Les patients atteints de BPCO de stade I, d'ICC et d'HTAP peuvent présenter une diminution des débits aériens à bas volume pulmonaire. Il s'agit d'un déterminant majeur de la distension thoracique dynamique, particulièrement délétère, et facteur important de la dyspnée d'exercice. Nos travaux montrent sans ambiguïté une forte association entre la distension thoracique dynamique (limitant l'augmentation du volume courant) et la dyspnée à l'effort chez ces patients. Le corollaire de ces constatations est que des interventions thérapeutiques qui réduisent la distension thoracique devraient diminuer la dyspnée d'effort et améliorer la tolérance à l'exercice, et ce y compris dans des situations cliniques où les anomalies de la mécanique respiratoire ne sont a priori pas le primum movens de la maladie. Et en effet, la réduction de la dyspnée d'effort est bien corrélée avec la réduction du volume pulmonaire induite directement par des interventions pharmacologiques ou indirectement par des interventions non-pharmacologiques. De plus, du point de vue thérapeutique, la mise en évidence dans la troisième étude d'une propension à la distension thoracique induite par l'exercice chez certains patients atteints d'HTAP qui présentent une nette diminution des débits aériens à bas volume pulmonaire peut elle fournir une base théorique à l'adjonction de bronchodilatateurs aux traitements à visée hémodynamique. En conclusion, cette thèse contribue à une meilleure connaissance de la physiopathologie de la dyspnée d'exercice dans le contexte de la BPCO à un stade précoce, de l'ICC et de l'HTAP, en mettant en évidence le rôle d'un mécanisme pathogénétique qui n'avait pas été décrit auparavant.

La vasopressine (AVP), ou hormone antidiurétique, a deux effets majeurs : 1°) des effets sur la perméabilité à l'eau du canal collecteur rénal, médiés par les récepteurs V2, qui permettent la formation d'urine hyperosmotique et donc une économie d'eau ; 2°) des effets vasoconstricteurs sur le muscle lisse vasculaire, médiés par les récepteurs V1a, qui peuvent induire un effet presseur. L'idée que l'AVP puisse jouer un rôle dans l'hypertension artérielle par ses effets vasculaires est souvent avancée, mais les travaux explorant cette hypothèse n'ont pas été concluants. Par contre, peu de travaux ont été consacrés au fait que l'AVP puisse contribuer à l'hypertension de façon indirecte, par son action sur le rein. Pourtant, on sait que l'AVP stimule la réabsorption de sodium dans le canal collecteur en augmentant l'activité du canal sodium épithélial. Il est donc concevable que, dans certains cas, les effets de l'AVP puissent produire une rétention hydrosodée susceptible d'augmenter la pression artérielle. Le but de nos travaux a été d'étudier les relations entre l'excrétion d'eau et de sodium et la pression artérielle, en tenant compte notamment du débit urinaire, de la concentration de l'urine, de l'AVP et du rythme nycthéméral d'excrétion d'eau et de sodium en relation avec celui de la pression artérielle. Nous avons réalisé des travaux expérimentaux chez le rat normal, conscient, et chez des sujets participant à diverses investigations cliniques. Les principaux résultats obtenus sont les suivants. (1) En utilisant des agonistes et des antagonistes sélectifs des récepteurs V1a et V2 in vivo chez le rat, nous avons pu montrer que l'influence de l'AVP sur l'excrétion du sodium était biphasique, du fait d'effets opposés médiés par les récepteurs V1a et V2 et de leurs seuils de réponse différents. (2) Chez l'Homme, nous avons montré que des changements d'apport sodé entraînent des changements correspondants de la concentration urinaire de sodium (qui ne sont pas immédiats), sans modification du débit urinaire, contrairement à l'idée généralement acceptée. (3) Nous avons également montré que le niveau de concentration de l'urine est très variable d'un individu à l'autre mais qu'en moyenne, les hommes ont une osmolalité urinaire plus élevée que les femmes. D'autre part, les afro-américains ont une urine significativement plus concentrée et un volume urinaire plus faible que les caucasiens et un rythme nycthéméral atténué. Chez les hommes jeunes normotendus, la pression pulsée est positivement corrélée à la concentration de l'urine. Ceci suggère que l'AVP a une action plus intense chez certains sujets et pourrait jouer un rôle dans le contrôle de la pression artérielle par ses effets V2. (4) Parmi des sujets présentant des caractéristiques du syndrome métabolique, ceux qui ont un rythme nycthéméral d'excrétion d'eau et de sodium perturbé ont une chute nocturne de pression artérielle plus faible (or, on sait que c'est d'un mauvais pronostic). Ce travail a permis pour la première fois de mettre en évidence des relations entre l'excrétion d'eau et de sodium et la pression artérielle, relations qui sont variables selon la période du nycthémère considérée et dans lesquelles l'AVP est probablement impliquée. Nos études ouvrent ainsi de nouvelles pistes de recherche sur le rôle potentiel de cette hormone dans certaines pathologies cardiovasculaires et rénales qui pourraient, à terme, conduire à l'utilisation d'antagonistes des récepteurs V2 de l'AVP dans le traitement de ces pathologies.

Les maladies cardio-vasculaires constituent un ensemble de troubles affectant le système circulatoire. Cependant, la complexité de l'étiologie des ces pathologies et l'implication de nombreux facteurs rendent leur compréhension délicate. Parmi ces facteurs, les microparticules (MPs) sont des microvésicules membranaires libérées par des cellules activées ou apoptotiques, détectables dans le sang en dehors de toutes situations pathologiques, mais dont l'altération du taux et du phénotype semblent très souvent corrélés à la sévérité d'une pathologie. De nombreuses publications ont également permis de mettre en évidence la participation des MPs en tant que vecteur dans la régulation de nombreuses fonctions cellulaires. Cette thèse a consisté à étudier l'influence des MPs dans deux pathologies cardio-vasculaires, l'hypertension artérielle pulmonaire ( HTAP) et le syndrome d'apnées obstructive du sommeil ( SAOS), présentant l'hypoxie comme caractéristique commune. Nous avons ainsi établi une altération du taux circulants et de certaines populations de MPs ainsi qu'une participation de ces Mps à la dysfonction vasculaire observée dans l'HTAP et le SAOS. Ce travail participe ainsi à la compréhension du rôle des MPs dans les mécanismes physiopathologiques impliqués dans ces pathologies.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie caractérisée par une obstruction des artères pulmonaires de petit calibre aboutissant, à terme, à une défaillance cardiaque droite. L'évolution de cette maladie est parfois émaillée d'épisodes de dégradation de l'état fonctionnel des patients, nécessitant une admission en unité de soins intensifs pour surveillance cardioscopique et administration de médicaments inotropes et/ou vasopresseurs. Peu d'éléments permettent à ce jour de guider les praticiens dans la prise en charge de ces patients et la physiopathologie de ces épisodes est assez peu connue.Dans un premier temps, nous avons retrouvé une mortalité de 41% en réanimation et testé certains facteurs pronostiques cliniques et biologiques simples issus de la pratique quotidienne dans une cohorte propective de patients avec une prise en charge standardisée. Nous avons identifié comme facteurs pronostiques la pression artérielle systémique, la natrémie, la créatininémie, la valeur de la C-reactive Proteine. Nous avons retrouvé une influence de ces épisodes sur l'évolution à moyen terme de ces épisodes. Dans un second temps nous avons testé la valeur pronostique des indices temporels de fonctionnement du ventricule gauche, suggérée par les études en imagerie par résonnance magnétique. Nous avons utilisé pour cela la tonométrie d'aplanation, outil original et non invasif. Nous avons retrouvé que la valeur de la durée d'éjection du ventricule gauche est associée au pronostic. Dans une troisième partie nous avons mesuré les conséquences et la valeur pronostique de l'épuration extra rénale en contexte d' insuffisance rénale menaçante chez ces patients. Dans une étude rétrospective, nous avons observé 68 séances d'épuration extra-rénale continue ou discontinue. Ces séances se sont compliquées d'hypotension artérielle dans environ 50% des cas. La très haute mortalité en réanimation et à 3 mois, respectivement de 47% et 73%, soulève la question de la place de l'assistance circulatoire et de la transplantation urgente chez ces patients. Ces données soulignent la sévérité à court terme des épisodes aigus d'aggravation chez les patients porteurs d'HTAP. De plus amples données sont nécessaires pour améliorer la prise en charge de ces patients et organiser dans le meilleur délai la mise en place de thérapeutiques exceptionnelles comme l'assistance circulatoire et la transplantation pulmonaire ou cardio-pulmonaire.

L'endothélium joue un rôle primordial dans le développement et le maintien des multiples fonctions vasculaires. Il est ainsi largement impliqué dans des situations pathologiques comme les maladies cardio-vasculaires. La description de marqueurs endothéliaux circulants a permis une exploration non invasive de l'endothélium. Notre équipe s'est intéressée principalement aux cellules endothéliales circulantes (CEC), dont le taux reflète la lésion ou l'activation de l'endothélium, et aux progéniteurs endothéliaux circulants (PEC), marqueurs de régénération endothéliale. La découverte en 1997 par Asahara de la présence chez l'adulte de ces PEC, participant à la formation de nouveaux vaisseaux par vasculogenèse, a ouvert de nouvelles perspectives, notamment pour la thérapie cellulaire des pathologies ischémiques. Ce travail a consisté à développer les méthodes d'étude de ces cellules dans plusieurs contextes. Tout d'abord, nous avons exploré l'utilité de ces marqueurs dans la physiopathologie de l'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Puis nous avons analysé le potentiel de mobilisation des progéniteurs endothéliaux à partir de la paroi vasculaire lors d'une ischémie locale chez des volontaires sains dans le cadre du développement d'un produit de thérapie cellulaire autologue. Une partie de ce projet a été de mettre en place et d'optimiser les techniques d'étude de ces marqueurs. Les CEC ont été quantifiées par immunoséparation magnétique (IMS), technique mise au point en 1992 (Dignat-George 1992) et transférée dans notre laboratoire. La quantification des PEC a été réalisée par cytométrie en flux et par culture cellulaire. En culture, deux types de PEC sont décrits : les PEC précoces, dont l'origine est monocytaire et pour lesquels la culture est déjà standardisée, et les " Endothelial Colony Forming Cells " (ECFC), seules cellules présentant des caractéristiques de cellules endothéliales progénitrices et pouvant être proposées comme produit de thérapie cellulaire. Nous avons optimisé la quantification des ECFC en culture en étudiant l'effet de diverses matrices et de la densité d'ensemencement des cellules mononucléées issues du sang total sur l'obtention de ces cellules et leurs propriétés angiogènes. La dysfonction endothéliale a été décrite comme un élément central dans le développement de l'HTAP dont le diagnostic repose sur la mesure de la pression artérielle pulmonaire par cathétérisme cardiaque droit. En l'absence de marqueur biologique non invasif dans cette maladie, nous avons quantifié les CEC et les progéniteurs circulants dans deux études. Une étude réalisée chez des patients adultes a montré une augmentation spécifique des CEC dans l'HTAP et non dans l'hypertension pulmonaire thromboembolique chronique. Ainsi les CEC semblent être le reflet des lésions endothéliales pulmonaires et non de la sévérité clinique des patients. L'autre étude a montré l'intérêt de la quantification des CEC dans la prise en charge thérapeutique des enfants souffrant d'HTAP secondaire à une cardiopathie congénitale, dont les formes irréversibles présentaient des taux élevés de CEC. Nous avons ainsi défini un nouveau marqueur non invasif à utilité diagnostique et pronostique. Les PEC sont des cellules rares dans le sang circulant, difficiles à expandre, et dont les essais de mobilisation médullaire se sont révélés insuffisants. L'hypothèse récente d'une réserve vasculaire des progéniteurs endothéliaux nous a conduits à étudier l'effet d'un processus d'ischémie locale sur la mobilisation de ces cellules chez des volontaires sains. Deux groupes d'âge ont été inclus afin d'évaluer l'impact du vieillissement sur la méthode de mobilisation étudiée. Malgré un effet de cette ischémie sur la dilatation endothéliale cette méthode n'a pas permis de mobiliser significativement les PEC issus de la paroi endothéliale, quel que soit l'âge des sujets. A l'inverse, l'hypoxie a eu un effet délétère sur les capacités angiogènes des ECFC.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est caractérisée par un intense remodelage de la microcirculation pulmonaire affectant principalement les artérioles pulmonaires musculaires. Lorsqu'elle survient en l'absence de condition associée, l'HTAP est considérée comme idiopathique (HTAPi). L'HTAP représente une pan-vasculopathie au cours de laquelle chaque type cellulaire (cellules endothéliale, musculaire lisse, fibroblaste) constituant la paroi vasculaire joue un rôle spécifique dans la réponse à l'agression. Les buts de ce travail étaient d'explorer l'implication de différentes voies de signalisation dans l'initiation ou la progression de la maladie. Les différentes études ont été réalisées à partir de cultures de cellules musculaires lisses (CML) d'artère pulmonaire et de cellules endothéliales (CE) pulmonaires obtenues à partir de prélèvements pulmonaires humains obtenus lors de transplantation chez des patients souffrant d'HTAP réfractaire.Des études antérieures avaient souligné le rôle majeur de la sérotonine au cours de l'HTAP idiopathique. Dans une première étude, nous avons étudié le rôle respectif de la sérotonine (5-HT), de son transporteur (5-HTT) ou de ses récepteurs (5-HT1B, 5-HT2A et 5-HT2B) dans le remodelage vasculaire pulmonaire mis en évidence dans l'HTP associée à diverses conditions. Les résultats de cette première étude montraient qu'une surexpression du 5-HTT dans les CML d'artère pulmonaire est une voie physiopathologique commune impliquée dans le remodelage vasculaire pulmonaire observé dans l'HTAP idiopathique, la maladie veino-occlusive et l'HTAP associée à différentes pathologies.Des mécanismes inflammatoires jouent probablement un rôle important dans la physiopathologie du remodelage microvasculaire pulmonaire. En effet, des infiltrats composés de cellules inflammatoires mononucléées (macrophages, lymphocytes T et B et cellules dendritiques) sont fréquemment mis en évidence autour des lésions vasculaires pulmonaires de patients présentant une HTAP idiopathique. Les mécanismes impliqués dans le recrutement de ces cellules mononucléées demeurent mal compris et nous avons étudié le rôle d'une chimiokine, CC chemokine ligand 2 (CCL2). Les résultats de cette seconde étude montraient que CCL2 était surexprimée au cours de l'HTAP idiopathique. La source de cette surexpression semblait provenir des cellules endothéliales pulmonaires. CCL2 agissait non seulement sur le recrutement des monocytes mais également sur les cellules musculaires lisses vasculaires pulmonaires en stimulant leur prolifération et leur migration.Des mutations germinales de gènes codant pour des membres de la famille des récepteurs du TGF tels que BMPR2 (Bone Morphogenic Protein Receptor type 2) sont retrouvées dans près de 70% des cas d'HTAP familiale mais également chez 10 à 30 % des cas d'HTAPi apparemment non familiales. Ces patients sont regroupés sous le terme d'HTAP " héritable " (HTAPh). Nous avons, dans une troisième étude, évalué si la dysfonction des voies de signalisation secondaires aux mutations de BMPR2 pouvait avoir des conséquences sur la voie de l'endothéline 1 (ET-1) qui représente l'une des cibles thérapeutiques de choix au cours de l'HTAP. Les résultats de cette troisième étude montraient que l'ET-1 était surexprimée au cours de l'HTAP avec ou sans mutation de BMPR2. En revanche, une surexpression des récepteurs ET-A dans les CML était mise en évidence au cours de l'HTAPh et était associée à une augmentation de l'effet pro-proliférant de l'ET-1 sur les CML.Ces résultats révèlent que des facteurs vaso-actifs (ET-1, 5-HT) et inflammatoires jouent un rôle déterminant dans la physiopathologie de l'HTAP et pourraient représenter de nouvelles cibles thérapeutiques.

Les réseaux vasculaires cérébraux adaptent leur activité à la demande métabolique des neurones environnants, mais leur contribution fonctionnelle à la consolidation de la mémoire, processus par lequel les traces mnésiques se stabilisent dans le temps, reste inconnue. A l’aide d’un test de mémoire olfactif associatif couplé à des approches biochimiques et d’imagerie cérébrale chez le rat, nous avons étudié la dynamique des changements vasculaires au cours de la consolidation mnésique qui nécessite une interaction transitoire entre l'hippocampe et les régions corticales constituant les sites dépositaires des souvenirs. Nous montrons que la formation d’une mémoire durable est associée, dès l’encodage, à un signal hypoxique qui déclenche une angiogenèse transitoire dans des régions corticales spécifiques impliquées plus tard dans le stockage des souvenirs. Manipuler cette angiogenèse corticale précoce (ACP) par blocage ou stimulation spécifique de la voie de signalisation de l'angiopoïétine-2 perturbe, ou améliore, le rappel des informations anciennement acquises. Stimuler l’ACP chez un modèle de rats hypertendus présentant des déficits d’activation de la voie de l’angiopoïetine-2 et de formation de la mémoire pallie le déficit mnésique observé, confirmant l'importance fonctionnelle de l’ACP comme un prérequis à la formation des souvenirs. L'hypergravité, connue pour altérer les fonctions vasculaires, n’a pas modifié l'organisation de la mémoire. Nos résultats identifient l’ACP comme un processus neurobiologique crucial sous-tendant la formation et la stabilisation des souvenirs. Ils révèlent l'importance de la plasticité vasculaire dans la modulation des fonctions cognitives et suggèrent que les changements structurels précoces du réseau vasculaire cérébral constituent un mécanisme permissif pour la régulation de la plasticité neuronale au sein des réseaux corticaux impliqués dans la formation progressive et le stockage des souvenirs. / While the cerebral microvasculature is known to adapt its activity according to the metabolic demand of surrounding neurons, the functional contribution of vascular networks to memory consolidation, the process by which memory traces acquire stability over time, remains elusive. By using an associative olfactory memory task in rats coupled to biochemical and imaging techniques, we investigated the dynamics of vascular changes during memory consolidation which requires a transitory interaction between the hippocampus and distributed cortical regions that ultimately support storage of enduring memories. We found that remote memory formation was associated, upon encoding, with a hypoxic signal that triggered transitory angiogenesis in specific cortical regions which support memory storage and retrieval only weeks later. Manipulating early cortical angiogenesis (ECA) by selectively blocking or stimulating the angiopoietin-2 signaling pathway impaired or improved remote memory retrieval, respectively. Enhancing ECA in spontaneously hypertensive rats, which exhibit reduced angiopoietin- 2 expression when cognitively challenged and are unable to properly stabilize and/or retrieve remotely acquired information, was efficient in rescuing the observed memory deficit, thus confirming the functional importance of ECA as a prerequisite for the formation of remote memories. Hypergravity, known to impair vascular functions, failed to alter the organization of recent and remote memory. Altogether, our findings identify ECA as a crucial neurobiological process underlying the formation and stabilization of remote memory. They highlight the importance of vascular plasticity in modulating cognitive functions and suggest that the early structural changes within vascular networks constitute a permissive mechanism for the regulation of neuronal plasticity within cortical networks which support the formation and storage of enduring memories.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est caractérisée par un intense remodelage de la microcirculation pulmonaire affectant principalement les artérioles pulmonaires musculaires. Lorsqu'elle survient en l'absence de condition associée, l'HTAP est considérée comme idiopathique (HTAPi). L'HTAP représente une pan-vasculopathie au cours de laquelle chaque type cellulaire (cellules endothéliale, musculaire lisse, fibroblaste) constituant la paroi vasculaire joue un rôle spécifique dans la réponse à l'agression. Les buts de ce travail étaient d'explorer l'implication de différentes voies de signalisation dans l'initiation ou la progression de la maladie. Les différentes études ont été réalisées à partir de cultures de cellules musculaires lisses (CML) d'artère pulmonaire et de cellules endothéliales (CE) pulmonaires obtenues à partir de prélèvements pulmonaires humains obtenus lors de transplantation chez des patients souffrant d'HTAP réfractaire.Des études antérieures avaient souligné le rôle majeur de la sérotonine au cours de l'HTAP idiopathique. Dans une première étude, nous avons étudié le rôle respectif de la sérotonine (5-HT), de son transporteur (5-HTT) ou de ses récepteurs (5-HT1B, 5-HT2A et 5-HT2B) dans le remodelage vasculaire pulmonaire mis en évidence dans l'HTP associée à diverses conditions. Les résultats de cette première étude montraient qu'une surexpression du 5-HTT dans les CML d'artère pulmonaire est une voie physiopathologique commune impliquée dans le remodelage vasculaire pulmonaire observé dans l'HTAP idiopathique, la maladie veino-occlusive et l'HTAP associée à différentes pathologies.Des mécanismes inflammatoires jouent probablement un rôle important dans la physiopathologie du remodelage microvasculaire pulmonaire. En effet, des infiltrats composés de cellules inflammatoires mononucléées (macrophages, lymphocytes T et B et cellules dendritiques) sont fréquemment mis en évidence autour des lésions vasculaires pulmonaires de patients présentant une HTAP idiopathique. Les mécanismes impliqués dans le recrutement de ces cellules mononucléées demeurent mal compris et nous avons étudié le rôle d'une chimiokine, CC chemokine ligand 2 (CCL2). Les résultats de cette seconde étude montraient que CCL2 était surexprimée au cours de l'HTAP idiopathique. La source de cette surexpression semblait provenir des cellules endothéliales pulmonaires. CCL2 agissait non seulement sur le recrutement des monocytes mais également sur les cellules musculaires lisses vasculaires pulmonaires en stimulant leur prolifération et leur migration.Des mutations germinales de gènes codant pour des membres de la famille des récepteurs du TGF tels que BMPR2 (Bone Morphogenic Protein Receptor type 2) sont retrouvées dans près de 70% des cas d'HTAP familiale mais également chez 10 à 30 % des cas d'HTAPi apparemment non familiales. Ces patients sont regroupés sous le terme d'HTAP « héritable » (HTAPh). Nous avons, dans une troisième étude, évalué si la dysfonction des voies de signalisation secondaires aux mutations de BMPR2 pouvait avoir des conséquences sur la voie de l'endothéline 1 (ET-1) qui représente l'une des cibles thérapeutiques de choix au cours de l'HTAP. Les résultats de cette troisième étude montraient que l'ET-1 était surexprimée au cours de l'HTAP avec ou sans mutation de BMPR2. En revanche, une surexpression des récepteurs ET-A dans les CML était mise en évidence au cours de l'HTAPh et était associée à une augmentation de l'effet pro-proliférant de l'ET-1 sur les CML.Ces résultats révèlent que des facteurs vaso-actifs (ET-1, 5-HT) et inflammatoires jouent un rôle déterminant dans la physiopathologie de l'HTAP et pourraient représenter de nouvelles cibles thérapeutiques. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by intense pulmonary vascular remodelling affecting mainly the muscular pulmonary arteries and leading to increased pulmonary vascular resistance. When it occurs in the absence of associated conditions, PAH is regarded as idiopathic (iPAH). PAH represents a panvasculopathy in which each cell type constituting the vascular wall (endothelial cells, smooth muscle cells, fibroblast) plays a specific role. The aims of this work were to explore the implication of various pathways in the initiation or the progression of the disease. The various studies were carried out using pulmonary artery smooth muscle cells (PASMC) and pulmonary endothelial cells (PEC) obtained during lung transplantation from patients with refractory PAH.Former studies have emphasized the major role of serotonin (5-HT) in the process of pulmonary vascular remodelling in iPAH. In a first study, we studied the respective role of 5-HT, the 5-HT transporter (5-HTT) and several 5-HT receptors (5-HT1B, 5-HT2A and 5-HT2B) on PASMC proliferation in cells from patients with PH associated with various conditions. The results of this first study showed that 5-HTT overexpression in PASMC is a common pathogenic mechanism in various forms of PH.Inflammatory cytokines may affect pulmonary vascular remodelling in iPAH. Indeed, iPAH frequently reveals inflammatory infiltrates corresponding to macrophages, lymphocytes and dendritic cells in the range of plexiform lesions as well as in other vascular lesions. The mechanisms underlying pulmonary vessel infiltration by monocytes / macrophages are unclear and the role for inflammatory cells in pulmonary vascular remodeling remains to be elucidated. This second study showed that iPAH is associated with an overexpression of CCL2. PEC are a major source of CCL2, which behaves as chemoattractant for circulating inflammatory cells and as growth factor for PASMC.Germline mutations of bone morphogenetic protein (BMP) receptor type 2 (BMPR-2), a member of the transforming growth factor (TGF)-β receptor family, have been reported in nearly 70% of patients with the heritable form of the disease (hPAH), and in 10–30% of patients with sporadic iPAH. In a third study, we evaluated the functional consequences of BMPR-2 mutations on the endothelin 1 (ET-1) pathway which represents one of the therapeutic targets on PAH. The results of this third study showed that iPAH and hPAH were associated with a similar overexpression of ET-1. In contrast, ETA receptor mRNA levels which were increased in PASMC from patients with iPAH and hPAH compared to controls were much higher in hPAH than in iPAH cells. Consequently, the growth promoting effect of ET1 on PASMC was higher in PASMC from patients with iPAH, and was markedly elevated in PASMC from patients with hPAH. No changes in ETB receptor mRNA levels could be detected in PASMC from patients with iPAH or hPAH in comparison with controls.These results reveal that vasoactive factors (ET-1, 5-HT) and inflammatory factors play a determining role in the pathophysiology of PAH and could represent new therapeutic targets.

Les pathologies vasculaires provoquent un remodelage de la paroi artérielle pouvant entraîner une modification de sa rigidité et de son comportement mécanique. L’objectif de cette thèse est de proposer des méthodes de caractérisation mécanique permettant d’identifier les changements de propriétés mécaniques artérielles dans le cadre de deux situations pathologiques : l’anévrysme de l’aorte abdominale (AAA) et l’hypertension artérielle (HTA). La première étude a consisté à évaluer in vitro les modifications de fonctionnalité de l’artère dans le cas d’un AAA obtenu par le modèle de xénogreffe chez le rat qui permet de reproduire certains aspects de la pathologie humaine et qui est utilisé pour la mise au point de thérapies cellulaires. Une analyse des variations régionales des propriétés mécaniques du tissu anévrysmal a d’abord été menée en effectuant des tests de traction sur anneaux d’AAA. Des tests d’extension-inflation ont ensuite été réalisés sur la structure vasculaire pour des conditions de chargement reproduisant celles observées in vivo. Dans chacun des cas, une méthode inverse couplée à un modèle numérique par éléments finis a été développée afin d’identifier les paramètres matériaux du tissu vasculaire. Dans la deuxième étude, la rigidité artérielle a été mesurée in vivo sur une population de patients atteints d’HTA et de sujets sains en utilisant deux méthodes non-invasives qui ont été développées et optimisées : l’imagerie ultrarapide de l’onde de pouls et l’élastographie par ondes de cisaillement de la paroi artérielle. Ces deux méthodes s’appuient sur un échographe ultrarapide. La vitesse de l’onde de pouls locale sur un segment de la carotide a ainsi pu être évaluée, ainsi que la vitesse de propagation d’ondes de cisaillement générées dans la paroi à plusieurs instants du cycle cardiaque. Les deux approches in vitro et in vivo ont ainsi permis d’évaluer certains changements de propriétés mécaniques de la paroi artérielle dans des cas pathologiques. Bien que tous les mécanismes biologiques de l’AAA et de l’HTA soient complexes, ce travail permet de contribuer à une meilleure compréhension des pathologies vasculaires pouvant ainsi aider au choix ou au développement de traitements adaptés, tant d’un point de vue pharmacologique que dans le cadre de nouvelles thérapies cellulaires. / Vascular pathologies are generally accompanied by a remodeling of the arterial wall that may lead to modifications of its stiffness and mechanical behavior. The goal of this thesis is to propose methods of mechanical characterization allowing to detect the changes in arterial mechanical properties in the case of two pathologies: abdominal aortic aneurysm (AAA) and arterial hypertension (HTA). The first study consisted in evaluating in vitro the arterial functional modifications in the case of an AAA obtained by the rat xenograft model which reproduces several biological features of the human pathology and is used to develop cell therapies. First, the assessment of regional variations in mechanical properties of aneurysmal tissue was conducted by carrying out traction tests on rings from AAAs. Then, extension-inflation tests were conducted on the vascular structure for loading conditions replicating those observed in vivo. In each case, an inverse method associated with a numerical finite element model was developed to identify the material parameters of vascular tissue. In the second study, arterial stiffness was measured in vivo for a population of hypertensive patients and healthy subjects using two non-invasive methods which were developed and optimized: ultrafast imaging of the pulse wave and shear wave elastography of the arterial wall. These two methods are based on an ultrafast ultrasound scanner. Thus the local pulse wave velocity on a segment of the carotid artery was assessed, as well as the propagation speed of shear waves created in the arterial wall at several moments during the cardiac cycle. Both in vitro and in vivo approaches enabled to evaluate some changes in mechanical properties of the arterial wall in pathological cases. Although all the biological mechanisms of AAA and HTA are complex, this work provides a contribution to a better understanding of vascular pathologies and can thereby assist in the choice or development of adapted treatments, from both a pharmacological point of view, and within the context of new cell therapies.

A. INTRODUCTION<p>A.1. The sympathetic nervous system.<p>A.1.1. General considerations and historical perspective.<p>A.1.1.1. Historical perspective<p>A.1.1.2. Reflex regulation of the autonomic nervous system<p>A.1.1.3. Central control of the autonomic nervous system<p>A.1.1.4. Sympathetic and parasympathetic components of the autonomic<p>nervous system<p>A.1.1.5. Organisation of the sympathetic nervous system<p>A.1.1.6. Functions of the sympathetic nervous system<p>A.1.1.7. Neurotransmitters of the sympathetic nervous system<p>A.1.1.8. Neurotransmitter secretion at effectors organ synapse<p>A.1.1.9. Adrenoreceptors<p>A.1.2. Control mechanisms<p>A.1.2.1. Aortic arch and carotid baroreceptors<p>A.1.2.2. Low pressure baroreceptors<p>A.1.2.3. Chemoreceptors<p>A.1.2.4. Effects of exercise on sympathetic nervous system activation<p>A.1.2.5. Effects of left ventricular dysfunction on sympathetic nervous<p>system activation<p>A.1.2.6. Effects of right ventricular dysfunction and heart<p>transplantation on sympathetic nervous system activity<p>A.2. Methodological considerations.<p>A.2.1. Assessment of sympathetic activity in humans<p>A.2.2. Circulating catecholamines<p>A.2.3. Microneurography<p>A.3. Ergospirometry<p>A.3.1. Several aspects of physiology of exercise<p>A.3.2. Principles of exercise testing<p>A.3.3. Exercise ventilation<p>A.4. Assessment of chemoreceptor regulation in humans<p>A.4.1. Peripheral chemoreceptor inhibition<p>A.4.2. Peripheral and central chemoreceptor activation<p>A.5. Brief summary of still unresolved questions<p>A.5.1. Pulmonary arterial hypertension<p>A.5.2. Heart transplantation<p>B. SYMPATHETIC CONTROL IN PULMONARY ARTERIAL HYPERTENSION<p>B.1. Hypothesis tested<p>B.2. Study populations<p>B.2.1. Study investigating sympathetic activity in PAH patients<p>B.2.2. Study investigating the effects of atrial septostomy on MSNA in PAH<p>patients<p>B.3. Material, methods and study protocols<p>B.3.1. Particular measurements in the study investigating sympathetic activity<p>in PAH patients<p>B.3.2. Particular measurements in the study investigating effects of atrial<p>septostomy on MSNA in PAH patients<p>B.4. Sympathetic nervous activity in PAH and effects of disease severity<p>B.5. Effects of chemoreflex activation<p>B.6. Effects of atrial septostomy<p>C. SYMPATHETIC CONTROL AFTER HEART TRANSPLANTATION<p>C.1. Hypothesis tested<p>C.2. Patient population<p>C.3. Material and methods<p>C.4. Effects of chemoreflex activation on sympathetic activity and blood pressure<p>C.5. Effects of chemoreflex activation on exercise intolerance<p>D. DISCUSSION<p>D.1. Sympathetic nervous system activation in patients with pulmonary arterial<p>hypertension<p>D.2. Effects of atrial septostomy on sympathetic nervous system activation<p>D.3. Chemoreceptors in heart transplant recipients<p>D.3.1. Peripheral chemoreceptors deactivation<p>D.3.2. Peripheral and central chemoreceptors sensitivity<p>E. CONCLUSIONS<p>F. REFERENCE LIST<p>G. ANNEXES<p>G.1. Publications<p>G.1.1. Velez-Roa and Ciarka et al, Increased sympathetic nerve activity in<p>pulmonary artery hypertension, Circulation. 2004 Sep 7;110(10):1308-<p>12.<p>G.1.2. Ciarka et al, Atrial septostomy decreases sympathetic overactivity in<p>pulmonary arterial hypertension, Chest. 2007 Jun;131(6):1831-7.<p>G.1.3. Ciarka et al, Effects of peripheral chemoreceptors deactivation on<p>sympathetic activity in heart transplant recipients. Hypertension. 2005<p>May;45(5):894-900.<p>G.1.4. Ciarka et al, Increased peripheral chemoreceptors sensitivity and<p>exercise ventilation in heart transplant recipients. Circulation. 2006 Jan<p>17;113(2):252-7.<p>G.2. Annexe thesis title.<p>G.3. Brief summary in French of described research / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished