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).

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Ce travail de thèse a pour ambition d'apporter des éléments de compréhension du rôle des contraintes résiduelles au sein des plaques d'athérosclérose. Il s'inscrit dans un programme de recherche qui vise à développer de nouveaux outils favorisant l'aide au diagnostic de patients atteints de cette maladie cardiovasculaire. Suivant les évolutions majeures de ces dernières années, la première partie de ce travail présente une vision contemporaine de la maladie d'athérosclérose et des nombreux enjeux de modélisation mécanique auxquels la compréhension de la maladie et son diagnostic font appel. Nous faisons émerger un manque certain quant au rôle des contraintes résiduelles dans cette maladie. Les contraintes résiduelles sont un marqueur naturel du développement des tissus. La deuxième partie de ce travail aborde leur quantification expérimentale au sein des artères saines et pathologiques de souris. De façon intéressante nous montrons leur importance et la nécessité de les prendre en compte pour avoir une image raisonnable de l'état de contraintes des artères en conditions physiologiques. Ces résultats originaux n'ont toutefois pas permis d'établir de corrélation avec l'intensité du processus inflammatoire au sein des plaques. Enfin, la dernière partie de ce travail aborde la modélisation du développement des contraintes résiduelles. Un effort de description de la structure géométrique des corps avec des contraintes résiduelles a été fait afin de faire émerger de nouveaux outils de modélisation de leur développement. Une première application d'un modèle de croissance intrinsèque est présentée et illustrée. Cette approche semble prometteuse et apporte déjà quelques éléments de compréhension du développement des contraintes résiduelles. Toutefois, les travaux effectués ne constituent qu'une étape préliminaire et n'ont pas encore été exploités pleinement. Par contre ces travaux ouvrent assurément de nouvelles perspectives de recherche.

L'athérosclérose est une des premières causes de mortalité dans les pays industrialisés. Elle est à l'origine de diverses pathologies telles que les infarctus du myocarde, les accidents vasculaires cérébraux et les maladies des artères coronaires. Deux facteurs clés sont à l'origine de l'athérosclérose : 1) un stress oxydant qui conduit à l'oxydation des lipoprotéines de basse densité dans la paroi artérielle et qui constitue la première étape du processus athérosclérotique ; 2) un processus inflammatoire auto-entretenu qui permet le développement des dernières étapes de l'athérogénèse conduisant à la formation d'une plaque d'athérome. La maladie reste silencieuse jusqu'à ce qu'elle se dévoile subitement à travers les évènements cités précédemment. L'utilisation d'antioxydants synthétiques ou naturels pour lutter contre l'athérogénèse est prouvée in vitro mais s'avère inefficace in vivo. Devant ce constat, une des stratégies envisagées consiste à inhiber conjointement le stress oxydant et l'inflammation. Dans ce but, des molécules présentant la double propriété, antioxydante et anti- inflammatoire, s'avèrent intéressantes. Les dérivés phénoliques d'origine naturelle sont connus pour leurs propriétés antioxydantes, principalement dues à leur caractère piégeur de radicaux libres grâce à la présence du noyau phénolique Dans le cadre de notre projet, nous nous sommes intéressés aux diarylheptanoïdes macrocycliques qui sont des composés phénoliques extraits de différentes plantes et très peu exploités malgré des propriétés biologiques intéressantes. Parmi eux, le tédarène A, macrocycle naturel de type cyclodécaphane, extrait en 2012 d'une éponge marine, la Tedania Ignis, présente des propriétés anti-inflammatoires et un caractère antioxydant. Au cours de ce travail de thèse, la première synthèse totale du tédarène A a été réalisée. Les étapes clés ont concerné l'introduction stéréocontrollée du système diènique (Z,E) non conjugué au noyau phénol et la cyclisation en conditions de Ullmann du macrocycle diarylheptanoïde. Différents analogues du tédarène A ont été également conçus et préparés. Les modifications structurelles ont été introduites au niveau de la chaîne heptanoïde des macrocycles synthétisés. Le tédarène A et les différents analogues de type diarylheptanoïdes linéaires et macrocycliques synthétisés ont été évalués pour leurs activités antioxydante et anti- inflammatoire. / Atherosclerosis is one of the first cause of mortality in industrialized countries. It leads to cerebrovascular accident, stroke and all of the coronary heart diseases. Two key steps induce atherosclerosis : 1) an oxidative stress leading to the low density lipoproteins oxidationand initiating atherogenesis ; 2) a self-sustained inflammatory process allowing the last steps development of atherogenesis giving the atheroma plaque formation. This pathology is silent until it appears suddenly with the consequences mentionned above. The synthetic or natural antioxidants use to fight atherosclerosis is effective in vitro but not in vivo. One the basis of these informations, one of the proposed strategies is to inhibit both oxidative stress and inflammation. Therefore, it will be interesting to design molecules with a dual activity : antioxidant and anti-inflammatory. Natural phenolic compounds are well-know for their antioxidant activities due to the phenol moiety wich is able to trap free radicals. As part of our project, we are interested in macrocyclic diaryl heptanoids wich are phenolic compounds extracted from different plants and under-exploited despite interesting biological properties. Among them, tedarene A, a natural macrocycle type cyclodecaphane, extracted in 2012 from a marine sponge, Tedania Ignis, exhibits anti-inflammatory and antioxidant property. During this Ph.D work, the fisrt total synthesis of tedarene A was carried out. The key steps involved the stereocontrolled introduction of the diene system (Z,E) not conjugated to the phenol moiety and the cyclization of the diarylheptanoid macrocycle using Ullmann conditions. Various analogs of tedarene A were also designed and prepared. Structural changes were introduced onto the heptanoid chain part of synthesized macrocycles. Tedarene A and the various synthesized linear and macrocyclic diarylheptanoid analogues were evaluated for their antioxidant and anti-inflammatory activities.

Les maladies cardiovasculaires représentent la première cause de morbidité et mortalité dans le monde. L'athérosclérose, qui conduit à l'obstruction des artères, est à l'origine de 50% des décès dans les sociétés industrialisées. La rupture d'une plaque d'athérosclérose dite vulnérable entraîne de nombreuses complications qui, en fonction du territoire artériel considéré, vont de l'accident vasculaire cérébral à l'infarctus du myocarde. Pour pallier ce problème de santé publique majeur, l'enjeu clinique et en particulier diagnostic repose sur la prévention de ces complications cardiovasculaires dans une population à haut risque comme à l'île de la Réunion, qui se caractérise par une incidence élevée d'atteintes vasculaires et de mortalité associée. Or, il n'existe aucune technique d'imagerie permettant la détection précoce des plaques d'athérosclérose vulnérables. La médecine nucléaire possède une grande sensibilité et pourrait offrir des outils diagnostics performants permettant d'évaluer la formation de ces plaques. Parmi tous les biomarqueurs tissulaires et circulants produits lors de l'athérogenèse, nous avons choisi la Lp-PLA2 (phospholipase A2 associée aux lipoprotéines), enzyme associée aux processus inflammatoires (produite par les monocytes et macrophages) et transportée par les lipoprotéines, comme cible de l'athérosclérose en imagerie TEP (Tomographie par Émission de Positons). Nos travaux ont permis la synthèse puis le radiomarquage d'un puissant inhibiteur cette enzyme : le Darapladib, ainsi que d'analogues. Nous avons réussi à obtenir le 18F-Darapladib afin d'étudier son accumulation dans des modèles murin et ex vivo humain de plaques d’athérome. / Cardiovascular diseases are the leading cause of morbidity and mortality worldwide. Atherosclerosis, which leads to the obstruction of large arteries, represents 50% of deaths in industrialized societies. Rupture of a vulnerable atherosclerotic plaque can lead to several complications which, depending on the site, can cause stroke or myocardial infarction.To address this public health issue, there is a real need to develop new diagnostic tools to prevent these cardiovascular complications in a high risk population in Reunion island. However, no potent tool is available to doctors in order to predict the formation of vulnerable atherosclerotic plaques. Nuclear medicine with its high sensibility could offer new powerful diagnostic tools in order to assess vulnerable atheroma formation. Among all biomarkers available to the scientific community, we chose Lp-PLA2 (Lipoprotein-associated phospholipase A2) which is an enzyme associated to inflammatory processes (produced by monocytes and macrophages) as a target for PET (Positron Emission Tomography) imaging of atherosclerosis.Our work describes the radiolabelling of a potent inhibitor of this enzyme: Darapladib and associated analogs. We were able to perform its radiolabelling and to study its potential accumulation in atheroma murin models and in ex vivo human endarterectomy pieces.

Ce travail de thèse a pour ambition d'apporter des éléments de compréhension du rôle des contraintes résiduelles au sein des plaques d'athérosclérose. Il s'inscrit dans un programme de recherche qui vise à développer de nouveaux outils favorisant l'aide au diagnostic de patients atteints de cette maladie cardiovasculaire. Suivant les évolutions majeures de ces dernières années, la première partie de ce travail présente une vision contemporaine de la maladie d'athérosclérose et des nombreux enjeux de modélisation mécanique auxquels la compréhension de la maladie et son diagnostic font appel. Nous faisons émerger un manque certain quant au rôle des contraintes résiduelles dans cette maladie. Les contraintes résiduelles sont un marqueur naturel du développement des tissus. La deuxième partie de ce travail aborde leur quantification expérimentale au sein des artères saines et pathologiques de souris. De façon intéressante nous montrons leur importance et la nécessité de les prendre en compte pour avoir une image raisonnable de l'état de contraintes des artères en conditions physiologiques. Ces résultats originaux n'ont toutefois pas permis d'établir de corrélation avec l'intensité du processus inflammatoire au sein des plaques. Enfin, la dernière partie de ce travail aborde la modélisation du développement des contraintes résiduelles. Un effort de description de la structure géométrique des corps avec des contraintes résiduelles a été fait afin de faire émerger de nouveaux outils de modélisation de leur développement. Une première application d'un modèle de croissance intrinsèque est présentée et illustrée. Cette approche semble prometteuse et apporte déjà quelques éléments de compréhension du développement des contraintes résiduelles. Toutefois, les travaux effectués ne constituent qu'une étape préliminaire et n'ont pas encore été exploités pleinement. Par contre ces travaux ouvrent assurément de nouvelles perspectives de recherche. / This graduate research has the ambition to bring some understandings of the role of residual stresses in atheroma plaques. It falls under a research program which aims at developing new tools in supporting the diagnosis of patients concerned with this cardiovascular disease. Considering the major changes in the past decade, the first part of this work presents a contemporary vision of the atherosclerosis disease and many mechanical modeling challenges brought by its understanding and diagnosis appeal. We emphasized a lack in the description of the role of residual stresses in this disease even if they are a natural marker of tissues development. The second part of this work approaches their experimental quantification within healthy and pathological mice arteries. Interestingly, we have shown their importance and the need to take them into account in order to have a reasonable image of the stresses state of arteries in physiological conditions. These original results however did not make it possible to establish correlation with the intensity of the inflammatory process within the plaques. Finally, the last part of this work approaches the modeling of the development of residual stresses. An effort in the description of the geometrical structure of material bodies with residual stresses allowed the emergence of new tools to model their development. A first application of an intrinsic growth model is presented and illustrated. This approach seems promising and already brings some key explaining elements in the development of residual stresses. However, carried out work constitutes only one preliminary stage and were not yet fully exploited. Hence, this work undoubtedly opens new prospects of research.

La maladie coronaire représente un problème majeur de santé publique. Sa manifestation la plus sévère, le syndrome coronarien aigu, est en grande majorité lié à la rupture de plaques d'athérome vulnérables. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse portent sur l'étude pré-clinique de la plaque d'athérome dans un modèle murin : la souris déficiente en apolipoprotéine E (apoE-/-).La rupture des plaques d'athérome vulnérables survient à la suite d'une élévation des contrainte mécaniques au niveau de la capsule fibreuse. Une première partie de ce travail de thèse porte sur l'évaluation de la contrainte présente dans la paroi des vaisseaux de souris apoE-/- porteuses de lésions athéromateuses. Ces lésions présentent une faible rigidité et en conséquence de faibles contraintes. Ces observations donnent un élément d'explication de l'absence de rupture dans ce modèle animal.Les plaques d'athérome vulnérables présentent une inflammation importante ; l'imagerie de l'inflammation vasculaire est une approche pertinente pour l'identification des plaques d'athérome vulnérables. Une seconde partie de ce travail de thèse porte sur l'imagerie de l'athérosclérose en ciblant le processus inflammatoire chez la souris apoE-/- avec d'une part l'évaluation de radiotraceurs peptidiques développés au sein du laboratoire et décrits comme ligands de la molécule d'adhésion VCAM-1, surexprimée dans le contexte inflammatoire, et d'autre part l'évaluation du [18F]-fluorodésoxyglucose (FDG), décrit pour s'accumuler dans les cellules inflammatoires et le tissu adipeux brun. L'évaluation poussée des peptides originaux a mis en évidence un manque de robustesse dans leur comportement biologique. D'autre part, une captation similaire de FDG a été observée dans les lésions athéromateuses et du tissu le brun péri-aortique se trouvant à proximité chez la souris apoE-/- . Cette limitation souligne la nécessité de l'optimisation des procédés expérimentaux destinés à l'évaluation de l'inflammation des lésions d'athérosclérose avec le FDG dans ce modèle animal. / Coronary artery disease is a major healthcare issue. Acute coronary syndrome is mainly caused by the rupture of vulnerable coronary plaques. This thesis focused on the preclinical study of atherosclerosis in a mouse model: the apolipoprotein E-deficient mouse (apoE-/-).Vulnerable plaque rupture is caused by an elevation of mechanical stress in the fibrous cap of atherosclerotic plaques. The first part of this thesis focused on the parietal stress evaluation in atheromatous lesions from apoE-/- mouse vessels. Atherosclerotic tissue showed low stiffness resulting in low levels of mechanical stress in atheromatous lesions. The low level of mechanical stress might account for the atherosclerotic plaque stability in this animal model.Rupture-prone vulnerable atheromatous plaques are highly inflammatory; vascular inflammation imaging appears therefore as a relevant strategy for vulnerable plaque imaging. The second part of this thesis dealt with atherosclerosis imaging in the apoE-/- mouse model, firstly with the evaluation of original peptidic radiotracers described as a VCAM-1 binders, an adhesion molecule over-expressed during inflammation, and secondly with the evaluation of [18F]-fluorodeoxyglucose (FDG), which was shown to accumulate in inflammatory cells and in the brown adipose tissue (BAT). Advanced evaluation of peptides revealed a lack of robustness in their biological behavior. A similar FDG uptake was observed in the atherosclerotic lesions and in the periaortic brown adipose tissue of apoE-/- mouse found in the vicinity. This potential confounding factor emphasizes the need to carefully design preclinical studies using FDG for the evaluation of lesion inflammation in this animal model.

L’ADN méthyltransférase 3a (DNMT3A) relie environnement et phénotype par la méthylation des dinucléotides CpG, qu’on les trouve en particulier dans les régions promotrices des gènes. Hypométhylation de ces CpG est associée à l’activation de la transcription, qui permet le contrôle de l'expression génique dans des états physiologiques et pathologiques. La plupart de nos connaissances sur l’implication de Dnmt3a en pathologie concernent le cancer, quelques données montrent sa contribution à d’autres pathologies. L’athérosclérose est la maladie cardiovasculaire la plus fréquente. Plusieurs facteurs de risque contribuant à son apparition, sont liés à L’environnement. En particulier, les dyslipidémies, largement influencées par le régime alimentaire. Par ailleurs, d’abondantes données décrivent la contribution des cellules inflammatoires à la physiopathologie de cette maladie. Jusqu'à présent, un nombre croissant de données suggère un rôle de la méthylation de l’ADN dans l'athérosclérose, mais à ce jour, le rôle de Dnmt3a dans la régulation du cholestérol et le développement initial des plaques n'a pas été étudié.Nos résultats suggèrent que l’inactivation de Dnmt3a dans les monocytes/macrophages ne modifie pas le développement initial des plaques d’athérome et n’a pas d’influence sur la polarisation des macrophages in vitro. En parallèle, nous avons démontré que l’inactivation de Dnmt3a dans les hépatocytes conduit à une différence significative de cholestérolémie plasmatique qui n’est pas liée à une dérégulation des gènes majeurs impliqués dans le métabolisme du cholestérol. En revanche, nous avons mis en évidence une activation des réponses inflammatoires. / DNA methyltransferase 3a (DNMT3A) links environment to phenotypes via catalysis of CpG dinucleotides, notably found in genes promoter regions, methylation and whose hypomethylation is associated with gene transcriptional activation thus enabling the control of gene expression in physiologic and pathologic states. Most of our knowledge about its’ role in disease occurrence are based on articles demonstrating its’ implication in human cancers. Limited data from mouse studies illustrates its’ contribution to certain pathologies. Atherosclerosis constitutes the single most important contributor to the growing burden of cardiovascular disease. Risk factors contribute to disease occurrence, where most are related to environmental influences, notably Dyslipidaemia, a key initiator of atherosclerosis. Abundant data link hypercholesterolemia to atherogenesis, on the other hand, contribution of inflammatory mechanisms that couple dyslipidaemia to atheroma formation has been also appreciated. So far, a growing number of data suggests a role of Dnmt3a in atherosclerosis but to date, its role in cholesterol regulation and early plaque formation has not been clearly elucidated. Our results suggested that deletion of Dnmt3a in monocyte/macrophages does not affect the formation of early atherosclerostic plaque nor does it impact the polarization of macrophages in vitro. In parallel, we have also demonstrated that the deletion of Dnmt3a in hepatocytes leads to significant elevation in TC levels. We were not able to relate this elevation to dysregulation of major genes involved in Cholesterol regulation. On the other hand, we noticed activation of hepatic inflammatory responses.

L’imagerie moléculaire est un nouveau domaine de la recherche biomédicale qui peut être défini comme l’observation non invasive d’un processus biologique au sein d’organismes vivants. Cette technique nécessite l’utilisation d’un agent de contraste, une molécule composée d’un vecteur se liant spécifiquement à un marqueur du processus biologique étudié et d’un contrastophore permettant l’acquisition du signal. L’objectif de cette thèse est de développer un agent de contraste permettant de diagnostiquer la présence de plaques d’athérome. L’athérosclérose est une pathologie inflammatoire chronique, caractérisée par l’accumulation de cholestérol, sous forme de plaque appelée « athérome », dans la paroi des moyennes et grosses artères. Les complications majeures de l’athérosclérose surviennent lorsque ces plaques obstruent le flux sanguin, localement ou lors de leurs ruptures. Ces phénomènes de thrombose sont à l’origine des infarctus et des accidents cardio- ou neuro-vasculaire, premières causes de mortalité dans les pays développés. Nous avons choisi le peptide comme outils de vectorisation. Mon travail a consisté en l’étude et la caractérisation de l’interaction de peptides envers les bio-marqueurs de la plaque d’athérome. Dans un second temps, j’ai effectué un travail de pharmacomodulation afin d’améliorer les propriétés physico-chimiques de ces peptides. Ainsi, nous avons synthétisé le traceur Ga-P04087 qui répond à tous les critères du cahier des charges et qui est actuellement en phase pré-clinique. / Molecular imaging is a new domain of biomedical research which can be defined as the non-invasive observation of a biological process within the living body. This technique requires the use of a contrast agent, a molecule composed of a vector targeting a biomolecule specifically expressed during the studied biological process, and a contrastophore allowing the acquisition of the signal. The aim of this work is to develop a contrast agent to diagnose the presence of atheromatous plaques. Indeed, atherosclerosis is an inflammatory chronic disease, characterized by the accumulation of cholesterol, in the form of plaques called "atheroma", in the wall of the average and broad arteries. The major complications of atherosclerosis arise when these plaques block the blood flow, locally or after they break free and are released in the artery. These phenomena of thrombosis are at the origin of myocardial and cerebral infarctions, first causes of death in all developed countries. We chose the peptide as tool of vectorisation, and my work consisted of studying and characterizing the interaction of these peptides to three different biomarkers of atherosclerosis. Secondly, I used various tools developed in our lab to conduct a pharmacomodulation campaign based on these compounds, in order to improve their physicochemical properties. We also achieved the synthesis of the tracer Ga-P04087 who answers all the criteria of the specifications and who is now in preclinical phase.