Yes / Heterozygous loss of function mutations in the type II bone morphogenetic protein receptor (BMPR-II), a member of the transforming growth factor (TGF-β) receptor family, underlie the majority of familial cases of pulmonary arterial hypertension (PAH). The TGF-β1 pathway is activated in PAH and inhibitors of TGF-β1 signaling prevent the development and progression of PAH in experimental models. However, the effect of currently utilized therapies on the TGF-β pathway is not known. Prostacyclin analogues remain the first line of treatment for clinical PAH. We hypothesized that these agents effectively decrease the activity of the TGF-β1 pathway. Beraprost sodium (BPS), a prostacyclin analogue selectively inhibits proliferation in a dose-dependent manner in mouse primary pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMCs) harbouring a pathogenic BMPR2 nonsense mutation in both the presence and absence of TGF-β1 stimulation. This study demonstrates that this agent inhibits TGF-β1–induced SMAD-dependent and -independent signaling via a PKA dependent pathway by reducing the phosphorylation of SMADs 2 and 3 and p38MAPK proteins. Finally, in a monocrotaline (MCT)-induced rat model of PAH, which is associated with increased TGF-β signaling, this study confirms that treprostinil (TPS), a stable prostacyclin analogue, inhibits the TGF-β pathway by reducing SMAD3 phosphorylation. Taken together, these data suggest that prostacyclin analogues inhibit dysregulated TGF-β signaling in vitro and in vivo and reduce BMPR-II-mediated proliferation defects in mutant mice PASMCs. / The authors acknowledge financial support from the British Heart Foundation, United Kingdom (Programme Grant 1-2004-357 to R.C.T. and N.W.M.), a Heptagon Life Science Proof of Concept Fund (grants KCL24 and KCL25 to M.T.N. and R.C.T., respectively), and the Great Britain Sasakawa Foundation (grant B70 to M.T.N.)

Pulmonary arterial hypertension (PAH) can be caused by pathogenic variants in the gene bone morphogenetic protein receptor 2 (BMPR2). While BMPR2 protein expression levels are known to be reduced in the lung tissue of heritable PAH (HPAH) patients, a systematic study evaluating expression in more easily accessible blood samples and its clinical relevance is lacking. Thus, we analyzed the BMPR2 mRNA expression in idiopathic/HPAH patients and healthy controls in blood by quantitative polymerase chain reaction and protein expression by enzyme-linked immunosorbent assay. Clinical parameters included right heart catherization, echocardiography, six-minute walking test and laboratory tests. BMPR2 variant-carriers (n = 23) showed significantly lower BMPR2 mRNA expression in comparison to non-carriers (n = 56) and healthy controls (n = 30; p < 0.0001). No difference in BMPR2 protein expression was detected. Lower BMPR2 mRNA expression correlated significantly with greater systolic pulmonary artery pressure and pulmonary vascular resistance. Higher BMPR2 mRNA expression correlated with greater glomerular filtration rate, cardiac index and six-minute walking distance. We demonstrated the feasibility to assess BMPR2 expression in blood and, for the first time, that BMPR2 mRNA expression levels are significantly reduced in variant carriers and correlated with clinical parameters. Further studies may evaluate the usefulness of BMPR2 mRNA expression in blood as a new marker for disease severity.

L’Hypertensions Artérielle Pulmonaire (HTAP) résulte de l’obstruction progressive des artères pulmonaires de petits calibres due à un remodelage de la paroi vasculaire ainsi qu’à une vasoconstriction. Cette thèse repose sur 3 piliers de la physiopathologie de l’HTAP : l’inflammation, l’épigénétique et la susceptibilité génétique de la maladie.Le premier projet démontre que les cellules dendritiques des patients atteints d’HTAP sont moins sensibles à l’action immunomodulatrice des glucocorticoïdes et orientent la réponse des lymphocytes T vers une réponse Th17, souvent impliquée dans les maladies autoimmunes.Le second projet a pour but de comparer le profil de méthylation des cellules endothéliales d’artères pulmonaires (CE-AP) de patients atteints d’HTAP comparé aux CE-AP de patients contrôles. Nous avons mis en évidence des clusters de gènes ayant un profil de méthylation différents entre les CE-HTAP comparé aux CE-CTR. Un gène différentiellement méthylé s’est dégagé durant l’étude bioinformatique : ABCA1 (ATP binding cassette 1). L’altération de son expression prédite par l’étude bioinformatique a été validée chez l’homme et le modèle de rat monocrotaline.Enfin, le dernier projet décrit la caractérisation d’un nouveau modèle animal de susceptibilité génétique à l’HTAP liée à des mutations dans le gène Bmpr2 chez le rat, au niveau hémodynamique, histologique, vasculaire, moléculaire et électrophysiologique. Nous avons démontré que ce modèle reproduit des schémas physiopathologiques pertinents vis-à-vis de la maladie humaine, ces résultats font de ce modèle un nouveau outil d’étude de la physiopathologie de l’HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by a progressive pulmonary arterial obstruction due to pulmonary vascular remodeling of distal arterioles as well as abnormal vasoconstriction. This project allowed to study three biological process clearly establish to be implicated in physiopathology of PAH.The first project demonstrated a dendritic cells dysfunction and a Th17 immune polarization of idiopathic PAH patients.The objective of the second project was to study the epigenetic variations in pulmonary endothelial cells (PEC) through a specific pattern of DNA methylation. We identified clusters of probes that discriminates controls and PAH patients. During bioinformatics study, ABCA1 (ATP binding cassette 1) gene was emphasized. Alteration of ABCA1 expression predicted during bioinformatics study has been validated in human and in monocrotaline rat model.The last project described the validation of a new PAH model by a hemodynamic, histological, vascular, molecular and electrophysiological characterization of heterozygous rat mutated to Bmpr2 gene. Whole functional and molecular dysregulation define this animal model like a useful tool in the study of BMPRII signaling alteration in PAH physiopathology.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie orpheline, progressive, incurable, caractérisée par un remodelage intense de la paroi des artérioles pulmonaires résistives conduisant à l’augmentation des résistances vasculaires pulmonaires. Des anomalies génétiques associées à des mutations du gène codant pour le récepteur de type 2 de morphogenèse osseuse (BMPR2) ont été mises en évidence chez près de 70% des formes héréditaires d’HTAP. Dans le présent travail et ce à l’aide de cultures cellulaires primaires réalisées à partir de biopsies pulmonaires collectées chez des patients souffrant d’HTAP idiopathique et des sujets contrôles, nous nous sommes intéressés aux mécanismes responsables de l’hyperplasie des cellules musculaires lisses présente dans l’HTAP, plus particulièrement à l’implication de la voie angiopoîétine (Ang)/Tie2 dans la communication intercellulaire existant entre cellules endothéliales (CE) et cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires (CML-AP), ainsi qu’à la voie des BMP/BMPR2 chez des patients HTAP porteurs de mutations BMPR2. Contrairement aux expressions inchangées des Ang1 et Ang2, l’expression du récepteur endothélial Tie2 est augmentée tant au niveau pulmonaire que cellulaire dans l’HTAP. Les CML-AP isolées à partir de patients souffrant d’HTAP présentent in vitro un phénotype prolifératif accru et ce d’autant plus en présence de surnageants de culture collectés à partir de CE pulmonaires (CE-P). Cet effet prolifératif est d’autant plus intense que les CE-P proviennent de patients HTAP et qu’elles ont été préalablement stimulées par l’Ang1. La fluoxétine, un inhibiteur du transporteur de la sérotonine (5-HT) inhibe ces effets prolifératifs, alors que le bosentan, un antagoniste non sélectif des récepteurs A et B à l’endothéline (ET) n’a pas d’effet. De plus, l’activation du récepteur Tie2 induit la synthèse et la libération de 5-HT et d’ET1 par les CE-P isolées à partir de patients souffrant d’HTAP. La voie angiopoïétine/Tie2 joue donc un rôle central dans le dialogue croisé existant entre l’endothélium et le muscle lisse vasculaire pulmonaire et son activation contribue à la prolifération accrue des CML-AP responsable du remodelage vasculaire pulmonaire chez les patients souffrant d’HTAP idiopathique. L’expression du BMPR2 est diminuée tant au niveau pulmonaire, que cellulaire chez les patients souffrant d’HTAP et porteurs de mutations BMPR2. Dans ces CML-AP mutées, le BMP4 ne freine pas la prolifération et n’induit pas l’apoptose, normalement induites dans les cellules isolées à partir de contrôles et de patients souffrant d’HTAP non porteurs de mutations BMPR2. Ces particularités fonctionnelles sont associées à une activation de la voie p38MAPK et un défaut d’activation de la voie Smad. Parmi les 9 mutations BMPR2 étudiées, seule la mutation par délétion de 22 paires de bases dans le domaine transmembranaire ne présente pas ces particularités fonctionnelles. Des anomalies génétiques, telles les mutations BMPR2 concourent donc à une perte du contrôle de la prolifération cellulaire associé à l’activation de la voie p38MAPK, présentant les mutations BMPR2 étudiées, comme des facteurs de risque supplémentaires au développement de l’hyperplasie médiale dans l’HTAP.

No abstract

Multiple myeloma, or myeloma, is a bone marrow cancer which characterizes by uncontrolled proliferation of mutant plasma cells. It is a disease that claims many lives every year, mostly due to the absence of curative treatment. Finding a suitable treatment is therefor of great importance. One way to study different diseases is to use a gene editing method for knockdown or knockout of specific genes. The main aim of this project was to design guide RNAs, to be able to use CRISPR/Cas9 for knockout of the two genes BMPR1A and BMPR2 in different myeloma cell lines (KJON, INA-6 and IH-1). This, to be able to study the expression and function of these genes. Further aim of the project was to investigate potential SMAD activation by treatment with different bone morphogenetic proteins (BMPs). However, due to limited time this could not be carried through. Six guide RNAs were designed and ligated into pLentiCRISPRv2. Plasmid amplification was done by transformation of Escherichia coli. To check the quality of the plasmids, PCR, gel electrophoresis and Sanger sequencing was performed. The results from the gel electrophoresis showed that nine of the twelve samples for BMPR1A and seven of the thirteen samples for BMPR2, that were tested, were positive. The results from the Sanger sequencing confirmed that all guides that were tested (BMPR1A 3.2.3, BMPR1A 4.2.2, BMPR2 1.1.4 and BMPR2 2.1.2), were properly ligated into the plasmids. The main aim of the project was successfully accomplished, but additional work is needed for any further conclusions.

No description available.

Mutations in the gene encoding the bone morphogenetic protein type 2 receptor (BMPR2) are the most common genetic cause of heritable pulmonary arterial hypertension (PAH). However, given the reduced penetrance of BMPR2 mutations in affected families, a major outstanding question is the identity of additional factors or pathways that are responsible for the manifestation of clinical disease. Furthermore, limited human tissue is available for study and usually only from patients with end-stage disease, making it difficult to understand how PAH is established and progresses. Alternative human models of PAH are therefore required. This thesis describes the characterisation of the first human iPSC-derived smooth muscle cell (iPSC-SMC) model of PAH and elucidates the role of BMPR2 deficiency in establishing PAH-associated phenotypes in iPSC-derived SMCs. To achieve this, I used CRISPR-Cas9 gene editing to generate wild-type and BMPR2+/- iPSC lines with isogenic backgrounds which were subsequently differentiated into lineage-specific iPSC-SMCs that displayed a gene expression profile and responses to BMP signalling akin to those present in distal pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs). Using these cells, I found that the introduction of a single BMPR2 mutation in iPSC-SMCs was sufficient to recapitulate the pro-proliferative and anti-apoptotic phenotype of patient-derived BMPR2+/- PASMCs. However, acquisition of the mitochondrial hyperpolarisation phenotype was enhanced by inflammatory signalling and required an interaction between BMPR2 mutations and environmental stimuli provided by exposure to serum over time. Furthermore, I showed that BMPR2+/- iPSC-SMCs had an altered differentiation state and were less contractile compared to wild-type iPSC-SMCs, phenotypes which have not been observed previously in PAH-derived PASMCs. Finally, RNA sequencing analysis identified genes that were differentially expressed between wild-type and BMPR2+/- iPSC-SMCs and may hence provide further insights into PAH pathobiology. The iPSC-SMC model described in this study will be useful for identifying additional factors involved in disease penetrance and for validating therapeutic approaches that target BMPR2.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie orpheline, progressive, incurable, caractérisée par un remodelage intense de la paroi des artérioles pulmonaires résistives conduisant à l’augmentation des résistances vasculaires pulmonaires. Des anomalies génétiques associées à des mutations du gène codant pour le récepteur de type 2 de morphogenèse osseuse (BMPR2) ont été mises en évidence chez près de 70% des formes héréditaires d’HTAP. Dans le présent travail et ce à l’aide de cultures cellulaires primaires réalisées à partir de biopsies pulmonaires collectées chez des patients souffrant d’HTAP idiopathique et des sujets contrôles, nous nous sommes intéressés aux mécanismes responsables de l’hyperplasie des cellules musculaires lisses présente dans l’HTAP, plus particulièrement à l’implication de la voie angiopoîétine (Ang)/Tie2 dans la communication intercellulaire existant entre cellules endothéliales (CE) et cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires (CML-AP), ainsi qu’à la voie des BMP/BMPR2 chez des patients HTAP porteurs de mutations BMPR2. <p>Contrairement aux expressions inchangées des Ang1 et Ang2, l’expression du récepteur endothélial Tie2 est augmentée tant au niveau pulmonaire que cellulaire dans l’HTAP. Les CML-AP isolées à partir de patients souffrant d’HTAP présentent in vitro un phénotype prolifératif accru et ce d’autant plus en présence de surnageants de culture collectés à partir de CE pulmonaires (CE-P). Cet effet prolifératif est d’autant plus intense que les CE-P proviennent de patients HTAP et qu’elles ont été préalablement stimulées par l’Ang1. La fluoxétine, un inhibiteur du transporteur de la sérotonine (5-HT) inhibe ces effets prolifératifs, alors que le bosentan, un antagoniste non sélectif des récepteurs A et B à l’endothéline (ET) n’a pas d’effet. De plus, l’activation du récepteur Tie2 induit la synthèse et la libération de 5-HT et d’ET1 par les CE-P isolées à partir de patients souffrant d’HTAP. La voie angiopoïétine/Tie2 joue donc un rôle central dans le dialogue croisé existant entre l’endothélium et le muscle lisse vasculaire pulmonaire et son activation contribue à la prolifération accrue des CML-AP responsable du remodelage vasculaire pulmonaire chez les patients souffrant d’HTAP idiopathique. <p>L’expression du BMPR2 est diminuée tant au niveau pulmonaire, que cellulaire chez les patients souffrant d’HTAP et porteurs de mutations BMPR2. Dans ces CML-AP mutées, le BMP4 ne freine pas la prolifération et n’induit pas l’apoptose, normalement induites dans les cellules isolées à partir de contrôles et de patients souffrant d’HTAP non porteurs de mutations BMPR2. Ces particularités fonctionnelles sont associées à une activation de la voie p38MAPK et un défaut d’activation de la voie Smad. Parmi les 9 mutations BMPR2 étudiées, seule la mutation par délétion de 22 paires de bases dans le domaine transmembranaire ne présente pas ces particularités fonctionnelles. Des anomalies génétiques, telles les mutations BMPR2 concourent donc à une perte du contrôle de la prolifération cellulaire associé à l’activation de la voie p38MAPK, présentant les mutations BMPR2 étudiées, comme des facteurs de risque supplémentaires au développement de l’hyperplasie médiale dans l’HTAP. <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

No abstract / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished