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

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

Les méthodes non invasives d'évaluation des lésions tissulaires hépatiques les plus utilisées et les mieux validées sont l'élastométrie et le FibroTest. La stéatopathie non-alcoolique (NAFLD) est devenue la forme la plus fréquente de maladie hépatique. Différentes études suggèrent que la NAFLD est associée à un risque accru de mortalité, en particulier d'origine cardiovasculaire. Les objectifs de cette thèse étaient 1) de mieux définir certaines limites des méthodes non invasives d'évaluation de la fibrose hépatique; 2) d'évaluer la valeur pronostique du FibroTest et d'un biomarqueur de stéatose, le SteatoTest chez les patients ayant un diabète et/ou une dyslipidémie. Le travail réalisé a permis de montrer une variabilité interobservateur notable de l'élastométrie entre deux opérateurs expérimentés dans l'hépatite chronique virale C. La stéatose du foie, estimée par le SteatoTest, a été identifiée comme un facteur indépendant associé à la surestimation de la fibrose du foie par l'élastométrie chez les sujets ayant un diabète de type 2. Nous avons également mis en évidence une variabilité du test APRI et l'impact de l'activité nécrotico-inflammatoire sur ce test dont la formule comprend l'aspartate transaminase exprimée en multiple de la normale dans l'hépatite chronique virale C. Chez des patients à haut risque de NAFLD, nous avons pu démontrer la valeur pronostique à 10 ans du FibroTest et du SteatoTest, pour prédire la mortalité globale indépendamment des facteurs métaboliques. Le FibroTest était également prédictif de la mortalité d'origine hépatique et de l'incidence des complications cardiovasculaires et le SteatoTest de la mortalité d'origine cardiovasculaire / Several non-invasive methods have been proposed to replace liver biopsy. Transient elastography and FibroTest are the most widely used and best validated non-invasive methods to assess liver fibrosis. Subjects with metabolic disorders such as type-2 diabetes or dyslipidemia, have a high risk of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). Evidence was previously provided to indicate that NAFLD is associated with an increased risk of cardiovascular disease and overall mortality. The aims of this thesis were. 1) to evaluate the main limitations of non-invasive methods to assess liver fibrosis. 2) to evaluate the prognostic value of liver biomarkers, such as FibroTest and SteatoTest, in patients with type-2 diabetes and/or dyslipidemia. We demonstrated a marked interobserver variability of transient elastography between two experienced operators in chronic hepatitis C. Hepatic steatosis, estimated by SteatoTest, was identified as an independent factor associated with an overestimation of liver fibrosis by transient elastography in patients with type-2 diabetes. We could also show the variability of the APRI test, based on the expression of aspartate aminotransferase relative to the upper limit of normal and the risk of overestimating fibrosis stage by this test due to necro-inflammatory activity in chronic hepatitis C. We reported that FibroTest and SteatoTest had a 10-year prognostic value for prediction of overall mortality independently of metabolic factors in patients at high risk of NAFLD. FibroTest was also predictive of liver-related death and incidence of cardiovascular events. In addition, SteatoTest had a prognostic value for cardiovascular-related death.

Rôle du Système de calpaïne/calpastatine dans l'hypertension pulmonaire induite par l'hypoxie chez la souris. Les souris calpaïnes knockout ont montré des effets protecteurs dans l'hypertension pulmonaire (HP) induite par l'hypoxie. Cependant, le modèle animal avec une surexpression de calpastatine (cast) n'a jamais été étudié. Notre objectif est d'utiliser des souris transgéniques CMV-cast qui surexpriment constitutivement la calpastatine intracellulaire sous le contrôle du promoteur CMV dans tous les types cellulaires pour étudier les effects de la calpaïne intracellulaire. Nous utilisons aussi des souris transgéniques CRP-cast qui surexpriment la calpastatine extracellulaire sous le contrôle du promoteur CRP (protéine C-réactive) pour étudier les effets de la calpaïne extracellulaire. Finalement, nous examinons les effets d'un traitement avec le PD150606, inhibiteur de calpaïne, chez des souris C57BL/6j (WT) hypoxiques et SM22-5HTT+ qui dévélopent l'HP spontanément. Nous avons constaté que les protéines calpaïne et calpastatine sont augmentées immédiatement dans un état hypoxique. Les calpaïnes ont ensuite culminé le jour 8 et sont restées élevées jusqu'au jour 18 chez les souris WT hypoxiques, alors que la calpastatine a augmenté du jour 1 au jour 3, retournant au niveau basal jusqu'au jour 18. Les activités des calpaïnes intra- et extra-cellulaires ont augmenté progressivement pour atteindre un sommet au jour 8, restant aux niveaux élevés jusqu'au jour 18 chez les souris WT hypoxiques. En utilisant l'immunofluorescence, nous avons constaté que l'augmentation des calpaïnes sont principalement colocalisés avec les CML vasculaires pulmonaires (α-SMA+). Cependant, chez la souris CMV-cast, la surexpression de la calpastatine a atténué le développement d'HP. Chez les souris CMV-cast hypoxiques les niveaux de calpastatine sont restés plus élevés que ceux des souris WT à tous les moments de l'hypoxie. Les niveaux de calpastatine plus élevés chez les souris CMV-cast ont empêché de manière significative une augmentation des niveaux de protéines calpaïnes et des activités intra- et extra-cellulaires de la calpaïne au cours de l'hypoxie. Les résultats d'immunofluorescence également ont confirmé que moins de calpaïnes colocalisent avec les CML vasculaires pulmonaires (α-SMA+) chez la souris CMV-cast. Après 18 jours hypoxie, CRP-cast mice ont attenué le développement d'HP. En outre, cette surexpression a montré des effets similaires par rapport à celle intracellulaire. Cependant, le PD150606 a eu que des effets supplémentaires chez les souris WT hypoxiques par rapport aux souris CMV-cast et CRP-cast hypoxiques. Chez les souris SM22-5HTT+, les niveaux de calpastatine, de calpaïnes ainsi que des activités intra- et extra-cellulaires de la calpaïne ont été significativement augmentés dans les poumons. Le PD150606 n'a pas modifié les niveaux de calpastatine, mais il a diminué de manière significative des calpaïnes ainsi que des activités intra- et extra-cellulaire de calpaïne. Les niveaux de calpastatine et des calpaïnes ont également paru augmentées dans les vessaux pulmonaires remodelés chez les patients atteints de maladie pulmonaire chronique par rapport à ceux nonremodelés. En résumé, nos résultats indiquent un nouveau rôle des calpaïnes extracellulaires dans la prolifération des CML-AP dans l'HP. Les stratégies d'inhibition des calpaïnes extracellulaires sembleraient être une stratégie thérapeutique dans le traitement de la progression de l'HP. / Targeting the Calpain/Calpastatin System to Protect against Hypoxia-induced Pulmonary Hypertension in Mice. Calpain knockout mice exhibited protective effects against hypoxia-induced PH. Our aim was to study the role of the calpain/calpastatin system on PH development in mice. To this end, we used mice ubiquitously overexpressing intracellular calpastatin (cast) under the control of a CMV promoter (CMV-cast) to explore the effects of intracellular calpains. We also used mice overexpressing extracellular calpastatin under the control of a CRP (C-reactive protein) promoter (CRP-cast) to explore the effect of extracellular calpains. Finally, we examined the effects of treatment with PD150606, an inhibitor of calpain, in WT mice exposed to hypoxia and in SM22-5HTT+ mice with spontaneous PH. During time-course of hypoxia, we found that calpain and calpastatin protein levels increased immediately after hypoxic exposure. Calpain protein levels then peaked on day 8 and remained elevated until day 18 in hypoxic WT mice; however, calpastatin protein levels increased from day 1 to day 3, and returned to basal level until day 18. Both intra- and extra-cellular calpain activities were upregulated gradually and peaked on days 8, and still markedly remained in high levels until day 18 in hypoxic WT mice. By using immunofluorescence, we found that increased calpains were predominantly colocalized with α-SMA positive pulmonary vascular SMCs. In CMV-cast mice, intracellular calpastatin overexpression successfully attenuated PH development. In CMV-cast mice, calpastatin protein levels remained higher than those in WT mice at all time points of hypoxia. The higher calpastatin protein levels in CMV-cast mice did significantly prevent an increase in calpain protein levels and calpain intra- and extra-cellular activities during hypoxia. After 18 days hypoxia, CRP-cast mice exhibited less PH severity. Moreover, extracellular calpastatin overexpression showed similar effects as intracellular calpastatin overexpression. Treatment with PD150606 induced an additional protective effect in hypoxic WT mice but not CMV-cast and CRP-cast mice. In SM22-5HTT+ mice, lung calpastatin and calpain proteins as well as calpain intra- and extra-cellular activities were significantly increased. PD150606 did not alter lung tissue calpastatin. However, it significantly decreased calpain protein levels as well as calpain intra- and extra-cellular activities. In summary, our present results demonstrate that calpain inhibition prevents PH development. Either increasing extracellular calpastatin or increasing both extra- and intra-cellular calpastatin is efficient to attenuate PH. Treatment with PD150606 which inhibits both extra- and intra-cellular calpain activities may be useful in teh setting of PH.

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont des affections immuno-inflammatoires chroniques qui sont liées à de nombreux facteurs de risque. Les défensines et les cathélicidines sont des peptides antimicrobiens considérés comme des effecteurs clés de l'immunité innée, mais aussi des réponses inflammatoires. Il a été postulé que ces peptides sont impliqués dans le développement de l'athérosclérose. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons étudié l'expression des gènes de la cathélicidine LL-37 et des défensines-a DEFA1-3 dans les cellules mononuclées du sang périphérique (PBMCs) dans la cohorte Stanislas. Nous avons démontré que l'expression des ARNm de ces gènes est significativement corrélée avec les indicateurs de risque des MCV, à savoir l'obésité, la pression artérielle, les taux circulants des triglycérides et du glucose, l'hypo-HDL-C et les leucocytes. De plus, des taux élevés des ARNm de ces gènes sont associés au syndrome métabolique. Nous avons aussi démontré que l'expression des gènes des DEFA1-3 et de LL-37 est corrélée avec celle du récepteur chimio-attractant FPR et que le génotype TT du polymorphisme FPR1 c.32C>T est associé à une diminution des taux circulants de la E-sélectine, suggérant que ces peptides pourraient agir via FPR et que le polymorphisme c.32C>T affecte la fonction endothéliale. Enfin, nos études in vitro ont montré que l'expression des gènes des DEFA1-3 et de CRAMP, cathélicidine de la souris, est modulée par le glucose et l'insuline, respectivement dans les neutrophiles HL-60 et les adipocytes 3T3-L1. L'ensemble de ces études suggère que les DEFA1-3 et LL-37 pourraient constituer un lien entre le système immunitaire inné et le risque des MCV et du syndrome métabolique. / Multiple risk factors for atherosclerosis and cardiovascular diseases (CVD) act in a synergistic way through inflammatory pathways. Most of CVD risk factors stimulate the release of inflammatory mediators. Defensins and cathelicidins are antimicrobial peptides (AMPs) produced mainly by inflammatory cells. Beside their role in host defense, AMPs are also considered as effectors of inflammatory responses. They have been suggested to play a role in atherosclerosis. To verify this hypothesis, we studied a-defensins DEFA1-3 and cathelicidin LL-37 in a sample of the STANISLAS cohort. We demonstrated that mRNA levels of LL-37 and DEFA1-3 genes in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of studied subjects are significantly correlated with indicators of obesity, blood pressure, circulating triglycerides and fasting glucose levels, hypo-HDL-C, and leukocytes counts suggesting a role of these genes in CVD. Further analysis revealed that high expression of these genes might be associated with metabolic syndrome. We also showed that expression of LL-37 and DEFA1-3 genes was positively associated with that of FPR receptor gene and that the TT genotype of FPR1 c.32C>T/I11T polymorphism was significantly associated with decreased levels of soluble E-selectin suggesting that these peptides may act through this receptor and such a polymorphism may has an impact on endothelial cells function. In an in vitro model, we found that glucose and insulin modulate the expression of DEFA1-3 and CRAMP cathelicidin genes in human HL-60 neutrophils and mouse 3T3-L1 adipocytes cell lines, respectively. Together, our studies demonstrated that DEFA1-3 and LL-37 could be a potential link between innate immunity and CVD and metabolic syndrome.

Le déclin des hormones sexuelles avec l'âge a été mis en cause dans le développement de nombreuses maladies. Chez les hommes, la baisse de la testostérone circulante est un prédicteur de la mortalité toutes causes mais son impact sur le risque cardiovasculaire est incertain. A partir de l’étude de cohorte des Trois Cités (3C), réalisée en France dans la population générale, j'ai étudié le rôle de la testostérone plasmatique dans la survenue des évènements artériels ischémiques chez les hommes de plus de 65 ans.J'ai montré, dans une première partie, que des taux diminués de testostérone étaient associés à des facteurs de risque cardiovasculaire. J'ai notamment confirmé le rôle central de la masse grasse et du diabète comme déterminants des androgènes. De plus, j'ai mis en évidence une association inverse entre la testostérone et l’épaisseur intima-media (EIM) des artères carotidiennes. J'ai montré que cette relation dépendait du statut inflammatoire systémique avec des variations significatives de l'EIM observées uniquement chez les hommes ayant des niveaux élevés de protéine C-réactive. En revanche, aucune association significative n'a pu être détectée entre les androgènes et la présence de plaques d'athérome.Dans une seconde partie, j'ai mis en évidence une relation originale en forme de J entre la testostérone et le risque de maladies artérielles ischémiques. Les hommes ayant des taux élevés ou diminués de testostérone présentaient un risque accru d’évènements artériels et cette relation ne dépendait pas des principaux facteurs de risque cardiovasculaire. Des résultats similaires étaient observés pour les cardiopathies ischémiques et les accidents vasculaires cérébraux ischémiques.Ces résultats suggèrent que des taux moyens de testostérone totale circulante (4-5 ng/mL) protègent des maladies artérielles ischémiques. Ce rôle modulateur des androgènes pourrait être lié à un processus de vieillissement précoce non spécifique. / The age-related decline in sex hormones has been involved in the development of many diseases. In men, low endogenous testosterone levels predict mortality due to all causes. However, the role of testosterone in the development of cardiovascular disease remains uncertain. In the french Three-City population-based cohort study, I assessed the association of plasma sex hormones with the incidence of ischemic arterial disease in men aged over 65 years.First, I showed that low testosterone levels were associated with cardiovascular risk factors. I confirmed a leading role of obesity and diabetes as determinants of androgens. I also found an inverse association between testosterone and carotid intima-media thickness (IMT). I highlighted that, this relationship was mediated through systemic inflammation as significant changes in IMT were observed only in men with high C-reactive protein levels. However, no significant association was detected between androgens and the presence of carotid plaques.Second, I found an original J-shaped association between testosterone and risk of ischemic arterial disease. Men with elevated or decreased testosterone levels had higher risk of arterial events and this association was independent of major cardiovascular risk factors. Similar results were observed for ischemic heart disease and ischemic stroke.Overall, these results suggest that intermediate testosterone levels (4-5 ng/mL) could protect against cardiovascular events. Androgens could also be involved in general ageing process.

Cette thèse a pour objet l'étude du lien génotype-transcriptome et de son influence sur le développement des maladies multifactorielles. Les apports de ce travail sont à la fois méthodologiques et appliqués. Nous étudions d'abord le lien génotype-transcriptome en établissant la liste des eQTL (expression Quantitative Trait Loci) dans le monocyte et nous évaluons l'apport de l'observation des eQTL pour l'interprétation des analyses d'association génome entier (GWAS). Nous proposons ensuite une méthode pour l'identification de variants génétiques affectant des modules de gènesco-régulés que nous appliquons à l'étude des données d'expression de monocytes issus d'une large étude populationnelle (GHS). Nous mettons ainsi en évidence plusieurs loci affectant l'expression de modules de gènes co-régulés, dont plusieurs sont impliqués dans la prédisposition au diabète de type I. Nous montrons également que le processus d'isolation des cellules monocytaires peut engendrer des biais liés à la contamination par des types cellulaires non désirés et nous proposons une approche pour contrôler ce type de biais dans les analyses. / This thesis deals with the study of the relation between genotype and expression and its influence on the development of complex diseases. This work brings both methodological and applied results.First, we study the relation between genotype and transcriptome by establishing a database of eQTL (expression quantitative Trait Loci) in monocytes and we evaluate the contribution of eQTL for the interpretation of results from Genome Wide Association Studies (GWAS).We then provide a methodology for the identi_cation of genetic polymorphisms regulating modules of co-expressed genes that we apply to a large scale populationnal study of the monocyte transcriptome.We thus identify several loci associated with modules of co-regulated genes, several of which are involved in the susceptibility to type I diabetes. We also show that the isolation of monocytes can induce complex bias through contamination from unwanted cell types and we provide a method to control for such bias in the analysis.

De nombreux facteurs de risque cardiovasculaire comme l’hypercholestérolémie, l’hypertension, et le diabète sont comptés parmi les facteurs de risque modifiables les plus importants pour le déclin cognitif et la démence. L’exposition à ces facteurs de risque au cours de la vie en particulier avant l’âge de 65 ans ainsi que leur agrégation contribuent de manière plus importante au déclin cognitif. Peu d’études se sont intéressées aux mesures composites de risque cardiovasculaire par rapport à la fonction cognitive chez les sujets de moins de 65 ans. L’objectif de cette thèse était d’étudier l’association entre les mesures composites de risque et le déclin cognitif au cours de la phase précocedu vieillissement. Les données de la cohorte Whitehall II dans laquelle les fonctions cognitives ont été mesurées à trois reprises ont été utilisées pour étudier l’association entre le syndrome métabolique et deux scores de risque de Framingham (de maladie cardiovasculaire globale et d’AVC), et la fonction cognitive et le déclin cognitif sur 10 ans. Les scores de risque cardiovasculaire de Framingham ont aussi été comparés avec un score de risque de démence. De toutes les mesures composites de risque étudiées, les scores de risque de Framingham montraient la plus forteassociation avec le déclin cognitif. Un risque cardiovasculaire plus élevé était associé à un déclin plus rapide dans de multiples tests cognitifs dont la fluence verbale, le vocabulaire et la cognition globale. Ces résultats suggèrent d’une part qu’un risque cardiovasculaire plus élevé contribue au déclin cognitif dès la phase précoce de vieillissement et d’autre part que l’estimation du risque cardiovasculaire et son effet sur la fonction cognitive nécessite une approche multifactorielle.L’identification et la réduction de facteurs de risque cardiovasculaire peuvent avoir un impact important sur la réduction du déclin cognitif et de la démence. / Several cardiovascular disease risk factors including, dyslipidemia, high blood pressure, and diabetes have been proposed as important modifiable risk factors for cognitive decline and dementia. These risk factors often co-occur and their aggregation is associated with increased risk of cardiovascular disease and dementia. However, studies of composite measures of cardiovascular disease risk in relation to cognitive outcomes in non-elderly populations are scarce. The aim of this thesis was to examine composite measures of risk in relation to cognition and longitudinal cognitive change amongmiddle-aged adults. Data from the Whitehall II study were used to study the associations between the metabolic syndrome, two Framingham risk scores; the Framingham stroke and general cardiovascular disease risk scores, and cognition, based on three cognitive assessments over 10 years. In addition, these two (cardio)vascular risk scores were compared with the CAIDE dementia risk score. Of all composite measures of risk examined, the two Framingham risk scores were the best predictors of 10-year cognitive decline. Higher cardiovascular risk was associated with faster 10-year decline inmultiple cognitive tests including verbal fluency, vocabulary and global cognition. These results suggest that multiple cardiovascular disease risk factors contribute to cognitive decline starting in midlife and that multi-risk factor models such as cardiovascular risk scores may be better suited to assessing risk of cognitive decline. Early identification and treatment of cardiovascular disease risk factors may offer the possibility of markedly delaying or preventing cognitive decline.

La relative immunité des femmes vis-à-vis du risque cardiovasculaire a longtemps été attribuée aux hormones sexuelles. Néanmoins, le rôle protecteur des estrogènes dans le développement de l’athérosclérose et de ses complications a été récemment remis en cause chez les femmes ménopausées. A partir de la cohorte française des Trois Cités incluant environ 10.000 sujets de plus de 65 ans, j’ai évalué l’association entre les estrogènes endogènes et le risque de maladies cardiovasculaires chez des femmes n’utilisant pas de traitement hormonal. J’ai montré pour la première fois que des taux élevés d’estradiol plasmatique étaient associés à une augmentation du risque artériel ischémique à 4 ans, indépendamment des facteurs de risque cardiovasculaire traditionnels, notamment l’obésité ou le diabète. Dans une deuxième partie, j’ai étudié le rôle modulateur des polymorphismes génétiques des récepteurs des estrogènes α (ESR1) et β (ESR2). J’ai montré que le risque cardiovasculaire augmentait avec les taux élevés d’estradiol chez les femmes porteuses du génotype rs9340799-AA mais pas chez celles avec le génotype rs9340799-AG/GG. Des analyses complémentaires m’ont également permis de suggérer que l’effet des estrogènes était lié en partie à une hypercoagulabilité et un état inflammatoire. Dans une dernière étape, j’ai évalué le rôle prédicteur à long terme des estrogènes endogènes. J’ai confirmé la relation indépendante entre les taux élevés d’estrogènes et la survenue d’un évènement cardiovasculaire après 10 ans de suivi. Globalement, ces résultats suggèrent un effet délétère des estrogènes dans le développement des maladies artérielles ischémiques chez les femmes ménopausées après 65 ans . Si ces résultats étaient confirmés, une meilleure stratification du risque artériel pourrait être proposée chez les femmes ménopausées avec des implications potentielles dans la prévention des maladies cardiovasculaires. / The low incidence of coronary heart disease among women has often been attributed to sex hormones. However, adverse effects of estrogens on arterial disease have been recently reported in older postmenopausal women. In the French Three-City prospective cohort study of subjects over 65 years of age, I investigated the association of endogenous estradiol with cardiovascular risk among postmenopausal women who did not use any hormone therapy. In a first part, I showed that high levels of plasma estradiol were related to the 4-year incidence of ischemic arterial disease (IAD), independently of traditional cardiovascular risk factors such as obesity or diabetes. Then, I reported that the relation between estrogens and IAD risk could be modulated by estrogen receptor-α (ESR1) polymorphisms. Indeed, endogenous estrogens were positively associated with IAD risk in women carrying the ESR1 rs9340799-AA genotype but not in those carrying the ESR1 rs9340799-AG/GG genotype. Further analyses revealed that both hypercoagulability and inflammatory state might act as mediators. Finally, I assessed the long-term predictor role of endogenous estrogens in arterial disease. I showed a positive and independent association of estrogens levels with the 10-year incidence of cardiovascular disease. Overall, high plasma levels of endogenous estradiol emerge as a new significant predictor of cardiovascular disease in older postmenopausal women. If confirmed, these findings could have the potential to improve the stratification of IAD risk in postmenopausal women.

Cette thèse a pour objet l'étude du lien génotype-transcriptome et de son influence sur le développement des maladies multifactorielles. Les apports de ce travail sont à la fois méthodologiques et appliqués. Nous étudions d'abord le lien génotype-transcriptome en établissant la liste des eQTL (expression Quantitative Trait Loci) dans le monocyte et nous évaluons l'apport de l'observation des eQTL pour l'interprétation des analyses d'association génome entier (GWAS). Nous proposons ensuite une méthode pour l'identification de variants génétiques affectant des modules de gènesco-régulés que nous appliquons à l'étude des données d'expression de monocytes issus d'une large étude populationnelle (GHS). Nous mettons ainsi en évidence plusieurs loci affectant l'expression de modules de gènes co-régulés, dont plusieurs sont impliqués dans la prédisposition au diabète de type I. Nous montrons également que le processus d'isolation des cellules monocytaires peut engendrer des biais liés à la contamination par des types cellulaires non désirés et nous proposons une approche pour contrôler ce type de biais dans les analyses.