lymphocytes T (LTs) CD4+ dont le rôle dans le processus athérogène dépend de la voie de polarisation. Le mécanisme de polarisation des LTs CD4+ est sous le contrôle des cellules dendritiques conventionnelles (cDCs) CD11b+. Ainsi, moduler ces cDCs et orienter la réponse adaptative vers une polarisation anti-athérogène pourraient représenter une potentielle cible thérapeutique dans la pathologie. Dans cette perspective, nous avons évalué le rôle des cDCs CD11b+ dans le développement de l'athérosclérose qui à ce jour reste totalement inexploré. Nous avons montré que la baisse du nombre des cDCs CD11b+ n'a pas d'impact sur le développement des lésions d'athérome. Cependant, nous montrons que l'absence du facteur de transcription IRF4 nécessaire au développement des cDCs CD11b+ altère le rôle anti-athérogène reconnu de l'adjuvant vaccinal à base d'aluminium (Alum). Nos données suggèrent que les cDCs CD11b+ n'ont pas d'impact direct sur le développement de l'athérosclérose, cependant, elles contrôlent l'effet athéroprotecteur de l'Alum. / Atherosclerosis is a disease characterized by arterial blood vessel thickening due to the accumulation of inflammatory cells in the arterial intima in response to cholesterol deposition. Several components of the immune response are able to modulate the development of atheromatous plaques. In particular, the role of conventional of CD4+ lymphocytes in the atherogenic process depends on their polarization pathway. The polarization mechanism of CD4+ T cells is under the control of conventional CD11b+ dendritic cells (cDCs). Thus, modulating these cDCs and orienting the adaptive response towards anti-atherogenic polarization could represent a potential therapeutic target in pathology. In this context, we evaluated the role of CD11b+ cDCs in the development of atherosclerosis which still remains totally unexplored. We have demonstrated that the decrease of the number of CD11b+ cDCs has no impact on the development of atheroma lesions. However, we show that the deletion of IRF4, the transcription factor necessary for the development of CD11b+ cDCs alters the recognized anti-atherogenic role of the aluminum-based vaccine adjuvant (Alum). However our data suggest that CD11b+ cDCs have no direct impact on the development of atherosclerosis but can control the atheroprotective effect of Alum adjuvant.

L'inflammation chronique en réponse à l'accumulation de lipoprotéines dans la paroi artérielle est centrale dans le développement de l'athérosclérose. L’immunité innée et adaptée sont impliquées dans ce processus. Les cellules Natural Killer (NK), un des éléments clés de l'immunité innée, ont été identifiées dans les lésions athérosclérotiques humaines et murines. Bien que plusieurs études aient cherché à évaluer le rôle des cellules NK dans des modèles animaux expérimentaux d'athérosclérose, les résultats restent contradictoires, certaines rapportant des effets pro-athérogéniques, d’autres anti-athérogéniques. L'une des principales limites de ces études est le manque de spécificité dans le ciblage de la perte ou du gain de fonction des cellules NK. Nous avons utilisé deux approches génétiques sélectives pour étudier le rôle des cellules NK dans l'athérosclérose: 1) des souris Ncr1iCre/+R26lslDTA/+ dans lesquelles les cellules NK ont été déplétées 2) des souris Noé, dont les cellules NK sont hyper-réactives. Les cellules de la moelle osseuse (BM) de ces souris ont été utilisées pour reconstituer le système hématopoïétique de souris Ldlr -/- irradiées. Après une période de récupération de 4 semaines, les souris ont été mises sous un régime riche en matières grasses (HFD) pendant 8 semaines. L'analyse morphométrique de la taille des lésions ‘athérosclérose dans le sinus aortique et l'aorte thoracique n'a montré aucune différence statistiquement significative entre les 3 groupes. De plus, aucune différence n'a été observée dans la composition de la plaque en termes de teneur en collagène, d'infiltration de macrophages ou de profil immunitaire dans le sang et la rate des souris Ncr1iCreR26lsl-DTA, Noé ou contrôles. Nous avons ensuite étudié la sélectivité de des anticorps anti-asialo-GM1 dans la déplétion des cellules NK, qui avaient été utilisés précédemment pour démontrer le rôle pro-athérogène des cellules NK. Nous avons confirmé les effets non spécifiques de cet anticorps, qui déplète non seulement les cellules NK, mais aussi les lymphocytes NKT et CD8+. Enfin, pour déterminer si l'activation des cellules NK par un stimulus externe pouvait avoir des effets sur l’athérosclérose, nous avons traité les souris chimériques (souris Ldlr -/- irradiées reconstituées soit avec les cellules de moelle contrôle ou déficiente en cellules NK) avec du poly IC (un mimétique viral) pendant 8 semaines de HFD. Nous avons trouvé une réduction significative de la taille des lésions au niveau du sinus aortique et de l'aorte thoracique dans les souris déficientes en cellules NK. Nos résultats, à partir de modèles de souris spécifiques, contredisent les études antérieures et démontrent clairement que chez les souris hypercholestérolémiques, les cellules NK n'ont aucun effet direct sur l'athérosclérose, sauf si elles sont pré-stimulée, comme par exemple dans un contexte d’infection virale ou de présence de tumeurs. / Chronic inflammation is central in the development of atherosclerosis. Both innate and adaptive immunity are involved in this process. Although several studies have evaluated the functions of NK cells in experimental animal models of atherosclerosis, it is not yet clear whether NK cells behave as protective or pro-atherogenic effectors. One of the main caveats of previous studies was the lack of specificity in targeting loss- or gain-of-function of NK cells. Here, we used two selective genetic approaches to investigate the role of NK cells in atherosclerosis: 1) Ncr1iCre/+R26lslDTA/+ mice in which NK cells were depleted, 2) Noé mice in which NK cells are hyperresponsive. No difference in atherosclerotic lesion size was found in Ldlr-/- mice transplanted with bone marrow cells from Ncr1iCreR26Rlsl−DTA, Noé or WT mice. Also, no difference was observed in plaque composition in terms of collagen content, macrophage infiltration or the immune profile in blood and spleen, although Noé chimera had more IFN-y-producing NK cells in comparison with WT mice. Then, we investigated the NK cell selectivity of anti-asialo GM1 anti-serum, which was previously used to conclude to the pro-atherogenicity of NK cells. Anti-asialo GM1 treatment decreased atherosclerosis in both Ldlr-/- mice transplanted with Ncr1iCreR26Rlsl−DTA or WT BM, indicating that its anti-atherogenic effects are unrelated to NK cell depletion. Finally, to determine whether NK cells could contribute to the disease in conditions of pathological NK cell overactivation, we treated irradiated Ldlr-/- mice reconstituted with either WT or Ncr1iCreR26Rlsl−DTA BM with the viral mimic Poly(I:C) and found a significant reduction of plaque size in NK-cell deficient chimeric mice. Our findings, using state-of-the-art mouse models, clearly demonstrate that NK cells have no direct effect on the natural development of hypercholesterolemia-induced atherosclerosis, but may play a role when an additional systemic NK cell overactivation occurs.

Les espèces dérivées de l'oxygène comme le peroxyde d'hydrogène jouent un rôle déterminant dans le bon fonctionnement des cellules en tant que molécule de signalisation dans de nombreux processus cellulaires. Les fortes concentrations pouvant être nocive, la régulation de ces substances est vitale. Leur détection résolue en temps est longtemps restée un défi pour la compréhension des mécanismes cellulaires et l'élaboration de traitements efficaces pour des maladies comme l'hypertension ou l'athérosclérose. Ce travail de thèse a ainsi été consacré au développement d'un nouveau type de capteur de substances oxydantes à base de nanoparticules de va- nadate d'Yttrium dopé par de l'Europium. Ces nanoparticules peuvent être internalisées dans les cellules et permettent une détection temporelle de la concentration en peroxyde d'hydrogène dans un domaine étendu de concentrations (1 μM à 5 mM). Après une calibration préalable, ces nanoparticules ont permis de détecter la production de peroxyde d'hydrogène dans les mécanismes de signalisation dans des cellules musculaires lisses vasculaires de souris liés à l'endothéline-1 et au facteur de croissance dérivé des plaquettes. Cette étude comparative a montré deux dynamiques différentes de la production de peroxyde d'hydrogène. Ces dynamiques distinctes peuvent expliquer au moins partiellement la différence de comportement cellulaire.

Les maladies cardiovasculaires représentent la première cause de mortalité dans le monde. Plus de 42 % de cette mortalité est imputable à la maladie coronaire causée par la rupture ou l'érosion de plaques d'athérome vulnérable. A l'heure actuelle, aucune technique ne permet de détecter de manière non invasive les plaques d'athérome vulnérables. La 1ère partie de cette thèse porte sur l'évaluation de nouveaux radiotraceurs pour la détection des plaques d'athérome vulnérables. Les radiotraceurs 99mTc-B2702p, ses 20 dérivés, 99mTc-VP et 99mTc-VINP28, ont été évalués dans un modèle expérimentale de lésion athérosclérotique induite par ligature de la carotide gauche chez la souris Apo E-/- hypercholestérolémique. Seul le dérivé 99mTc-B2702p1 a permis de réaliser l'imagerie de la lésion athérosclérotique chez la souris Apo E-/-. L'angiogenèse myocardique est un phénomène important qui se met en place après un infarctus du myocarde. Expérimentalement, les traitements pro-angiogéniques améliorent les paramètres cardiaques. Cependant, les études cliniques réalisées ne présentent pas de consensus sur l'amélioration de la perfusion myocardique suite à l'administration de ces mêmes traitements. Les techniques d'imagerie utilisées actuellement en clinique ne permettent pas de contrôler l'efficacité des traitements pro-angiogéniques administrés après un infarctus du myocarde. La 2ème partie de cette thèse porte sur la validation du 99mTc-RAFT-RGD dans la détection de l'angiogenèse myocardique. Le 99mTc-RAFT-RGD, administré dans un modèle d'ischémie-reperfusion de rat, a permis de réaliser l'imagerie non invasive de l'angiogenèse myocardique.

L'athérosclérose est un problème de santé publique majeur puisque elle représente aujourd'hui la principale cause de décès dans les pays occidentalisés. Il est donc important de comprendre les mécanismes participant à la progression et aux complications de cette entité anatomoclinique. Nous nous sommes attachés dans ce travail de thèse à démontrer la place et l'apport potentiel de l'imagerie non invasive non expérimentale dans la mise en exergue des particularités de l'athérosclérose carotidienne et/ou coronarienne, et dans la stratégie de dépistage de ses complications chez le sujet non diabétique et diabétique de type 2, en fonction de l'existence ou non d'une stéatose hépatique non alcoolique. Nous présentons notamment dans ce travail, issu en partie de l'exploitation des données cliniques, biologiques et radiologiques de trois protocoles hospitaliers de recherche clinique, les différentes publications scientifiques internationales auxquelles il a donné lieu.

Les pathologies inflammatoires chroniques représentent la première cause de mortalité dans le monde avec une part importante des cardiopathies et autres maladies lipido-inflammatoires telles que l'athérosclérose. Ainsi, comprendre l'ensemble des mécanismes impliqués dans l'initiation mais aussi la résolution de ces maladies représente un enjeu majeur en santé publique. Nos travaux sur l'implication des phagocytes mononucléés dans des modèles murins d'athérosclérose montrent qu'en modulant la demi-vie de certaines cellules du système immunitaire on est capable de limiter le développement de la pathologie. Ces résultats sont associés à une diminution globale de l'inflammation dans les animaux et une amélioration du métabolisme lipidique. Ainsi, moduler les acteurs de l'inflammation au sein du système immunitaire peut s'avérer une nouvelle cible thérapeutique complémentaires aux médicaments hypocholestérolémiants actuels. Dans cette optique, nous avons réalisé la plus importante caractérisation d'une pathologie humaine : le xanthogranulome. Les patients atteints montrent une association entre une dérégulation du métabolisme des lipides et l'inflammation cutanée soutenue par les macrophages et les cellules dendritiques. Le traitement par injection intraveineuse d'immunoglobulines d'une des patientes montre une réduction globale de l'inflammation, une normalisation des acteurs cellulaires sanguins qui se traduit cliniquement par une amélioration des symptômes de la pathologie.

Le macrophage joue un rôle clé dans l'athérogenèse, intervenant notamment, dans la captation de cholestérol à l'origine de la formation des stries lipidiques. Sa capacité à éliminer le cholestérol en excès est donc critique pour l'évolution de la pathologie. Il intervient aussi dans la captation des cellules apoptotiques présentes au sein de la lésion, processus déterminant en termes d'inflammation et de stabilité de la plaque. Mes travaux ont consisté à évaluer le rôle du transporteur ATP-Binding-Cassette G1 (ABCG1), dans ces mécanismes clés de l'athérogenèse. Ainsi, nous avons donc montré qu'ABCG1 est à la fois impliqué dans les processus d'efflux au sein des cellules spumeuses chargées en cholestérol libre mais aussi qu'il participe au mécanisme de phagocytose des corps apoptotiques. Ainsi, grâce à ces travaux ABCG1 pourrait être envisagé comme une nouvelle cible thérapeutique de l'athérosclérose.

La drépanocytose (SCD) et l'athérosclérose sont deux maladies très diffèrentes et distinctesqui partagent les même caractéristiques. La drépanocytose est une maladie autosomalerécessive appartenant à la classe des hémoglobinopathies causée par la mutation del'hémoglobine (Hb) A en HbS. En réponse à des stress physiques tels que l'hypoxie,l'acidose, la déshydratation ou l'hyperthermie, HbS devient plus vulnérable à lapolymérisation et favorise le processus de falciformation des globules rouges. La répétitiondes cycles de polymérisation et dépolymérisation de HbS altère la forme saine desérythrocytes et conduisent aux manifestations cliniques principales de la drépanocytose:anémie, épisodes vaso-occlusifs aigus et crises hémolytiques. Il est aujourd'hui largementadmis que le stress oxydatif et l'inflammation jouent un rôle majeur dans la pathogènèse et lesconséquences physiopathologiques de la drépanocytose. L'athérosclérose, quant à elle, estune maladie inflammatoire chronique qui se caractérise par l'accumulation de plaques àl'intérieur des parois vasculaires au niveau de l'endothélium. Le stress oxydatif et la mise enjeu de phénomènes inflamatoires sont impliqués dans l'oxydation des lipides de faible densité(LDL), étape essentielle dans la pathogenèse de cette maladie.D'autre part, l'activité physique est un mécanisme important de modulation bénéfique dustress oxydatif et de l'inflammation au travers de plusieurs voies d'adaptation : l'améliorationdes enzymes antioxydantes, de la vasodilatation et des cytokines anti-inflammatoires, et labaisse des contraintes de cisaillement. Nous avons donc cherché à déterminer dans ce travailde thèse comment le contrôle du stress oxydatif et de l'inflammation par l'activité physiquepourrait réduire les complications de ces 2 pathologies (SCD et athérosclérose).