La hernie diaphragmatique congénitale (HDC) est une pathologie très complexe résultant d'une malformation de l'une ou l'autre des coupoles diaphragmatiques. Conséquemment, cette ouverture permet, durant la vie f?tale, une migration céphalique des viscères abdominaux vers la cavité thoracique. La présence de ces viscères dans le thorax compromet la croissance normale des poumons, contribuant ainsi à l'apparition d'une hypoplasie et d'une hypertension pulmonaires. Les endothélines (ETs), quant à elles, sont de très puissants peptides vasoconstricteurs et promitogènes. Par conséquent, bien que plusieurs autres facteurs puissent être mis en cause dans la HDC, les ETs doivent être considérées dans la physiopathologie de la HDC. Cette thèse a pour but d'étudier le rôle potentiel de composantes spécifiques du système ET dans la physiopathologie de la HDC. Nos premiers travaux, effectués à l'aide d'un modèle expérimental de HDC induite chimiquement, ont démontré que l'inhibition anténatale des enzymes de conversion des ETs promeut la survie néonatale et atténue l'hypoplasie pulmonaire dans la HDC. Nos travaux effectués à l'aide d'un modèle expérimental de HDC induite chirurgicalement, quant à eux, ont montré que le blocage aigu des récepteurs A des ETs (ETA) améliore le profil cardio-pulmonaire d'agneaux nouveau-nés avec HDC. Ces travaux ont également démontré que les récepteurs des ETs subissent une modulation pulmonaire rapide à la suite de l'administration périnatale d'un tel antagoniste sélectif de ETA. D'un autre côté, nous avons démontré que ce même composé affecte promptement et dramatiquement l'expression de l'ARNm de la protéine C du surfactant par les pneumocytes de type II chez l'agneau nouveau-né. Globalement, nos résultats démontrent un rôle tant anténatal que périnatal du système ET dans la hernie diaphragmatique expérimentale. Toutefois, bien qu'un effet bénéfique indéniable de l'atrasentan fut observé chez l'agneau nouveau-né avec HDC, nos résultats suggèrent que le système ET joue un plus grand rôle dans la genèse des processus physiopathologiques impliqués dans la HDC plutôt que dans le maintien de ceux-ci à la naissance. À cet égard, la détermination d'un tel rôle du système ET pourrait mener à une meilleure compréhension de la physiopathologie de la HDC, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle avenue pour l'élaboration de thérapeutiques adaptées à cette pathologie très complexe.

L’embolie pulmonaire survient lorsqu’un élément vient obstruer la micro-circulation pulmonaire et/ou endommager l’endothélium vasculaire local. Cette pathologie est associée à la libération de médiateurs vasoactifs, au développement d’une hypoxie artérielle et à des désordres hémodynamiques et respiratoires locaux et périphériques. L’embolie pulmonaire gazeuse (EPG) est attribuable à l’infiltration de bulles d’air au sein de la micro-circulation périphérique puis pulmonaire. Aucune stratégie présentement disponible pour traiter l’EPG n’a mené à une utilisation clinique à grande échelle. Il est alors nécessaire d’étudier les mécanismes impliquant les divers médiateurs dans cette pathologie, afin de développer un traitement efficace contre les désordres hémodynamiques variés que présentent les patients souffrant d’EP. Les endothélines (ETs; ET-1, -2, -3) forment une famille de médiateurs ayant une action vasoconstrictrice et bronchoconstrictrice. Ces trois isopeptides sont exprimés et libérés directement par les cellules endothéliales du poumon, mais aussi par les cellules musculaires lisses pulmonaires et vasculaires, ainsi que par les macrophages et les glandes submucosales. Les deux publications insérées dans ce mémoire tendent à démontrer que les premiers médiateurs libérés suite à l’induction d’une EPG aigüe seraient des membres de la famille des endothélines, notamment l’endothéline-1. Ces études s’intéressent à l’implication pharmacologique de cette hypothèse en évaluant l’efficacité de différentes molécules synthétisées dans l’objectif de bloquer l’action du système des endothélines, ainsi que leur intérêt pour le traitement de l’embolie pulmonaire. Les résultats présentés dans cet ouvrage portent sur l’étude d’un antagoniste de récepteur de l’endothéline et d’un inhibiteur de l’enzyme de conversion de l’endothéline. Ces deux bloqueurs diminuent l’étendu des dysfonctions cardio-respiratoires, mais ne préviennent pas l’effondrement circulatoire systémique qui survient peu après le début de l’induction de la pathologie. De plus, afin d’obtenir un modèle expérimental pré-clinique encore plus représentatif de la pathologie humaine, quelques améliorations ont été apportées au modèle de rat d’EPG aigüe élaboré préalablement par notre laboratoire. / Pulmonary embolism (PE) is caused by the physical obstruction and subsequent injuries to the pulmonary microvasculature. This pathology is associated with the liberation of vasoactive mediators, and with the development of arterial hypoxia and local and systemic respiratory disorders. Pulmonary air embolism (PAE) is caused by air bubbles’ infiltration into the systemic blood circulation, then into pulmonary blood circulation. Until now, no strategy has lead to a large-scale clinical use for the treatment of PAE. Thus, it becomes necessary to study the mechanisms of this pathology implicating various mediators, with the objective of developing an efficient treatment against the different hemodynamic disorders observed in PAE affected patients. Endothelins (ETs; ET-1, -2, -3) form a family of vasoconstrictor and bronchoconstrictor mediators. These three isopeptides are expressed and secreted by endothelial cells in the lung, but also by pulmonary and vascular smooth muscle cells and macrophages. Both publications included in this thesis tend to demonstrate that the first mediators secreted following an acute PAE induction are part of the Endothelins family, especially Endothelin-1. The studies focussed on the pharmacological implication of this hypothesis by evaluating the efficiency of various molecules synthesized to block the action of the Endothelins system, and their interest for the treatment of PE. Studies presented in this work used an Endothelin receptor antagonist or an Endothelin-converting-enzyme inhibitor. These two blockers decreased the extent of cardio-respiratory disorders related to PAE, but did not prevent the systemic circulatory collapse observed shortly after the beginning of the induction of the pathology. With the idea of developing a pre-clinical experimental rat model more representative of the human pathology of acute PAE, some improvements have been made on the model previously developed by our laboratory.

La méthode d'auto-assemblage développée dans notre laboratoire a permis de mettre au point une prothèse vasculaire de faible diamètre composée uniquement de cellules humaines. Cette prothèse possède plusieurs caractéristiques propres aux vaisseaux sanguins natifs. Un des rôles principaux des vaisseaux sanguins est la régulation du tonus musculaire par la contraction et la relaxation suite à l'action de différentes hormones. La technique d'auto-assemblage permet la reconstruction de chacune des différentes tuniques du vaisseau indépendamment les unes des autres. La modulation du tonus vasculaire médiée par les cellules musculaires lisses de la média a pu tout d'abord être évaluée. L'endothéline est le vasopresseur le plus puissant connu à ce jour et est impliquée dans la régulation du tonus musculaire et de la résistance périphérique. La présence d'un système endothélinergique fonctionnel sur la média de la prothèse vasculaire a été étudiée. Les résultats montrent que la média de cette prothèse possède un système endothélinergique fonctionnel et identique à celui retrouvé dans le tissu d'origine des cellules prélevées pour reconstruire la prothèse vasculaire. De plus, suite à ces résultats, différentes prothèses vasculaires possédant une expression différentielle des récepteurs aux endothélines ont été créées. Le rôle de l'adventice dans la régulation du tonus vasculaire n'est pas bien établi. Par la technique d'auto-assemblage, une média, une adventice et une media+une adventice ont pu être reconstruites afin d'étudier l'implication de l'adventice dans la vasoréactivité du vaisseau sanguin. Les résultats montrent une implication directe de l'adventice dans la réponse vasoactive du vaisseau. De plus, un nouveau modèle pharmacologique d'adventice a été créé. Ainsi, la technique d'auto-assemblage constitue un substitut vasculaire fonctionnel de choix pour la recherche fondamentale et pharmacologique.

La correction de l'anémie par l'érythropoïétine recombinante humaine (rhEPO) en insuffisance rénale chronique (IRC) s'accompagne d'une augmentation de la pression artérielle. Nos travaux antérieurs indiquent que l'rhEPO accentue la dysfonction endothéliale qui est présente en IRC en augmentant la production d'endothéline-1 (ET-1). Par contre, en condition rénale normale, la pression artérielle et la concentration vasculaire d'ET-1 demeurent inchangées suite au traitement à l'rhEPO. Ces résultats suggèrent que l'rhEPO exerce un effet différent sur la production des hormones vasoactives telles la thromboxane A2 (TXA2) et la prostacycline (PGL) et sur le système ET-1 en IRC et chez l'animal normal. Notre étude démontre que l'administration d'rhEPO en IRC s'accompagne d'une augmentation supplémentaire de TXA? alors que le niveau de PGL demeure inchangé. Le ratio TXA2/PGL est donc augmenté ce qui suggère que la production de PGL est insuffisante pour contrer les effets de la TXA2. En effet, le blocage de la synthèse de TXA2 avec le ridogrel prévient l'hypertension artérielle induite par l'rhEPO en urémie alors que le blocage simultané de la TXA2 et de la PGI2 avec l'acide acétylsalicylique est inefficace. Ces résultats soulignent l'importance de préserver la production de PGI2 lors de l'administration d'rhEPO en IRC. Chez l'animal normal, nous avons observé que l'administration d'rhEPO n'affecte pas la pression artérielle et la concentration vasculaire d'ET-1. Nous avons alors émis l'hypothèse que le récepteur (R) ETB (impliqué dans la clairance) pourrait jouer un rôle compensateur sur la pression artérielle et la clairance de l'ET-1 lors de l'administration d'rhEPO chez l'animal normal. En effet, nos résultats démontrent que l'expression de PARNm du récepteur ETH est augmentée ainsi que sa densité sur l'endothélium des vaisseaux d'animaux traités à l'rhEPO. Afin de démontrer l'effet compensateur du récepteur ETB, nous avons administré de l'rhEPO à des souris ETBR hétérozygotes <+) , ETA<+/_) et sauvages. Le traitement à l'rhEPO cause une augmentation significative de la pression artérielle et de la concentration vasculaire d'ET-1 seulement chez les souris ETBR(+/) . Ainsi, ces résultats démontrent que l'rhEPO peut moduler le système ET1/ETHR en condition normale. Cette augmentation de l'expression du récepteur ETB pourrait contribuer à maintenir la pression artérielle lors de l'administration d'rhEPO à des animaux normaux. À l'inverse, des conditions où le récepteur ETB est déficitaire, comme chez les souris ETBR ( + ) et lors de ITRC, pourraient entraîner une augmentation de la pression artérielle lors de l'administration d'rhEPO. Des analyses de l'expression de gènes par microarray ont aussi été menées sur les aortes de ces rats. Les résultats révèlent que l'effet de l'rhEPO sur l'expression des gènes est différent entre les rats normaux et urémiques. En effet, l'analyse de ces données suggère que des gènes comme la superoxyde dismutase et la glutathionc peroxydase pourraient être impliqués dans l'hypertension artérielle induite par l'rhEPO en IRC. Ces résultats permettent d'identifier de nouvelles avenues de recherche qui permettront d'élucider les mécanismes physiopathologiques de cette forme iatrogénique d'hypertension artérielle. En conclusion, mes travaux de recherche au doctorat révèlent que l'rhEPO exerce une action pléiotropique sur les vaisseaux sanguins et cette action est différente entre le rat normal et le rat urémique. Chez l'animal urémique, l'rhEPO accentue la dysfonction endothéliale déjà existante et l'hypertension artérielle alors que chez le rat normal, l'administration d'rhEPO est associée à des mécanismes compensatoires permettant de maintenir la pression artérielle à un niveau normal. Nos résultats fournissent des évidences d'un nouveau rôle modulateur de l'rhEPO sur les vaisseaux sanguins et permettront de développer des approches thérapeutiques plus spécifiques pour le traitement de l'hypertension artérielle induite par l'rhEPO en IRC. / The treatment of anemia with recombinant human erythropoietin (rhEPO) in chronic renal failure (CRF) induces hypertension. Our previous studies showed that rhEPO increases the existing endothelial dysfunction in rats with CRF by stimulating the production of endothelin-1 (ET-1). In contrast, in normal animals, blood pressure and vascular ET-1 concentrations remain unchanged following rhEPO therapy. These results prompted us to verify whether rhEPO exerts a different effect on the production of vasoactive hormones such as thromboxane A2 (TXA2) and prostacyclin (PGI2), and on the vascular ET-1 system in CRF and normal animals. Our study showed that rhEPO administration in CRF rats is associated with a further increase in vascular TXA2 concentrations, while prostacyclin (PGE) levels remained unchanged. The ratio of TXA2/PGI2 was increased, suggesting that PGI2 production is insufficient to oppose the effects of TXA2. Consistent with this finding, TXA2 synthesis blockade with ridogrel prevented rhEPO-induced hypertension in uremic rats while the inhibition of the synthesis of both TXA2 and PGI2 with acetylsalicylic acid was ineffective. These results stress the importance of preserving PGI2 production when treating rhEpoinduced hypertension in CRF. In normal animals, we observed that rhEPO administration does not affect blood pressure and vascular ET-1 concentrations. We hypothesised, that the ETB receptor (a clearance receptor) could play a compensatory role in maintaining ET-1 levels in normal animals under rhEPO treatment. In keeping with that, the vascular expression of the ETB receptor as well as its endothelial density were increased in normal rats receiving rhEPO. To further document the compensatory role of the ETB receptor (R), we administered rhEPO to ETBR heterozygous <+/) , ETAR <+/_) and wildtype mice. The administration of rhEPO caused an increase in blood pressure and vascular ET-1 concentrations in ETBR mice exclusively. These results indicate that rhEPO can modulate the endothelial ET-1/ETBR system in normal conditions. This increase in endothelial expression of the ETBR may contribute to maintaining normal blood pressure during rhEPO administration in normal animals. In contrast, conditions with deficient ETBR expression, such as in ETBR( + ' mice orCRF rats, may lead to hypertension while receiving rhEPO therapy. Microarray gene expression analyses were also performed on the aorta of these rats. We observed that the effect of rhEPO on gene expression is different between normal and uremic rats. Indeed, the results suggest that genes such as superoxide dismutase and glutathione peroxydase might be involved in hypertension induced by rhEPO in CRF. These results pave the way toward new research directions in elucidating the physiopathogenic mechanisms of this iatrogenic form of hypertension. In conclusion, my doctoral studies reveal that rhEPO exerts a pleiotropic action on blood vessels and this action is different between normal and CRF animals. In uremic conditions, the administration of rhEPO aggravates the existing endothelial dysfunction and hypertension whereas in normal animals there are compensatory mechanisms that contribute to maintaining blood pressure normal. Our results provide further insights into novel modulatory actions of rhEPO on blood vessels which are highly relevant to the development of more specific and rational approaches for the management of rhEPOinduced hypertension in CRF.

Les facteurs endothéliaux sont des hormones locales synthétisées et sécrétées par l'endothélium, qui interagissent dans un équilibre dynamique pour assurer le maintien de plusieurs phénomènes biologiques comme la régulation du tonus vasculaire et de la pression artérielle, de la structure de la paroi des vaisseaux et de la fonction d'organes vitaux tels que les reins. Cependant, dans certaines pathologies associées à une dysfonction endothéliale, cet équilibre serait bouleversé. En insuffisance rénale chronique, l'angiotensine II (Angll) et l'endothéline-1 (ET-1), des facteurs vasoconstricteurs, sont produits exagérément alors que le monoxyde d'azote (NO), le principal agent vasodilatateur, est déficient. Le rôle et les interactions des différents agents endothéliaux impliqués dans la pathogenèse de l'urémie et de ses complications sont encore mal définis. Dans un modèle d'insuffisance rénale chronique chez le rat, nous avons démontré une diminution de la densité des récepteurs ETB, comparativement aux récepteurs vasoconstricteurs ETA qui étaient inchangés. Cette diminution contribuerait à l'accumulation tissulaire d'ET-1 via une diminution de sa clairance locale, en plus de réduire l'effet vasodilatateur compensateur des récepteurs ETB, médié par la relâche du NO. Ces altérations favoriseraient ainsi l'hypertension et la progression des dommages rénaux. Nous avons aussi démontré que l'expression de l'ET-1 était augmentée de manière parallèle au TGF-pi dans les vaisseaux et les reins des rats urémiques. Le TGF-pi est un facteur de croissance associé à la fibrose et l'hypertrophie tissulaire dans plusieurs maladies cardiovasculaires et inflammatoires. Le traitement avec le losartan, un antagoniste du récepteur ATi, a significativement atténué l'hypertension artérielle et la protéinurie, en plus de réduire l'expression tissulaire de l'ET-l et du TGF-[31, suggérant l'implication de l'AnglI dans la régulation de ces deux facteurs. Nous avons ensuite comparé les effets du losartan au traitement avec le BMS-182874, un antagoniste spécifique aux récepteurs ETA, ainsi qu'avec la L-Arginine, le précurseur du NO. Le BMS-182874 et la L-Arginine ont diminué l'élévation de la pression artérielle, contrairement au losartan qui l'a complètement normalisé. Contrairement au losartan et à la L-Arginine qui ont atténué l'expression tissulaire de l'ET-l et du TGF-pi, le BMS-182874 n'a démontré aucun effet. Ainsi, l'ET-1 contribuerait à l'hypertension artérielle mais ne serait pas impliquée de façon majeure dans l'induction du TGF-pi en urémie. Par contre, l'AnglI serait un déterminant de l'induction de ces deux facteurs. Le NO serait également un agent clé dans la dysfonction endothéliale associée à l'urémie, en exerçant des effets pouvant moduler l'expression de l'ET-l et du TGF-Bl.