L'endothéline-1 (ET-1), un peptide de 21 acides aminés, est un puissant vasoconstricteur principalement sécrété par les cellules endothéliales (CEs). Dans les cellules du muscle lisse vasculaire (CMLVs), plusieurs études ont rapporté que les effets de l'ET-1 sont relayés via l'activation du récepteur ET[indice inférieur A]. Par contre, il a récemment été démontré que, tout comme le récepteur ET[indice inférieur A], le récepteur ET[indice inférieur B] est aussi présent dans les CMLVs humaines et qu'il contribue à l'effet de l'ET-1 dans ce type cellulaire. Dans les cellules endothéliales vasculaires (CEVs), il a été rapporté que le récepteur ET[indice inférieur B] est le seul récepteur et que les actions de l'ET-1, dont l'excitation-sécrétion, sont relayées via l'activation du récepteur ET[indice inférieur B]. Cependant, toutes ces études ont été faites sur des CEVs d'origine animale et sur des CEs de la veine ombilicale humaine qui ne constituent pas un modèle représentatif des CEVs humaines adultes. Dans cette étude, nous avons voulu vérifier l'hypothèse que, non seulement le récepteur de l'ET-1 de type ET[indice inférieur B] est présent dans les CEVAhs, mais aussi le récepteur ET[indice inférieur A] et que l'activation de ces récepteurs par l'ET-1 module le niveau basal de [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur c] et [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur n]. En utilisant l'immunofluorescence indirecte combinée à la microscopie confocale et des études par immunobuvardage western, nous avons démontré la présence de l'ET-1 et du récepteur ET[indice inférieur B], mais aussi, pour la première fois, la présence du récepteur ET[indice inférieur A] dans les CEVAhs. De plus, la distribution de l'ET-1 et de ses récepteurs s'est avérée hétérogène dans les cellules avec une densité de fluorescence beaucoup plus élevée au niveau nucléaire. De plus, la densité du récepteur ET[indice inférieur A] au niveau cytosolique représente environ 25% de sa densité dans la cellule totale alors que celle d'ET[indice inférieur B] n'est que d'environ 5%. Dans la deuxième partie de notre étude, la mesure du calcium intracellulaire total par l'utilisation de la sonde ratiométrique, le Fura-2, combinée à l'imagerie en 2D, nous a permis de démontrer que l'ET-1 induit une augmentation concentration-dépendante du niveau basal de [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur i] total avec un EC[indice inférieur 50] de près de 10[indice supérieur -10] M. Nous avons aussi démontré, avec la sonde calcique Fluo-3 combinée à la microscopie confocale en 3D, que l'ET-1 induit une augmentation calcique intracellulaire aux niveaux cytosolique et nucléaire avec des valeurs de EC[indice inférieur 50] entre 10[indice supérieur -12] M et 10[indice supérieur -11] M. Ceci suggère que l'augmentation du [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur n] est en grande partie responsable de l'augmentation du [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur c]. Finalement, pour démontrer l'implication des récepteurs dans la modulation calcique, nous avons utilisé des antagonistes non peptidiques spécifiques à chacun des récepteurs soit A-192621 et ABT-627 pour les récepteurs ET[indice inférieur B] et ET[indice inférieur A] respectivement. Ces résultats suggèrent que, dans les CEVAhs, l'augmentation du niveau basal de [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur i] total induite par l'ET-1 est relayée via le récepteur ET[indice inférieur A] alors que le récepteur ET[indice inférieur B] pourrait agir comme un frein sur le récepteur ET[indice inférieur A], en d'autres termes, comme un antagoniste physiologique. En conclusion, nos résultats ont démontré que le récepteur ET[indice inférieur A] est bien présent au niveau des cellules endothéliales aortiques humaines et que ce récepteur peut jouer un rôle important dans l'excitation-sécrétion dépendant du calcium intracellulaire.

La prévention des maladies cardiovasculaires constitue actuellement une approche capitale dans la diminution de la mortalité au sein de nos pays industrialisés. Tous les facteurs de risques étant associés à une dysfonction endothéliale, nous nous sommes intéressés à deux classes de médicaments dont l’action bénéfique se situe, du moins en partie, au niveau de l’endothélium vasculaire : les inhibiteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (IECA) et les inhibiteurs de l’hydroxy-3-méthyl-3-glutaryl-Coenzyme A (HMG-CoA) réductase (statines). Le présent travail contribue à l’étude in vitro des effets protecteurs vasculaires de l’administration chronique, chez le rat, de deux statines (la pravastatine et l’atorvastatine) vis-à-vis de la toxicité aiguë des LDL humaines oxydées et vis-à-vis de la tolérance à la nitroglycérine. Une comparaison est menée par rapport au ramipril dans ces deux modèles expérimentaux. Les effets de ces médicaments se manifestent au niveau vasculaire par une amélioration de la disponibilité du NO. Toutefois, dans nos modèles, des mécanismes singulièrement différents ont été identifiés entre les agents étudiés : alors que le ramipril engendre une augmentation de l’expression de la eNOS, enzyme synthétisant le NO, les statines permettent une meilleure disponibilité de ce radical par un mécanisme post-traductionnel. Outre cette action, elles semblent agir directement sur des enzymes oxydatives comme les NAD(P)H oxydases. Une action antioxydante des statines pourrait expliquer tous les effets observés, ce qui n’est pas le cas pour le ramipril. Vu que le stress oxydatif intervient dans tous les facteurs de risques cardiovasculaires, diverses perspectives cliniques sont envisagées afin d’améliorer l’approche thérapeutique de la maladie athéroscléreuse.

L'endothélium constitue un véritable organe qui sécrète de nombreuses substances vasoactives régissant des fonctions cardiovasculaires vitales telles que le tonus et la croissance vasculaires. Ce tissu requiert la polyvalence de la signalisation calcique puisque plusieurs de ses fonctions dépendent de la modulation de la concentration intracellulaire de Ca[indice supérieur 2+].L'un des moyens utilisés par les cellules endothéliales pour assurer une réponse calcique efficace et spécifique est la propagation des signaux sous forme de vagues. Dans ce travail, nous avons décortiqué les mécanismes de mobilisation du Ca[indice supérieur 2+] intracellulaire menant à la propagation de vagues de Ca[indice supérieur 2+]. Nous avons recueilli des données qui aideront à mieux comprendre à la fois l'organisation et la propagation de vagues de Ca[indice supérieur 2+] dans les cellules endothéliales d'aorte de boeuf (BAEC). Nous montrons par vidéomicroscopie, que la stimulation des BAEC avec l'ATP ou avec la bradykinine (BIC) induit une réponse calcique oscillatoire finement régulée dans le temps et dans l'espace. En fait, le Ca[indice supérieur 2+] se propage d'une extrémité à l'autre de la cellule sous la forme d'une vague qui se produit en présence ou en absence de Ca[indice supérieur 2+] extracellulaire. Bien que les vagues de Ca[indice supérieur 2+] soient initiées à un endroit très précis près de la membrane plasmique, les cavéoles ne sont pas essentielles à leur propagation dans les BAEC, contrairement à ce qui a été observé dans certains autres types cellulaires. Toutefois, la dépolymérisation des microfilaments avec la latrunculine B et des microtubules avec la colchicine empêche la propagation de la vague de Ca[indice supérieur 2+]. Dans ces conditions, les BAEC présentent plutôt une augmentation calcique uniforme dans toute la cellule. Ces résultats suggèrent que, dans les BAEC, les cavéoles ne sont pas impliquées dans l'organisation de la réponse calcique sous forme de vague, mais que l'organisation du cytosquelette est essentielle. Nous montrons aussi que la vitesse de propagation de la vague de Ca[indice supérieur 2+] est constante d'un bout à l'autre d'une BAEC, ce qui est incompatible avec un mécanisme impliquant uniquement la diffusion de l'IP[indice inférieur 3] ou du Ca[indice supérieur 2+]. Nous montrons également que la vitesse de propagation de la vague de Ca[indice supérieur 2+] dépend de l'intensité de la stimulation et aussi de l'état fonctionnel de l'IP[indice inférieur 3]R qui peut être modulé par des kinases endogènes comme la PKA, la PKC et mTOR. Enfin, nous montrons que la vitesse de propagation de la vague de Ca[indice supérieur 2+] n'est pas directement reliée à l'amplitude de la relâche de Ca[indice supérieur 2+]. La vitesse de propagation des vagues de Ca[indice supérieur 2+] est un paramètre relativement nouveau dans le domaine de la signalisation calcique intracellulaire. Il reste à définir jusqu'à quel point ce paramètre peut être utile dans l'interprétation des différentes activités cellulaires.

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

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

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

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

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

Les maladies cardio-vasculaires demeurent une cause majeure de mortalité et morbidité dans les sociétés développées. La recherche de déterminants prédictifs d’évènements vasculaires représente toujours un enjeu d’actualité face aux coûts croissants des dépenses reliées aux soins médicaux et à l’élargissement des populations concernées, notamment face à l’occidentalisation des pays émergeants comme l’Inde, le Brésil et la Chine. La cardiologie nucléaire occupe depuis trente ans, une place essentielle dans l’arsenal des méthodes diagnostiques et pronostiques des cardiopathies. De plus, de nouvelles percées permettront de dépister d’une façon plus précoce et précise, la maladie athérosclérotique cardiaque et périphérique chez les populations atteintes ainsi qu’en prévention primaire. Nous présenterons dans cette thèse, deux approches nouvelles de la cardiologie nucléaire. La dysfonction endothéliale est considérée comme le signal pathologique le plus précoce de l’athérosclérose. Les facteurs de risques cardiovasculaires traditionnels atteignent la fonction endothéliale et peuvent initier le processus d’athérosclérose même en l’absence de lésion endothéliale physique. La quantification de la fonction endothéliale coronarienne comporte donc un intérêt certain comme biomarqueur précoce de la maladie coronarienne. La pléthysmographie isotopique, méthodologie développée lors de ce cycle d’étude, permet de quantifier la fonction endothéliale périphérique, cette dernière étant corrélée à la fonction endothéliale coronarienne. Cette méthodologie est démontrée dans le premier manuscrit (Harel et. al., Physiol Meas., 2007). L’utilisation d’un radiomarquage des érythrocytes permet la mesure du flot artériel au niveau du membre supérieur pendant la réalisation d’une hyperémie réactive locale. Cette nouvelle procédure a été validée en comparaison à la pléthysmographie par jauge de contrainte sur une cohorte de 26 patients. Elle a démontré une excellente reproductibilité (coefficient de corrélation intra-classe = 0.89). De plus, la mesure du flot artérielle pendant la réaction hyperémique corrélait avec les mesure réalisées par la méthode de référence (r=0.87). Le deuxième manuscrit expose les bases de la spectroscopie infrarouge comme méthodologie de mesure du flot artériel et quantification de la réaction hyperémique (Harel et. al., Physiol Meas., 2008). Cette étude utilisa un protocole de triples mesures simultanées à l’aide de la pléthysmographie par jauge de contrainte, radio-isotopique et par spectroscopie infrarouge. La technique par spectroscopie fut démontrée précise et reproductible quant à la mesure des flots artériels au niveau de l’avant-bras. Cette nouvelle procédure a présenté des avantages indéniables quant à la diminution d’artéfact et à sa facilité d’utilisation. Le second volet de ma thèse porte sur l’analyse du synchronisme de contraction cardiaque. En effet, plus de 30% des patients recevant une thérapie de resynchronisation ne démontre pas d’amélioration clinique. De plus, ce taux de non-réponse est encore plus élevé lors de l’utilisation de critères morphologiques de réponse à la resynchronisation (réduction du volume télésystolique). Il existe donc un besoin urgent de développer une méthodologie de mesure fiable et précise de la dynamique cardiaque. Le troisième manuscrit expose les bases d’une nouvelle technique radio-isotopique permettant la quantification de la fraction d’éjection du ventricule gauche (Harel et. al. J Nucl Cardiol., 2007). L’étude portant sur 202 patients a démontré une excellente corrélation (r=0.84) avec la méthode de référence (ventriculographie planaire). La comparaison avec le logiciel QBS (Cedar-Sinai) démontrait un écart type du biais inférieur (7.44% vs 9.36%). De plus, le biais dans la mesure ne démontrait pas de corrélation avec la magnitude du paramètre pour notre méthodologie, contrairement au logiciel alterne. Le quatrième manuscrit portait sur la quantification de l’asynchronisme intra-ventriculaire gauche (Harel et. al. J Nucl Cardiol, 2008). Un nouveau paramètre tridimensionnel (CHI: contraction homogeneity index) (médiane 73.8% ; IQ 58.7% - 84.9%) permis d’intégrer les composantes d’amplitude et du synchronisme de la contraction ventriculaire. La validation de ce paramètre fut effectuée par comparaison avec la déviation standard de l’histogramme de phase (SDΦ) (médiane 28.2º ; IQ 17.5º - 46.8º) obtenu par la ventriculographie planaire lors d’une étude portant sur 235 patients. Ces quatre manuscrits, déjà publiés dans la littérature scientifique spécialisée, résument une fraction des travaux de recherche que nous avons effectués durant les trois dernières années. Ces travaux s’inscrivent dans deux axes majeurs de développement de la cardiologie du 21ième siècle. / Cardiovascular diseases remain a major cause of mortality and morbidity in developed countries. The search for predictive determinants of vascular events represents a relevant and timely goal, considering the increasing costs of medical care and the progress in developing countries such as India, Brazil and China. Nuclear cardiology has, for 30 years, played an essential role in the diagnosis and prognosis of various cardiac and vascular diseases. Moreover, new developments will allow earlier and more specific detection of cardiac and peripheral atherosclerosis disease in affected individuals and in primary prevention. In this thesis, we will focus on advances in two major themes of nuclear cardiology. Endothelial dysfunction is regarded as the earliest pathological markers of atherosclerosis. Traditional cardiovascular risks factors impair endothelial function and can initiate the atherosclerosis process, even in the absence of overt endothelial disruption. Quantification of coronary endothelial function is, therefore, of considerable interest as an early biomarker for coronary disease. The radionuclide plethysmography methodology developed during the course of my doctoral studies allows the quantification of peripheral endothelial function, which has been correlated with coronary endothelial function. This methodology is detailed in the first manuscript (Harel et. al., Physiol Meas., 2007). The use of red blood cell radio-labeling permits arterial flow to be measured in the upper limb during local reactive hyperemia. This new procedure was validated against strain gauge plethysmography in a cohort of 26 patients with excellent reproducibility (intraclass coefficient of correlation = 0.89). Moreover, the arterial measurements of flow during the hyperemic reaction correlated well with the reference method (r=0.87). The second manuscript exposes the basis of infrared spectroscopy as a method for measuring arterial flow and quantifying the hyperemic reaction (Harel et. al., Physiol Meas., 2008). The study protocol consisted of simultaneous measurements by strain gauge, radionuclide and infrared spectroscopy plethysmography. The spectroscopy technique was shown to be precise and reproducible for forearm measurement of arterial blood flow. This novel procedure came major advantages in reducing artifacts and in its ease of use. The second axis of my thesis relates to the analysis of cardiac contraction synchrony. Indeed, more than 30% of patients receiving resynchronization therapy do not show clinical improvement. Moreover, this non-response rate is even higher if we consider morphological criteria of resynchronization (end-systolic volume reduction). There is therefore, an urgent need to improve a methodology to reliably and precisely measure cardiac dynamics so as to identify and monitor potential responders. The third manuscript exposes the basis of a new radionuclide technique to quantify left ventricle ejection fraction (Harel et. al. J Nucl Cardiol., 2007). The study of 202 patients showed an excellent correlation (r=0.84) with the reference method (planar ventriculography). The comparison with QBS software (Cedar-Sinai), showed a lower standard deviation of bias (7.44% vs 9.36%). Moreover, unlike the alternative software, the bias did not correlate with the magnitude of the ejection fraction. The fourth manuscript relates to the quantification of the left intra-ventricular synchronism (Harel et. al. J Nucl Cardiol, 2008). A new three-dimensional parameter (CHI: contraction homogeneity index) (median 73.8%; IQ 58.7% - 84.9%) was defined to allow the integration of amplitude and synchrony components of ventricular contraction. Validation of this parameter was undertaken out by comparing the standard deviation of the histogram of phase (SDΦ) (median 28.2º; IQ 17.5º- 46.8º) obtained by planar ventriculography in a study of 235 patients. These four manuscripts, already published in the specialized scientific literature, summarize a fraction of the research tasks that we have carried out during the three last years, representing two major axes of nuclear cardiology advancement in the 21st century.

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