Les poumons soumis à des stimulations immuno-inflammatoires fréquentes peuvent développer une hyperréactivité et se retrouvent souvent en broncho-constriction sévère et éventuellement morbide, ce qui justifie l'étude des mécanismes moléculaires sous-jacents à la mise en place de cette augmentation de réactivité aux stimuli pharmacologiques. L'hyperréactivité induite peut être inhibée par l'action d'eicosanoides comme le 14, 15-EET, un dérivé mono-époxydé produit par les cytochromes P450 époxygénases à partir de l'acide arachidonique, un acide gras de type oméga 6 ([omega]6). D'autres acides gras poly-insaturés (PUFA) de type oméga 3 (?3) peuvent également être époxydés par cette enzyme.Les PUFA sont produits par l'activation de la PLA[indice inférieur 2] par les médiateurs de l'inflammation. La bio-disponibilité des EET endogènes est limitée à cause de leur dégradation rapide en dérivés di-hydroxylés (DHET) par l'époxyde hydrolase soluble (sEH), qui est une enzyme impliquée dans l'étape clé du métabolisme des EET. Le but du projet est d'évaluer les changements physiologiques des muscles lisses bronchiques et artériels suite à l'inhibition de la sEH. Plusieurs études récentes ont démontré une hausse d'expression de la sEH dans des modèles murins et humains d'hyperréactivité pulmonaire induite.Les objectifs de recherche sont de 1) Déterminer, par des études fonctionnelles, si les EET peuvent interagir avec le récepteur au thromboxane A[indice inférieur 2], 2) Tester l'effet des traitements avec des inhibiteurs de sEH sur la réactivité bronchique et enfin 3) Tester l'efficacité de nouveaux inhibiteurs de sEH développés récemment.Les résultats obtenus montrent qu'il y a une différence de sensibilité et de réactivité au 14, 15-EET, des tissus des voies respiratoires en fonction de l'espèce de mammifères.Les données démontrent que, dans les tissus humains et murins, le 14, 15-EET était capable d'interagir avec le récepteur au thromboxane A[indice inférieur 2]. De ce fait, il prévient partiellement la tension induite par l'activation des récepteurs thromboxane-prostanoïdes (TP). Il a également été démontré que l'inhibition chronique de la sEH, dans les bronches humaines, permettait de réduire la réactivité au U-46619, un analogue du thromboxane A[indice inférieur 2] tandis que l'inhibition des cytochromes P450 époxygénases augmentait cette réactivité.Les bronches humaines possèdent des activités contractiles spontanées. Ces spasmes bronchiques étaient totalement inhibés lors de l'ajout exogène de 14, 15-EET.Les résultats obtenus avec l'AR 9273-08, un nouvel inhibiteur de sEH, montrent une absence d'influence sur le tonus de base des muscles lisses artériels ainsi que sur le tonus actif induit par la sérotonine dans les artères pulmonaires.Les traitements des artères pulmonaires avec ce nouvel inhibiteur ont également permis d'amplifier la relaxation induite par le 17, 18-époxy-éicosatétraénoïque (17, 18-EpETE). Enfin, un traitement prolongé des artères pulmonaires avec le nouvel inhibiteur de sEH induit une diminution de la sensibilité des fibres musculaires artérielles au Ca[indice supérieur 2+] libre intracellulaire. L'inhibition de la sEH constitue donc une intéressante voie de traitement contre l'inflammation pulmonaire.

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

La cellule musculaire lisse (CML) a un rôle pivot dans la physiopathologie de l’asthme. Dans ce travail de thèse nous avons pu mettre en avant l’implication du récepteur de type 2 activé par les protéases (PAR-2) dans une composante majeure du remodelage bronchique : la prolifération musculaire lisse. Dans le premier travail, nous avons montré une augmentation de l’expression du PAR-2 au niveau des CML bronchiques d’asthmatiques in vitro. La réponse calcique est dépendante du niveau d’expression du récepteur, mais n’influence pas la réponse proliférante. La stimulation répétée du PAR-2 augmente la prolifération des seules CML d’asthmatiques, par un mécanisme dépendant de la voie ERK. Dans le second travail, nous avons montré que la production basale d’un épithélium reconstitué entraine une prolifération plus importante des CML d’asthmatiques comparée aux CML de témoins. Une augmentation supplémentaire de la prolifération des seules CML d’asthmatiques a été observée, après activation par le surnageant d’épithélium stimulé par des acariens de maison comparé au surnageant épithélial non stimulé. Ce mécanisme est dépendant du PAR-2 épithélial, qui induit la production de leucotriènes C4, sur des CML dont l’expression du récepteur (CysLTR1) est augmentée chez l’asthmatique. Ces résultats apportent de nouvelles connaissances dans le remodelage musculaire lisse bronchique de l’asthmatique et met en avant le PAR-2 comme cible thérapeutique potentielle. / Smooth muscle cells (SMC) play an important role in asthma pathophysiology. In this thesis, we have highlighted the involvement of protease activated receptor type-2 (PAR-2) in SMC proliferation, which is a major component of airway remodeling. In the first study, we have shown an increased expression of PAR-2 in asthmatic bronchial SMC in vitro. Calcium response is dependent on the expression level of PAR-2, which does not affect the proliferative response. Repeated stimulation of PAR-2 increases the proliferation of asthmatics SMC only, by an ERK-dependent mechanism. In the second study, we have demonstrated that the basal production of reconstituted epithelium leads to a greater proliferation of asthmatics SMC compared to controls. Increased proliferation of asthmatics SMC only was observed, after stimulation with supernatant of the epithelium stimulated by house dust mites (HDM) compared to unstimulated epithelial supernatant. This mechanism is epithelial PAR-2-dependent, which induces the production of leukotrienes C4, whose receptor expression (CysLTR1) is increased in asthmatics SMC. These results provide new insights into bronchial smooth muscle remodeling in asthma and highlights the PAR-2 as a potential therapeutic target.

Chez les patients atteints d'athérosclérose, les calcifications vasculaires sont une caracteristique des plaques d'athérome. Elles résultent de la trans-différenciation des cellules musculaires lisses (CMLs) en cellules de type ostéoblastique et/ou chondrocytaire, notamment en réponse à des cytokines inflammatoires. Les CMLs forment alors des cristaux par l'activité de la phosphatase alcaline non-spécifique du tissu (TNAP). A la lumière de résultats récents, nous avons émis l'hypothèse que la TNAP module la trans-différenciation des CMLs. Nos objectifs étaient donc de déterminer l'effet de la TNAP dans la trans-différenciation des CMLs, et d'étudier les mécanismes impliqués dans son induction. Nous avons observé que l'ajout de phosphatase alcaline purifiée ou la surexpression de TNAP stimule l'expression de marqueurs chondrocytaires en culture de CMLs et de cellules souches mésenchymateuses. De plus, l'inhibition de la TNAP bloque la maturation de chondrocytes primaires. Nous avons observé un rôle des cristaux formés par la TNAP, puisque l'ajout de cristaux seuls ou associés à une matrice collagénique a reproduit les effets de la TNAP. Nous suspectons que la TNAP agit en hydrolysant le PPi et en générant des cristaux. Ces cristaux ensuite induisent l'expression du facteur ostéogénique BMP-2 et l'inhibition des effets de la BMP-2 annule les effets de la TNAP. De plus, nous étions intéressés par les la localisation et la fonction de marqueurs de minéralisation comme les annexines en parallèle de la TNAP. Nous avons observé que l'activité TNAP des CMLs induit la minéralisation en grande partie quand la TNAP est associée aux vésicules matricielles et au fibres de collagène / Vascular calcification (VC) is a hallmark of atherosclerosis plaques. Calcification (formation of apatite) of advanced lesions share common features with endochondral ossification of long bones and appears to stabilize plaques. This process is associated with trans-differentiation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) into chondrocyte-like cells. On the other hand, microcalcification of early plaques, which is poorly understood, is thought to be harmful. The two proteins necessary for physiological mineralization are tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) and collagen. Under pathological conditions, TNAP is activated by inflammatory cytokines in VSMCs, whereas collagen is produced constantly. The activation of TNAP appears to induce calcification of these cells. Therefore, the objective of this PhD thesis was to study the role of TNAP and generated apatite crystals in the VSMC trans-differentiation and determine underlying molecular mechanisms. Based on the obtained results, we propose that activation of BMP-2, a strong inducer of ectopic calcification, and formation of apatite crystals generated by TNAP represents a likely mechanism responsible for stimulation of VSMC trans-differentiation. Moreover, we were interested in localization and function of mineralization markers such as TNAP and annexins in mineralization process mediated by trans-differentiated VSMCs and VSMC-derived matrix vesicles (MVs). We observed that, similarly as in the case of typical mineralizing cells, increased TNAP activity in VSMC-derived MVs and association with collagen were important for their ability to mineralize

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est caractérisée par une atteinte progressive et chronique des vaisseaux pulmonaires entraînant une augmentation des résistances vasculaires pulmonaires. Mes travaux de doctorat ont eu pour but de comprendre l'implication des progéniteurs vasculaires dans le remodelage et dans la néomuscularisation des vaisseaux pulmonaires, caractéristique de l'HTAP. Une nouvelle population de cellules progénitrices positives pour le marqueur PW1, récemment identifiée dans les tissus adultes, a la capacité de se différencier en cellules musculaires lisses (CMLs). Notre hypothèse a donc été que cette population progénitrice pourrait être recrutée, se différencierait en CMLs et participerait ainsi au remodelage vasculaire au cours de l'HTAP. Nous avons mis en évidence la présence de trois populations progénitrices PW1+ dans le poumon de souris, capables de se différencier en CMLs vasculaires. Les cellules PW1+ sont résidentes et sont mobilisées dans 2 modèles d'HTAP; leur recrutement est précoce, dès 4j d'hypoxie chronique chez la souris ; le nombre de cellules PW1+ est augmenté chez le rat traité à la monocrotaline. Des résultats préliminaires suggèrent une implication des macrophages et de la voie CXCR4 dans ce recrutement des progéniteurs PW1+. Chez le patient HTAP, les cellules PW1+ sont très nombreuses dans les lésions artérielles et nous avons commencé à les isoler par FACS. Cette meilleure compréhension des mécanismes de mobilisation des progéniteurs vasculaires permet d'identifier des pistes thérapeutiques potentielles, et d'encourager à poursuivre les recherches sur ce versant cellulaire encore peu exploité dans cette maladie. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by vascular remodeling and neomuscularization. PW1+ progenitor cells were identified in various adult tissues and can differentiate in smooth muscle cells (SMC) in vitro. Our hypothesis was that PW1+ progenitor cells are recruited to participate in the vascular remodeling during PAH. PW1+ cells are localized in the lung parenchyma and in the perivascular zone in rodent and human lungs. Three resident myogenic PW1+ populations were identified in the mouse lung. After 4 days of CH, two of these PW1+ populations were significantly increased. The number of pulmonary proliferating PW1+ cells and the proportion of vessel-associated SMC derived from PW1+ cells were also significantly increased, attesting a recruitment and a differentiation of PW1+ cells into pulmonary vascular SMC during early chronic hypoxia-induced neomuscularization. Moreover, in the MCT-injected rat lungs, a severe PH model, the number of PW1+ cells was also increased. Preliminary data suggest that macrophages and CXCR4 axis are involved in the mobilization of PW1+ progenitor cells. In the human PAH lung, PW1+ cells were observed in remodeled vascular structures and seem increased as compared to control lung. A better understanding of vascular progenitor cells mobilization mechanisms will help determining the pathological pathways involved in the disease and identifying new potential therapeutic avenues.

Les deux nucléotides cycliques, AMPc et GMPc, sont des seconds messagers importants qui régulent une grande variété de fonctions cellulaires, en particulier la fonction contractile cardiovasculaire, la croissance des cardiomyocytaires et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires. Les phosphodiestérases (PDE) dégradent les nucléotides cycliques et exercent un contrôle local de leur concentration intracellulaire. Une altération de la voie de signalisation des nucléotides cycliques est impliquée dans plusieurs situations pathologiques telles que l’hypertension artérielle systémique ou pulmonaire, l’athérosclérose et l'hypertrophie cardiaque. Ainsi, les PDE constituent de puissantes cibles thérapeutiques pour restaurer un contrôle correct des nucléotides cycliques. Onze familles de PDEs sont actuellement décrites, les PDE1-6 étant les plus étudiées et les PDE 7-11 représentant de nouvelles familles.L'objectif de cette thèse était d'étudier le rôle respectif de 4 familles de PDEs, la PDE1, famille stimulée par le complexe Ca2+/calmoduline, les PDE5 et PDE9 spécifiques du GMPc, et la PDE8 spécifique de l'AMPc, dans le contrôle des concentrations intracellulaires d'AMPc ([AMPc]i) et de GMPc ([GMPc]i) dans les cellules musculaires lisses aortiques de rat (CMLARs) et les myocytes cardiaques de rat en utilisant une approche pharmacologique facilitée par le développement de nouveaux inhibiteurs sélectifs de PDEs. Les activités d'hydrolyse d’AMPc et de GMPc ont été mesurées par dosage enzymatique, tandis que les [AMPc]i et [GMPc]i ont été suivies sur cellules isolées, in situ, en temps réel, grâce à l'utilisation de l'imagerie FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer). Dans les CMLARs en culture, une activité d'hydrolyse des nucléotides cycliques via les PDE1, PDE5 et PDE9 a été observée. Nous avons montré un rôle fonctionnel de la PDE1 non stimulée dans le contrôle de l’augmentation de la [GMPc]i induite par le peptide natriurétique de type C (CNP). Il est intéressant de noter que, lors de l’élévation de la concentration intracellulaire en Ca2+, la PDE1 exerce également un contrôle de la réponse GMPci induite par le monoxyde d’azote (NO) et de la réponse AMPc médiée par la stimulation des récepteurs β-adrénergiques (β-AR). La PDE5 exerce un rôle majeur dans la réponse GMPc provoquée par l'activation de la guanylyl cyclase (GC) soluble par le NO ou des GC membranaires par les peptides natriurétiques, CNP et ANP. En revanche, la PDE9 ne régule que la réponse GMPc induite par le NO dans les RASMC cultivées. Aucune activité ou fonction hydrolytique de l'AMPc n'a été révélée avec l'inhibiteur de la PDE8 dans les CMLARs ou les cardiomyocytes de rat. Dans ces cellules cardiaques, l'activité d'hydrolyse médiée par la PDE1 n'a été détectée que sur la réponse GMPc et uniquement en présence de Ca2 +/Calmoduline. L'inhibiteur de la PDE1 n'a que légèrement affecté la réponse AMPc médiée par les récepteurs β-AR, par augmentation du pic du signal FRET.En conclusion, notre travail démontre que dans les cellules musculaires lisses vasculaires, les PDE1, PDE5 et PDE9 exercent une régulation spécifique et locale des [AMPc]i et [GMPc]i, renforçant le rôle clé des PDEs dans la compartimentation subcellulaire de la signalisation des nucléotides cycliques. / The two cyclic nucleotides cAMP and cGMP are important second messengers that regulate a large variety of cellular functions, in particular cardiovascular contractile function, cardiomyocyte cell growth and vascular smooth muscle cell proliferation. Phosphodiesterases (PDEs) degrade cyclic nucleotides, and exert a fine local control of their intracellular concentration. Alteration of cyclic nucleotides signaling pathway is involved in several pathological situations such as systemic and pulmonary arterial hypertensions, atherosclerotic lesions and cardiac hypertrophy. Thus, PDEs constitute potent therapeutic targets to restore a right cyclic nucleotide function. Eleven families of PDEs are now described, PDE1-6 being the most studied and PDE 7-11 representing the new families.The aim of the present thesis was to investigate the respective role of 4 PDE families, the Ca2+/calmodulin-stimulated PDE1, the cGMP-specific PDE5 and PDE9, and the cAMP-specific PDE8, in controlling intracellular cAMP ([cAMP]i) and intracellular cGMP ([cGMP]i) concentrations in both rat aortic smooth muscle cells (RASMCs) and cardiac myocytes by using a pharmacological approach taken advantage of the development of new selective PDE inhibitors. Cyclic AMP- and cGMP-hydrolyzing activities were measured by enzymatic assay on cell lysate, whereas real-time [cAMP]i and [cGMP]i were followed in situ in isolated cells using Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) imaging. In cultured RASMCs, PDE1, PDE5 and PDE9 hydrolyzing activities were observed. We showed a functional role of basal PDE1 in controlling [cGMP]i increased by the C-type Natriuretic Peptide (CNP). Interestingly, upon high intracellular Ca2+ concentration, PDE1 also regulated the Nitric Oxide (NO)-mediated [cGMP]i response and the β-adrenoceptor (β-AR)-mediated [cAMP]i response. PDE5 exerted a major role in degrading [cGMP]i produced by the activation of either the soluble guanylyl cyclase (GC) elicited by NO or the particulate GCs by the natriuretic peptides, CNP and ANP. By contrast, PDE9 only regulated NO-induced [cGMP]i increase in cultured RASMCs. No cAMP-hydrolyzing activity or function was revealed with the PDE8 inhibitor in RASMCs or cardiac myocytes. In rat cardiomyocytes, PDE1-mediated hydrolyzing activity was only detected on cGMP in the presence of Ca2+/calmodulin. Unexpectedly, PDE1 inhibition slightly affected the β-AR-mediated [cAMP]i response by increasing the peak of FRET signal.In conclusion, our work underscores the distinct role of PDE1, PDE5, and PDE9 in locally regulating the [cAMP]i and [cGMP]i, in vascular smooth muscle cells, strengthening the concept of PDEs as key actors of cyclic nucleotide subcellular compartmentation.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare définie par une augmentation de la pression artérielle pulmonaire moyenne due à un remodelage progressif des artérioles pulmonaires, menant à une défaillance du ventricule cardiaque droit. Le remodelage vasculaire est la conséquence d’une dysfonction endothéliale conduisant à une hyperprolifération et à un défaut d’apoptose des cellules vasculaires pulmonaires. Le récepteur NMDA (NMDAR), un récepteur au glutamate connu pour son rôle dans la plasticité neuronale et la transmission synaptique, a été récemment identifié comme acteur de ce remodelage vasculaire. Cependant, le sous-type de NMDAR impliqué n’est pas connu. Le développement de traitements potentiels ciblant le NMDAR nécessite de mieux comprendre quelles sous-unités du récepteur sont mobilisées dans la maladie. Dans la mesure où la sous-unité GluN2A est impliquée dans la survie des neurones et la sous-unité GluN2B dans leur mort, nous avons fait l’hypothèse que la composition des NMDARs vasculaires pulmonaires devait être dérégulée dans l’HTAP. Par conséquent, cette thèse a pour objectifs i) d’étudier la composition du NMDAR dans l’HTAP, ii) d’en identifier les conséquences fonctionnelles, et iii) d’explorer son intégration au sein de la physiopathologie de l’HTAP.Nous avons montré que l’expression de la sous-unité GluN2B est réduite dans les artères pulmonaires des patients HTAP comparés à des sujets non-HTAP, malgré l’augmentation de l’expression de la sous-unité obligatoire GluN1, suggérant une commutation de l’expression des NMDARs de type GluN2B vers d’autres sous-types. Nous avons également montré que les NMDARs de type GluN2B sont rapidement et transitoirement recrutés à la membrane des cellules musculaires lisses (CMLs) en réponse à un facteur de croissance, le PDGF, par l’intermédiaire des Src family kinases (SFKs). En utilisant un inhibiteur spécifique des NMDARs de type GluN2B, nous avons observé qu’ils réduisaient la prolifération et la migration dépendantes du PDGF, indiquant une boucle de rétrocontrôle négatif. Ces résultats suggèrent une signalisation croisée entre le PDGFR-β, les SFKs et les NMDARs de type GluN2B. Ainsi le déficit en NMDARs de type GluN2B chez les patients HTAP pourrait potentialiser la réponse proliférative et migratoire au PDGF, une voie suractivée dans l’HTAP. De plus, nous avons montré que les NMDARs de type GluN2A sont recrutés de façon prolongée à la membrane des CMLs lors d’une stimulation par le PDGF. Néanmoins, le rôle précis des récepteurs de type GluN2A dans l’HTAP reste à découvrir. Pour approfondir le rôle du NMDAR dans la physiopathologie de l’HTAP, nous avons mené une étude bio-informatique complémentaire afin de modéliser les voies de signalisation impliquant le NMDAR dans l’HTAP. Nous avons construit et connecté en réseau les bases de connaissance sur les acteurs de l’HTAP d’une part, et les voies de signalisation impliquant le NMDAR dans le système nerveux central d’autre part. Nous avons montré que ces réseaux positionnent le NMDAR au cœur de nombreuses voies de signalisation caractéristiques de l’HTAP, dont celle du PDGFR-β.Ainsi, nous avons montré que l’expression membranaire des récepteurs de type GluN2A et GluN2B est dérégulée dans l’HTAP, orientant probablement la réponse au glutamate dépendante du PDGF vers les récepteurs de type GluN2A. Les conséquences d’un tel déséquilibre sont l’augmentation de la prolifération et de la migration des CMLs vasculaires pulmonaires. De plus le manque de récepteurs de type GluN2B est une caractéristique physiopathologique nouvelle dans l’HTAP et dans la compréhension du mode d’action des NMDARs périphériques en général. Enfin, le NMDAR semble être un acteur central dans la physiopathologie de l’HTAP, interagissant avec de nombreuses voies de signalisation impliquées dans la maladie, suggérant de nouvelles pistes pour avancer dans la compréhension des mécanismes physiopathologiques de l’HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disease defined by an increase in mean pulmonary arterial pressure due to progressive obstruction of the small pulmonary arteries, leading to right heart failure and death. The vascular remodeling is a consequence of complex and multiple patho-mechanisms, including endothelial cells dysfunction and hyperproliferation of smooth muscle cells in the pulmonary vascular wall. The N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR), a glutamate receptor, has been recently identified as playing an active role in this vascular remodeling. It has been shown that in pulmonary arteries of PAH patients, NMDAR is overexpressed and overactivated and is involved in the proliferation and resistance to apoptosis of pulmonary vascular cells. However, the NMDAR subtype involved in this process remains unknown. The development of potential treatments targeting the NMDAR requires a better understanding of its subunit involvement in the disease. Since the GluN2A subunit is involved in the survival of neurons and the GluN2B subunit in their death, we hypothesized that the pulmonary vascular NMDAR subunit composition could be dysregulated in PAH. Therefore, in this thesis study we aimed to: i) study the composition of NMDAR in PAH, ii) explore its functional consequences in the pathophysiology of PAH, and iii) uncover its integration in the pathophysiology of PAH.We showed that the expression of the GluN2B subunit is reduced in the pulmonary arteries of PAH patients compared to non-PAH subjects. This occurs despite the overall increased expression of the obligatory GluN1 subunit, suggesting a switch from GluN2B-type receptors to, at least, another GluN2-type receptor. We also showed that in the presence of PDGF-BB, there is an immediate increase in the levels of phosphorylated Src family kinases (SFKs), associated to an increase in phosphorylated GluN2B (the active form) that were relocated to the cell membrane, suggesting the cross-talk between PDGF, SFKs and NMDAR. To validate the pathway, we inhibited the activation of PDGFR-β or SFKs, and in both cases the phosphorylation of GluN2B after PDGF stimulation was aborted. To assess the functional importance of this pathway, proliferation and “wound healing” tests were performed. The results clearly showed that selective inhibition of GluN2B, in the presence of PDGF, significantly increased both migration and proliferation of PASMCs. These results suggest that the lack of GluN2B-type receptors in PAH may potentiate SMC proliferative and migratory response to PDGF, a well-known overactivated pathway in PAH. In addition, we showed that GluN2A-type NMDARs arerecruited to the SMC membrane following PDGF stimulation, but the precise role of GluN2A-type NMDARs in PAH remains elusive. To further explore the crosstalk between the NMDAR and the PDGF receptor (PDGFR) pathways, we conducted a complementary bioinformatics study. To provide a model of the NMDAR signaling pathways in PAH we constructed and connected comprehensive knowledge bases of the actors involved in PAH on one hand and the signaling pathways involving NMDAR within the central nervous system on the other hand. Within these networks the NMDAR was revealed as a central downstream effector of the hallmark signaling pathways of PAH, including that of PDGFR.These results indicate that the membrane expression of GluN2A-type and GluN2B-type receptors is dysregulated in PAH, presumably switching the PDGF-dependent glutamate response towards GluN2A-type receptors. The consequences of such imbalance are the increased proliferation and migration of pulmonary vascular SMCs. Moreover, the lack of GluN2B-type NMDARs is a new feature in the pathophysiology of PAH and in the understanding of peripheral NMDA receptors in general. Besides, the NMDAR seems to be a central effector in PAH, interacting with multiple hallmark pathways of the disease, suggesting new tracks to further understanding the pathophysiology of PAH.

Le déclin de la fonction respiratoire dans l’asthme est associé à une augmentation de la massedu muscle lisse bronchique. La cellule musculaire lisse (CML) bronchique joue un rôle central dans la physiopathologie de l'asthme. Elle participe à l'inflammation et constitue une composante importante du remodelage des voies aériennes. Récemment, le rôle de la chitinaseYKL-40 comme bio marqueur de ce remodelage dans l'asthme a été évoqué. Dans ce contexte, la question centrale ayant motivé une partie de ce travail de thèse, a été d'étudier les effets d'YKL-40 sur différentes propriétés des CML. Nous nous sommes également intéressés au récepteur activé par les protéases, de type 2 (PAR-2), potentiel récepteur d'YKL-40, mais aussi acteur principal de l’inflammation bronchique.Ce travail a permis d'établir qu'YKL-40 est plus qu'un simple bio marqueur dans l'asthme puisqu’elle altère les propriétés physiologiques de la CML, et semble jouer un rôle dans le remodelage musculaire lisse bronchique. Par ailleurs, ce travail a également permis de mettre en évidence une surexpression du PAR-2 dans les CML d’asthmatiques ainsi qu’une augmentation de son expression et de la prolifération cellulaire, en réponse à une stimulation chronique. Ce travail a enfin permis d’optimiser la technique de l’interférence ARN lentivirale dans les CML bronchiques humaines. / The decline in lung function in asthma is associated with an increased bronchial smooth muscle (BSM) mass. BSM cells play a central role in the pathophysiology of asthma. They are involved in inflammation and are an important component of airway remodelling. Recently, the role of the chitinase YKL-40 as biomarker of this remodelling in asthma has been evoked. In this context, the central question that motivated part of this thesis was to study the effects of YKL-40 on various properties of BSM cells. We also studied the protease activated receptor 2 (PAR-2), as a potential receptor of YKL-40, as well as an important actor of airway inflammation.This work has established that YKL-40 is more than just a biomarker for asthma since YKL-40 alters physiological properties of BSM cells and appears to play a role in BSM remodelling. Moreover, this work has also highlighted an overexpression of PAR-2 in asthmatic BSM cells, as well as an increase of both PAR-2 expression and BSM cell proliferation in response to chronic stimulation. This work has finally allowed us to optimize lentiviral RNA interference in human BSM cells.

L’asthme se caractérise par une hyperréactivité, une inflammation et un remodelage bronchique. Les travaux exposés dans cette thèse ont permis, grâce à une approche transversale et multidisciplinaire basée sur l’étude physiopathologique de l’inflammation et du remodelage bronchique dans l’asthme, (i) de préciser l’intérêt de la mesure du NO exhalé chez l’asthmatique contrôlé, (ii) de déterminer la faisabilité du micro-scanner pour imager in vivo le remodelage bronchique grâce à la mesure non invasive de la densité péri-bronchique normalisée, et (iii) d’analyser le rôle de la chitinase YKL-40 dans la genèse du remodelage musculaire lisse. / Asthma is characterized by bronchial hyperresponsiveness, inflammation and remodelling. We used a translational and multidisciplinary approach to (i) clarify the interest of measuring exhaled NO in controlled asthmatics, (ii) determine the interest of micro-computed tomography for assessing bronchial remodelling in vivo by non-invasive measurement of the normalized peribronchial attenuation, and (iii) analyze the role of chitinase YKL-40 in smooth muscle remodelling.