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

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

L'environnement hémodynamique des cellules endothéliales est un stimulus capital pour l'activation et le maintien de leurs fonctions. Les vaisseaux sanguins sont constamment soumis aux forces hémodynamiques sous forme de tension et de forces de cisaillement et ces forces font partie intégrante de l'environnement physiologique des cellules endothéliales. La force de cisaillement présente à l'interface sang-paroi vasculaire agit au niveau de l'endothélium et influence la biologie des cellules endothéliales. La présence de ces forces est souvent négligée dans les modèles in vitro traditionnels d" étude de l'endothélium. Une simple couche de cellules, en deux dimensions, dans un environnement statique s'éloigne de l'environnement natif des cellules endothéliales. La méthode d'autoassemblage développée dans notre laboratoire a permis de mettre au point un modèle in vitro d'étude de l'endothélium humain dans des conditions plus physiologiques. Ce modèle appelé matrice fibroblastique tubulaire est formé de matrice extracellulaire endogène, tridimensionnelle et de forme tubulaire. Ces caractéristiques permettent la culture de cellules endothéliales humaines sur une matrice endogène en plus de les exposer à un flux hémodynamique physiologique. L'objectif de ces travaux était d'évaluer la réponse au flux hémodynamique des cellules endothéliales cultivées dans ce modèle. Après une période d'exposition de 4 heures au flux, les observations microscopiques de l'endothélium démontrent des changements de morphologie des cellules endothéliales qui se rapproche de la réalité in vivo. Nous avons observé un alignement et un étirement des cellules parallèles à la direction du flux et un réarrangement du cytosquelette par la formation de fibres de stress également parallèles à la direction du flux. De plus, nous n'avons pas observé de décollement des cellules par le flux, indiquant l'affinité du substrat de matrice extracellulaire. Nous avons analysé l'influence de l'exposition au flux sur l'expression de 7 gènes impliqués dans la biologie endothéliale : PECAM, eNOS, ETB l , PAI-1, tPA, VECAD et vWF. Nous n'avons pas observé de différences significatives des niveaux d'expression de ces gènes entre la condition statique et dynamique. Le modèle de la matrice fibroblastique tubulaire possède un potentiel certain pour l'étude des cellules endothéliales dans un environnement hémodynamique physiologique. Son utilisation pourrait profiter à plusieurs domaines d'étude impliquant les cellules endothéliales. / The hemodynamic environment of endothelial cells (EC) is a major stimulus for their functions and maintenance. Blood vessels are constantly exposed to hemodynamic forces in form of tension and shear stress. These forces are part of the natural environment of blood vessels and EC. The shear stress present at the blood-vessel wall interface acts directly on the endothelium and modulate its functions at several levels. The hemodynamic environment is often neglected with traditional in vitro models of the endothlium. A simple layer of EC. in two dimensions, in a static environment is far away from the native physiological conditions. The self-assembly method. developed in our laboratory. open the door for a new in vitro model of the human endothelium which can be study under more physiological conditions. This model is composed of fibroblastic three dimensional tubular extracellular matrix (FTM). Its features allow us to culture human EC on an endogenous matrix and to expose them to a physiological flow. In order to study the response of human EC under shear stress in our FTM, the endothelialized FTMs were submitted to static and flow conditions for 4 hours in an hemodynamic bench. Following flow experiments, microscopic observations of the endothelium show changes of cell morphology which approach in vivo reality. We observed an alignment and a stretching of the cells parallel to the flow direction. We also observed a rearrangement of the cytoskeleton by actin stress fibers formation parallel to flow direction. Moreover, we did not observe any cell removed by the flow indicating the affinity for the extracellular matrix. We analyzed the influence of hemodynamic flow on the expression of 7 genes involved in EC biology: PECAM, eNOS, ET-B1, PAI-1, tPA, VECAD and vWF. We did not observe any significant differences induced by the flow in the expression levels of these genes. The FTM model has an undeniable potential for EC studies under a physiological hemodynamic environment and several fields involving EC could benefit from it.

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

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Les modifications artérielles liés au vieillissement ou au diabète telles que la dysfonction endothéliale contribuent à augmenter le risque de survenue d'événements cardiovasculaires. La dysfonction endothéliale, coronaire ou périphérique, est reconnue comme un facteur indépendant de survenue d'évènements cardiovasculaires indépendamment de la présence d'athérosclérose ou de facteur de risque d'athérosclérose. Des approches thérapeutiques capables de prévenir ou de restaurer la dysfonction endothéliale pourrait aider à réduire le risque de survenue d'accidents cardiovasculaires. Ce travail a pour but d'évaluer les effets de deux molécules, l'une sur la dysfonction endothéliale liée à l'âge, l'autre sur la dysfonction liée au diabète. En prévention primaire et secondaire, l'aspirine à faible dose réduit l'incidence des évènements cardiovasculaires. La première partie de ce travail étudie les effets de l'aspirine à faible dose sur la dysfonction endothéliale chez des souris C57B/J6. La dysfonction endothéliale liée à l'âge est établie par la réponse à l'acétylcholine (ACh) de segments aortiques précontractés par phenylephrine (Phe) et isolés de souris âgées de 12-, 36-, 60- et 84 semaines. Les effets de l'aspirine à faible dose sont étudiés chez des souris présentant une altération de la relaxation endothélium-dépendante. Les effets de l'âge et du traitement par aspirine sur la structure de la paroi ont été déterminés sur des coupes aortiques de souris. Les effets de l'aspirine sur des marqueurs du stress oxydants, le malondialdehyde (MDA) et l'8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OhdG) ont été étudiés. Comparée à celle des souris âgées de 12 semaines, la relaxation endothelium-dépendante était significativement réduite chez les souris âgées de 60- et 84-semaines (p<0.05). Les souris âgées de 68 semaines traitées par aspirine avaient une meilleure relaxation endothélium-dépendante comparées aux souris contrôles du même âge (83.9%±4 vs 66.3%±5; p<0.05). L'aspirine à faible dose diminuait les concentrations de 8-OHdG au sein de la paroi aortique (p<0.05), mais n'avait pas d'effet significatif sur l'épaisseur intima-média. L'effet protecteur de l'aspirine n'a pas été observé lorsque le traitement a été initié chez des souris plus âgés (96 semaines). L'aspirine à faible dose est capable de prévenir la dysfonction endothelium-dépendante chez des souris vieillissantes. Cependant l'absence d'effet chez des souris plus âgées montre que le traitement doit être initié tôt. Les mécanismes impliqués dans l'effet protecteur de l'aspirine à faible dose pourrait être le stress oxydant. Les AGE sont impliqués dans la dysfonction endothéliale notamment liée au diabète, via des phénomènes de quenching du NO et d'interaction AGE-RAGE, cette dernière entraînant une augmentation du stress oxydant. La deuxième partie de notre travail analyse l'action de l'aminoguanidine, puissant inhibiteur des AGE sur la dysfonction endothéliale liée au diabète. La dysfonction endothéliale de souris C57B/6J rendues diabétiques par injection de streptozotocine, est établie par la réponse à l'acétylcholine (ACh) de segments aortiques précontractés par phenylephrine (Phe) et isolés de souris après 4 et 8 semaines de diabète. Des dosages d'AGE sériques par technique ELISA et une évaluation de l'expression de RAGE par technique de western blot ont été réalisés sur des broyats aortiques. Après 4 semaines de diabète, comparée à celle des contrôles, la relaxation endothélium dépendante était diminuée de 24% (p<0,01) et s'altérait encore après 8 semaines de diabète. Cette dysfonction endothéliale était associée à une augmentation significative des AGE sériques, de l'expression de RAGE et à des anomalies histologiques significatives.Le traitement par aminoguanidine permettait d'une part de prévenir les anomalies de relaxation endothelium dépendante observées chez les souris diabétiques de 4 semaines, réduisait les AGE sériques et l'expression de RAGE et d'autre part améliorait les anomalies histologiques vasculaires. Ces résultats suggèrent une implication de la voie des AGE dans la dysfonction endothéliale liées au diabète. L'utilisation de molécules anti AGE ou inhibiteurs de l'interaction AGE-RAGE ouvre de larges perspectives thérapeutiques du diabète. En conclusion, l'ensemble de ces résultats suggèrent la possibilité de prévention de la dysfonction endothéliale et ainsi laisse espérer la diminution de survenue d'évènements cardiovasculaires

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

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.

Cette recherche visait à étudier l'impact des facteurs de croissance (FC) libérés dans les surnageants de plasmas riches en plaquettes (PRP) sur la prolifération des cellules endothéliales et à optimiser le potentiel mitogénique des PRP. Des anticorps spécifiques dirigés contre les FC d'intérêt ont été ajoutés aux surnageants de PRP et l'effet des neutralisations a été déterminé dans un modèle in vitro de prolifération des cellules endothéliales. En parallèle, nous avons déterminé le potentiel mitogénique de combinaisons de FC recombinants, supplémentés ou non de surnageants de PRP. Bien que les facteurs Epidermal Growth Factor (EGF), basic Fibroblast Growth Factor et Vascular Endothelial Growth Factor soient hautement mitogéniques pour les cellules endothéliales, seul EGF semble être libéré à des concentrations suffisantes pour engendrer un effet significatif sur la division cellulaire. Cette étude a également permis de démontrer que les surnageants de PRP sont hautement mitogéniques, et l'ajout de FC n'a pas permis d'optimiser cet effet.