La recherche sur le choc septique a connu en terme de translation clinique bien des échecs. L’analyse de ces échecs fait apparaître une prise en compte insuffisante de la complexité relationnelle entre les différents systèmes impliqués dans la défaillance cardiovasculaire. La prise en charge du choc septique fait l’objet de recommandations parmi lesquelles on retrouve l’importance de l’expansion volémique et l’utilisation de la Protéine C Activée. Ces deux thérapeutiques ont fait l’objet du présent travail de thèse. La première partie de ce travail est consacrée à l’expansion volémique en essayant d’en déterminer la meilleure modalité d’administration. Dans un modèle de choc endotoxinique chez le rat, nous avons montré que l’administration concomitante de noradrénaline et du remplissage vasculaire est associée à une baisse des volumes perfusés sans effet délétère sur l’hémodynamique systémique et régionale et sur la perfusion tissulaire. Dans un second temps nous nous sommes intéressés à l’impact de la PCa sur la dysfonction cardiovasculaire. L’administration de la PCa dans un modèle de choc endotoxinique améliore la pression artérielle, le débit cardiaque et la réactivité vasculaire/cardiaque à la norépinephrine et à la phénylephrine. Sur un plan mécanistique, la PCa diminue l’inflammation et le stress oxydant en diminuant l’expression des protéines et des métabolites impliqués. Ces effets cytoprotecteurs sont indépendants de son action anticoagulante. Afin de s’affranchir de l’interaction avec les éléments circulants du sang, ce travail a été complété ex vivo sur des artères isolées de souris après injection de LPS. En exposant in vitro ces artères à des concentrations thérapeutiques de PCa, nous avons démontré que la PCa améliore la contractilité et la relaxation en préservant la voie de la NOS endothéliale via Akt/PI3K, en produisant du métabolite COX2 vasorelaxant et en inhibant le facteur de transcription NF-kB. Pour conclure, ce travail permet de confirmer expérimentalement deux impressions cliniques : les vasopresseurs doivent être utilisés précocement et l’effet de la PCa est principalement hémodynamique par l’intermédiaire de sa voie cytoprotectrice, confirmant ainsi son indication préférentielle dans les états de choc. / While quantitatively abundant, research on septic shock has, from a clinical perspective, encountered many setbacks. Analysis of these setbacks has underscored an overall insufficient consideration of the relational complexity between the various systems involved in cardiovascular failure. Conversely, the initial success observed with Activated Protein C is linked to actual fundamental research taking into account the interaction of two systems (inflammation and coagulation). Recent guidelines highlight the importance of vascular fluid loading and Activated Protein C (APC). The aim of the present work was to improve and to better understand these therapeutic strategies. In the first study, we aimed to assess hemodynamic, tissue oxygenation, and tissue perfusion changes by comparing traditional therapy (fluid resuscitation followed by vasopressor treatment) and alternative therapy (early vasopressor treatment) in a hyperkinetic and sedated model of endotoxic shock. The use of norepinephrine was associated with improved mean arterial pressure, sustained aortic and mesenteric blood flow, and better tissue oxygenation when compared with fluid resuscitation alone, irrespective of time of administration. The early use of norepinephrine plus volume expansion was associated with a higher proportion of blood flow redistributed to the mesenteric area, lower lactate levels, and less infused volume. Thus, the early use of norepinephrine is safe and may decrease the need for volume resuscitation. In the second study, we investigate the potential protective properties of therapeutic ranges of APC on a rat endotoxic shock model in terms of anti-inflammatory and cytoprotective pathways. APC partially prevented the reduction of blood pressure induced by LPS and improved both vascular hyporeactivity and myocardial performance. This was associated with a decreased upregulation of NF-?B, iNOS and MMP-9. LPS-induced tissue increases in NO and O2- production were decreased by APC. Moreover, APC decreased tissue leukocyte infiltration/activation. These data suggest that APC improves cardiovascular function i) by modulating the endotoxin induced-proinflammatory/prooxydant state, ii) by decreasing endothelial/leukocyte interaction and iii) by favoring stabilization of the extracellular matrix. In the third study, we examined the potential protective non anticoagulant effect of (ex-vivo) APC on vascular dysfunction induced by bacterial lipopolysaccharide (LPS) in mice arteries. LPS induced vascular dysfunction. After APC treatment, contractile capacity of aortas and endothelial responsiveness to vasorelaxant drug and shear stress were improved. We showed that rhAPC improved endothelial dysfunction in endotoxemia mice by increasing eNOS activation via Akt / PI3K pathway and NO-dependent dilation as well as COXs vasorelaxants metabolites. We noted that rhAPC also had an anti-inflammatory effect in the vascular wall by decreasing NF-kB activation. This result highlights important insights, regarding the mechanism underlying rhAPC induced-improvements microcirculation in septic shock. To conclude, our experimental results confirm and explain our clinical impression: vasopressor should be used early and APC has major hemodynamics effects through its cytoprotective pathway confirming its preferential use in severe cardiovascular dysfunction induced by sepsis.

L'hémangiome capillaire infantile (IH) est une tumeur vasculaire bénigne courante. Les formes sévères sont traitées depuis 2008 par propranolol bien que le mécanisme d’action reste à ce jour inexpliqué. La 1ère partie de ma thèse est une étude de tolérance chez les enfants traités par propranolol dans le cadre de l'ATU française. L'analyse de cette base de données prospective de 922 enfants a permis de confirmer la bonne tolérance du propranolol dans la population pédiatrique, et de cibler les situations à risque de complication. La 2e partie est une étude de la signalisation adrénergique à partir des tissus d'IH opérés. Tout d'abord, nous avons identifié par immunofluorescence les cellules exprimant les récepteurs béta-adrénergiques ADRB1, 2 et 3 : Nous avons observé une forte expression d'ADRB2 sur le mastocyte, et de manière plus modérée d'ADRB1 et 2 sur les vaisseaux. Ce profil d'expression était retrouvé quel que soit le degré d'involution de la tumeur, et était également observé sur des tumeurs vasculaires contrôles qui elles ne répondent pas au propranolol. Nous avons donc envisagé une activation des récepteurs ADRB propre aux IH prolifératifs. Cette hypothèse a été confirmée par la mise en évidence, de l'expression d'enzymes de synthèse des catécholamines et de marqueurs neuroendocrines sur les péricytes des IH prolifératifs, sur tissus inclus en paraffine et également péricytes d’IH mis en culture. La surexpression de HIF1-a sur ces cellules a conduit à tester l’effet du propranolol en hypoxie. Nous n’avons pas mis en évidence d'effet sur la prolifération cellulaire, mais par contre une inhibition de la sécrétion de VEGF induite par l’hypoxie. / Capillary infantile haemangioma (IH) is a common benign vascular tumour of infants. Severe forms are treated since 2008 by propranolol. However, its dramatic efficacy remains until now unexplained.The first part of my thesis is a safety study of children treated with propranolol as part of the French Compassionate Use Program. The prospective vigilance database, including 922 children, confirmed the safety of propranolol among the paediatric patients, and highlighted the circumstances at risk of complications.The second part is a study of adrenergic signaling in IH tissues. First, we identified by immunofluorescence the expression of beta-adrenergic receptors on IH cells. We observed a strong expression of ADRB2 on mast cells, and a moderate ADRB1 and 2 expression on vessels. This expression pattern was the same regardless of the degree of involution of the tumour, and has also been observed on tumour vascular controls which did not respond to propranolol. We therefore hypothesized that ADRB receptors may be activated in proliferative IH. We indeed detected the expression of catecholamine synthesis enzymes and of neuro-endocrine markers on pericytes in paraffin-embedded tissues, and also in IH pericytes in culture. We also detected HIF1-alpha overexpression and therefore explored propranolol effect during hypoxia. Propranolol had no effect on cell proliferation, but reduced hypoxia-induced secretion of VEGF-A.

L'Astyanax mexicanus est un poisson téléostéen utilisé dans les études de microévolution. Au sein de la même espèce, il existe plusieurs populations. Des poissons de surface (SF), vivant en banc dans les rivières d'Amérique Centrale et plusieurs populations cavernicoles (CF), vivant dans l'obscurité des grottes mexicaines. La majorité des populations cavernicoles sont indépendantes et ont dérivé des populations de surface depuis environ un million d'années. Les CF sont aveugles et dépigmentés. D'un point de vue comportemental, les CF ont, entre autres, perdu l'agressivité qui est un caractère important des SF. Ce travail caractérise finement les différences comportementales entre poissons de surface et cavernicoles, et analyse les modifications des circuits neuronaux qui sont à l'origine de la perte du comportement agressif chez les poissons cavernicoles. Les tests d'agressivité montrent que deux SF s'attaquent dix fois plus que deux CF. La distribution temporelle des attaques diffère également entre les populations. En effet, la majorité des attaques entre CF ont lieu lors des premières minutes du test, alors que chez les SF la fréquence des attaques augmente au cours du temps. L'étude de l'agressivité de SF rendu aveugle ou dans le noir montre que la perte d'agressivité chez les CF n'est pas due au phénotype aveugle. De plus, l'agressivité des poissons hybrides suggère que le comportement agressif des SF est génétiquement codé. Après des expériences pharmacologiques utilisant des composés interférant avec le système sérotoninergique ou soumettant les SF et les CF à différents régimes alimentaires, nous faisons l'hypothèse selon laquelle la perte d'agressivité des CF est une adaptation à la vie cavernicole, ceux-ci recherchant en permanence de la nourriture. En revanche, l'agressivité des SF est étroitement reliée à la hiérarchie existant au sein du banc, la dominance étant elle-même liée en partie à la concentration de la sérotonine présente au niveau du raphé. La concentration de sérotonine est inversement corrélée à l'agressivité. D'un point de vue neuroanatomique, l'organisation du système sérotoninergique est similaire entre les populations. Cependant, l'un des noyaux hypothalamiques est plus large chez les CF et contient plus de neurones. Par ailleurs, l'agressivité et le taux de sérotonine sont connus pour être inversement corrélés chez les vertébrés. De fait, des traitements pharmacologiques augmentant le taux de sérotonine diminuent l'agressivité des SF et modifient leur profil d'agressivité, mimant celui des CF. Cependant, le système sérotoninergique n'est pas le seul à être modifié dans le système nerveux des CF. En réalité, les dosages HPLC montrent que l'ensemble des systèmes aminergiques est amplifié chez les CF, conduisant à l'apparition d'un phénotype " hyper-aminergique ". Les études neuro-anatomiques et enzymologiques des systèmes sérotoninergiques et catécholaminergiques montrent que des variations du nombre de neurones et de l'activité des enzymes de dégradation des neurotransmetteurs aminergiques convergent vers cette amplification et sont à l'origine de ce phénotype. Par ailleurs, et en parallèle, les méthodes de transgénèses stables ont été testées chez l'Astyanax. Cette étude montre que l'utilisation des méganucléases et des transposons sont utilisables chez notre poisson modèle et permettent l'établissement de lignées transgéniques. Cet outil permettra de tester à l'avenir l'importance et la fonction des gènes d'intérêt lors du développement du système nerveux, ainsi que lors de la mise en place des comportements.

Les récepteurs Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) constituent la plus grande famille de récepteurs à activité tyrosine kinase transmembranaires. Leur activité kinase peut être induite par leurs ligands, les éphrines (EFN). Une fois activés, ces récepteurs sont impliqués dans la régulation de la fonction cellulaire par transduction antérograde ou rétrograde du signal EPH-EFN. Au cours de la dernière décennie, nos études ont démontré que les EPH / EFN jouent un rôle important dans la régulation de la pression artérielle par la modulation de la contractilité des cellules musculaires lisses vasculaires (VSMC). EPHB6, EFNB1 et EFNB3 ont un effet négatif sur la contractilité des VSMC et la pression artérielle, tandis que EPHB4 et EFNB2 montrent un effet positif. La famille EPH / EFN est donc un nouveau système yin et yang qui ajuste finement l'homéostasie de la pression artérielle. Nous avons également constaté que les catécholamines urinaires de 24 h sont réduites chez les souris mâles EPHB6 knockout (KO), suggérant que l’EPHB6 régule la pression artérielle non seulement via les VSMC mais aussi par la sécrétion de catécholamine (CAT). La régulation de CAT par l’EPHB6 dépend de la testostérone car (1) les niveaux réduits de CAT ne sont pas observés chez les souris femelles EPHB6 KO ; et (2) la castration chez les souris mâles EPHB6 KO ramène la CAT à des niveaux normaux. Durant ma thèse, nous avons étudié le mécanisme impliqué dans la régulation de la sécrétion et de la synthèse des catécholamines chez les cellules chromaffines des glandes surrénales (AGCC) par la voie de signalisation de l’EPHB6. En ex vivo, la teneur totale en épinéphrine et la sécrétion d'épinéphrine déclenchée par l'acétylcholine (ACh) sont toutes deux réduites dans les glandes surrénales venant des souris KO mâles mais pas dans celles venant des femelles ou de mâles castrés. Ensuite, nous avons observé une diminution de l’afflux de Ca2+ dépendant de l'ACh dans les AGCC venant des souris mâles EPHB6 KO, ce qui découle de l'effet non-génomique de la testostérone. En appliquant le patch clamping de cellules entières sur les AGCC, nous avons démontré que la diminution d’afflux de Ca2+ dans ces cellules est causée par l’augmentation des courants de potassium à grande conductance activé par le calcium (BK). En utilisant l'enregistrement ampérométrique, nous avons constaté que la sécrétion de CAT par les AGCC est compromise en l'absence d'EPHB6. Nous avons également observé une diminution du désassemblage de la F-actine corticale dans les AGCC venant de souris mâles KO associée à une diminution de l'exocytose des vésicules contenant es catécholamines. Ces deux phénomènes n’ont pas été observés chez les femelles KO ni chez les mâles castrés. Des études complémentaires ont montré que le désassemblage défectueux de la F-actine dans les AGCC est régulé par la signalisation inverse de l'EPHB6 à l'EFNB1 via deux voies de signalisations différentes : la voie du membre A de la famille des homologues Ras (RHOA) et la voie de la tyrosine kinase proto-oncogène de la famille Src (FYN) / proto-oncogène c-ABL / la calponine monooxygénase associée aux microtubules et le domaine LIM contenant 1 (MICAL-1). En outre, nous avons observé que la diminution de la teneur totale en épinéphrine dans la glande surrénale venant des souris mâles KO est causée par une expression altérée de la tyrosine hydroxylase (TH), qui est l’enzyme limitant la vitesse dans la biosynthèse des CAT. L'effet non génomique de la testostérone a également participé dans ce processus. Nous avons révélé que la signalisation inverse d'EPHB6 à EFNB1 contribue à la surexpression de TH dans les AGCC par l’augmentation de son niveau de transcription. La voie en aval de cette signalisation inverse implique la petite famille Rac GTPase 1 (RAC1) / MAP kinase kinase 7 (MKK7) / c-Jun N-terminal kinase (JNK) / proto-oncogène c-Jun / activator protein 1 (AP1) / réponse de croissance précoce 1 (EGR1). Ces travaux démontrent pour la première fois un rôle spécifique de la famille EPH / EFN dans la régulation de la biologie médullaire de la glande surrénale. La signalisation rétrograde d’EPHB6 via EFNB1 régule la synthèse et la sécrétion des catécholamines de concert avec la testostérone dans les AGCC. / Erythropoietin-producing hepatocyte (Eph) receptors are the largest family of cell surface transmembrane receptor tyrosine kinases. Their kinase activity can be activated by their ligands, ephrins (EFNs), and involved in cell function regulation through either EPH-EFN forward or reverse signaling transduction. In the last decade, we have revealed the previously unknown function of EPHs/EFNs in the regulation of blood pressure by modulating the contractility of vascular smooth muscle cells (VSMCs). EPHB6, EFNB1, and EFNB3 have a negative effect on the VSMCs contractility and blood pressure, while EPHB4 and EFNB2 show a positive effect instead. Thus, EPH/EFN family is a novel yin and yang system that finely tunes blood pressure homeostasis. EPHB6 also targets cells responsible for catecholamine (CAT) secretion in addition to the VSMCs, since we found that the 24-h urine catecholamines are reduced in male EPHB6 knockout (KO) mice. This phenotype in EPHB6 KO mice is testosterone-dependent because the reduced CAT levels are not observed in female KO mice; castration in KO male mice reverts the CAT levels to a normal range. In this research, we investigated the mechanism for the regulation of catecholamine secretion and synthesis in adrenal gland chromaffin cells (AGCCs) by EPHB6 signaling. In ex vivo, the total content of epinephrine and the acetylcholine (ACh)-triggered epinephrine secretion were both reduced in the adrenal gland from KO male but not female or castrated mice. Then, we found a reduced ACh-dependent Ca2+ influx in AGCCs from male EPHB6 KO mice, and this effect depended on the non-genomic effect of testosterone. The results of whole-cell patch clamping on AGCCs indicated that the enhanced large-conductance calcium-activated potassium (BK) currents were responsible for the reduced Ca2+ influx in these cells. Using amperometry recording, we found that CAT secretion by AGCCs was compromised in the absence of EPHB6. The cortical F-actin disassembly in AGCCs from KO male but not female or castrated mice was reduced, accompanied by decreased catecholamine vesicle exocytosis. Further study showed such defective F-actin disassembly in AGCCs was regulated by the reverse signaling from EPHB6 to EFNB1 via the Ras homolog family member A (RHOA) and proto-oncogene Src family tyrosine kinase (FYN)/proto-oncogene c-ABL/microtubule-associated monooxygenase calponin and LIM domain containing 1 (MICAL-1) pathways. Further, we observed that the reduced total content of epinephrine in the adrenal gland from male KO mice was caused by impaired expression of tyrosine hydroxylase (TH), the rate-limiting enzyme in CAT biosynthesis. The non-genomic effect of testosterone was also involved in this process. We revealed that the reverse signaling from EPHB6 to EFNB1 contributed to the up-regulation of TH expression in AGCCs by enhancing its transcription. The downstream pathway of this reverse signaling involved Rac family small GTPase 1 (RAC1)/MAP kinase kinase 7 (MKK7)/c-Jun N-terminal kinase (JNK)/ proto-oncogene c-Jun/activator protein 1 (AP1)/early growth response 1 (EGR1). The present research, for the first time, revealed the specific role of the EPH/EFN family on the regulation of the adrenal gland medullary biology. The EPHB6 reverse signaling through EFNB1 in concert with testosterone regulates the catecholamine synthesis and secretion in AGCCs.

L’Astyanax mexicanus est un poisson téléostéen utilisé dans les études de microévolution. Au sein de la même espèce, il existe plusieurs populations. Des poissons de surface (SF), vivant en banc dans les rivières d’Amérique Centrale et plusieurs populations cavernicoles (CF), vivant dans l’obscurité des grottes mexicaines. La majorité des populations cavernicoles sont indépendantes et ont dérivé des populations de surface depuis environ un million d’années. Les CF sont aveugles et dépigmentés. D’un point de vue comportemental, les CF ont, entre autres, perdu l’agressivité qui est un caractère important des SF. Ce travail caractérise finement les différences comportementales entre poissons de surface et cavernicoles, et analyse les modifications des circuits neuronaux qui sont à l’origine de la perte du comportement agressif chez les poissons cavernicoles. Les tests d’agressivité montrent que deux SF s’attaquent dix fois plus que deux CF. La distribution temporelle des attaques diffère également entre les populations. En effet, la majorité des attaques entre CF ont lieu lors des premières minutes du test, alors que chez les SF la fréquence des attaques augmente au cours du temps. L’étude de l’agressivité de SF rendu aveugle ou dans le noir montre que la perte d’agressivité chez les CF n’est pas due au phénotype aveugle. De plus, l’agressivité des poissons hybrides suggère que le comportement agressif des SF est génétiquement codé. Après des expériences pharmacologiques utilisant des composés interférant avec le système sérotoninergique ou soumettant les SF et les CF à différents régimes alimentaires, nous faisons l’hypothèse selon laquelle la perte d’agressivité des CF est une adaptation à la vie cavernicole, ceux-ci recherchant en permanence de la nourriture. En revanche, l’agressivité des SF est étroitement reliée à la hiérarchie existant au sein du banc, la dominance étant elle-même liée en partie à la concentration de la sérotonine présente au niveau du raphé. La concentration de sérotonine est inversement corrélée à l’agressivité. D’un point de vue neuroanatomique, l’organisation du système sérotoninergique est similaire entre les populations. Cependant, l’un des noyaux hypothalamiques est plus large chez les CF et contient plus de neurones. Par ailleurs, l’agressivité et le taux de sérotonine sont connus pour être inversement corrélés chez les vertébrés. De fait, des traitements pharmacologiques augmentant le taux de sérotonine diminuent l’agressivité des SF et modifient leur profil d’agressivité, mimant celui des CF. Cependant, le système sérotoninergique n’est pas le seul à être modifié dans le système nerveux des CF. En réalité, les dosages HPLC montrent que l’ensemble des systèmes aminergiques est amplifié chez les CF, conduisant à l’apparition d’un phénotype « hyper-aminergique ». Les études neuro-anatomiques et enzymologiques des systèmes sérotoninergiques et catécholaminergiques montrent que des variations du nombre de neurones et de l’activité des enzymes de dégradation des neurotransmetteurs aminergiques convergent vers cette amplification et sont à l’origine de ce phénotype. Par ailleurs, et en parallèle, les méthodes de transgénèses stables ont été testées chez l’Astyanax. Cette étude montre que l’utilisation des méganucléases et des transposons sont utilisables chez notre poisson modèle et permettent l’établissement de lignées transgéniques. Cet outil permettra de tester à l’avenir l’importance et la fonction des gènes d’intérêt lors du développement du système nerveux, ainsi que lors de la mise en place des comportements. / Astyanax mexicanus is a teleost fish model used for evolution studies. Among the same species, there are several populations of sighted surface fish (SF) that live in Mexican rivers and at least twenty nine populations of blind cavefish (CF) that live in perpetual darkness. Several of these cave populations are independently-evolved, and they derived from surface fish-like ancestors. CF have lost their eyes and their pigmentation, and they have also evolved a number of behavioral traits. Most CF populations have lost the aggressive behavior that is a trademark of their SF counterparts. Here we characterized behavioural differences between SF and CF and we investigated the modifications of neural networks responsible for the loss of aggressiveness in cavefish. We first characterized aggressive behavior in Astyanax. Using an “intruder assay”, we found that SF not only attack ten times more during a one hour period, but also show a significantly different pattern in the temporal distribution of their attacks: while two CF attack mostly during the first minutes, SF attack more and more frequently as time goes by during the test. Then we demonstrated that the loss of aggressiveness in CF is not due to their blind phenotype, and using hybrids and independently-evolved populations of CF we could suggest that aggressive behavior in SF is genetically-encoded. After pharmacological experiments using compounds modulating serotonin levels or using SF and CF receiving different food regimes, we hypothesized that the loss of aggressiveness of CF may correspond to an adaptation to cave life, as they spend most of their time looking for food. On the other hand, the aggressiveness of SF is closely connected to the hierarchy within the school, dominance itself being mainly due to the levels of serotonin in the raphe. Thus, serotonin levels are inversely correlated with agonistic behavior. Neuroanatomical analyses on SF and CF brains showed an identical organization of their serotonin neuronal networks, but one of the serotonergic hypothalamic nucleus was significantly larger in CF and contained more neurons. Treatments of embryos with cyclopamine, an inhibitor of Sonic hedgehog (Shh) signaling, showed that this enlargement is induced by the Shh signaling pathway, itself known to be amplified during the development of the CF. In fact, the serotonergic system is not only one that is changed in the nervous system of CF. HPLC measurements showed that all aminergic systems are amplified in CF, which show a sort of “hyper-aminergic” phenotype. Studies comparing the neuroanatomy of aminergic systems and the activity of amine-degrading enzymes between SF and CF showed that variations in both the number of neurons and the activity of degrading enzymes converge towards an amplification of aminergic neurotransmission and are responsible for the phenotype. In parallel, we established transgenesis methods in Astyanax. We showed that techniques using meganuclease or transposons are valuable with our fish species to generate transgenic lines. This tool will be used to test the importance and function of genes of interest in the development of the nervous system and associated behaviors.