L’hypertension pulmonaire post-embolique (HP-PE) est une maladie rare liée à la persistance etl’organisation fibreuse de caillots au sein des artères pulmonaires. Son évolution spontanée se fait versle décès du patient par insuffisance cardiaque droite. La thrombo-endartériectomie pulmonaire est leseul traitement curatif de cette maladie avec une mortalité post-opératoire immédiate de l’ordre de 3 à5%. Les principaux facteurs de risque de mortalité post-opératoire sont la valeur élevée des résistancespulmonaires totales (RPT) préopératoires et surtout l’inadéquation entre l’obstruction vasculaireproximale et la valeur des RPT. Des RPT anormalement élevées par rapport à l’obstruction du litartériel pulmonaire augmentent les risques opératoires. Cette inadéquation témoigne de l’existenced’une vasculopathie dans les territoires non obstrués similaire à celle retrouvée dans les HPidiopathiques. L’élévation des RPT dans l’HP-PE serait donc secondaire à une obstruction vasculairepulmonaire proximale par du thrombus organisé et à un remodelage vasculaire pulmonaire distal dansles zones non obstruées. Cette hypothèse du « double compartiment vasculaire pulmonaire » (territoireobstrué / territoire non obstrué) pourrait être la clé de la compréhension de la maladie.Nous avons développé un modèle d’hyperdébit pulmonaire chez le cochon afin de modéliser lecompartiment vasculaire pulmonaire non obstrué soumis à une redistribution du débit cardiaque. Nousavons démontré que l’hyperdébit pulmonaire provoquait des lésions microvasculaires pulmonaires àtype d’épaississement de la média tel qu’on peut voir dans l’Hypertension artérielle pulmonaire. Nousavons montré le rôle clef de l’Endothéline-1(ET-1) et de l’Angiopoiétine-1 dans la formation de ceslésions. Ces mêmes lésions microvasculaires régressaient progressivement après l’arrêt de l’hyperdébitpulmonaire pouvant expliquer la poursuite de l’amélioration des données hémodynamique des patientsopérés à distance de l’intervention. L’inhibition de ET-1 a permis d’accélérer la régression de lavasculopathie par hyperdébit soulignant l’intérêt de ET-1 comme cible thérapeutique chez les patientsayant une vasculopathie pulmonaire distale prédominante.La pathologie microvasculaire de l’HP-PE ne se résume pas à la vasculopathie distale des territoires nonobstrués mais englobe aussi la vasculopathie dite post-obstructive en aval de l’obstruction artériellepulmonaire associant un épaississement des artérioles pulmonaires identique à celui provoqué parl’hyperdébit et une hypervascularisation systémique de suppléance. Enfin, nous avons mis au point unmodèle animal d’HP-PE regroupant au sein d’un même poumon les lésions microvasculairespulmonaires post-obstructive et d’hyperdébit. Ce modèle va nous permettre d’étudier le remodelage duventricule droit pour rechercher les mécanismes d’apparition de l’insuffisance cardiaque dans l’HP-PE / Résumé anglais manquant

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une pathologie affectant les artères pulmonaires distales, qui s’obstruent progressivement. Cette obstruction est à l’origine d’une augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire et de la pression artérielle pulmonaire qui entrainent alors une hypertrophie ventriculaire droite, puis une défaillance cardiaque droite, dont la majorité des patients HTAP décèdent. Les traitements restent inefficaces pour améliorer la survie des patients. L’obstruction des artères pulmonaires est principalement due à la prolifération et une résistance à l’apoptose des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP). Ce phénotype n’est pas sans rappeler un phénotype cancéreux. D’ailleurs, le laboratoire a montré qu’un facteur connu pour être surexprimé dans le phénotype cancéreux, NFATc2, est aussi impliqué dans l’HTAP. Ce facteur joue en effet un rôle dans la prolifération et dans la résistance à l’apoptose, en régulant le taux de calcium intracellulaire, le courant potassique (prolifération) et le potentiel de membrane mitochondrial (résistance à l’apoptose). Des travaux plus récents ont également montré le rôle de STAT3 dans l’implication de la surexpression de NFATc2. Nous avons montré dans le chapitre 2 que la molécule d’origine végétale plumbagin (PLB), connue comme étant un inhibiteur de la voie STAT3 dans certaines lignées cellulaires cancéreuses, permet d’inhiber l’augmentation de l’expression et de l’activation de STAT3 des CMLAP. Cette inhibition entraine également la diminution de l’expression et de l’activation de NFATc2, une diminution de la prolifération et de la résistance à l’apoptose. Les mêmes résultats ont pu être répétés sur 2 modèles différents d’HTAP (monocrotaline -MCT- et SUGEN 5416+hypoxie). En effet, le traitement au PLB per os permet de prévenir (MCT) et de renverser (MCT et SU5416) l’HTAP, en diminuant la prolifération et la résistance à l’apoptose. Durant ces travaux de doctorat, j’ai ainsi pu mettre en évidence que le ciblage de la voie STAT3/NFATc2 par le PLB pourrait grandement bénéficier aux patients souffrant d’HTAP de par son effet sur la prolifération, la résistance à l’apoptose et probablement aussi par l’inhibition de l’effet Warburg dans les CMLAP de patients HTAP ainsi que dans 2 modèles pertinents d’HTAP, en prévention et en réversion. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a disease affecting distal pulmonary arteries, which progressively display obstruction. This obstruction is due to the increase of vascular pulmonary resistance and pulmonary arterial hypertension, which thus lead to a right ventricular dysfunction and then to a right heart failure from which most of the patients die. Treatments are still inefficient to improve patients’ outcome. Pulmonary arteries’ obstruction is mainly due to the proliferation and the apoptosis resistance of the pulmonary arteries smooth muscle cells (PASMC), reminding cancer phenotype. Interestingly, the laboratory has demonstrated that NFATc2, a well known overexpressed transcription factor in cancer, is involved in pulmonary arterial hypertension as well. This factor is involved in both proliferation and apoptosis resistance by regulating intracellular calcium rate, potassium current (proliferation) and mitochondrial membrane potential (apoptosis resistance). Earlier results showed that STAT3 is responsible for the overexpression of NFATc2. In Chapter 2, we demonstrated that the vegetal molecule plumbagin (PLB) inhibits STAT3 pathway overexpression and over-activation in PASMC. This inhibition leads to the decrease of the overexpression and over-activation of NFATc2, a proliferation and apoptosis resistance decrease. The same experiments were done in 2 different models of PAH, (monocrotaline –MCT- and SUGEN 5416+hypoxie). Indeed, per os PLB treatment prevents (MCT) and reverses (MCT and SU5416) PAH, by decreasing the proliferation and the apoptosis resistance. During my doctorate work, I was able to highlight that targeting STAT3/NFATc2 by PLB could greatly benefit to PAH patients, by its action on proliferation, apoptosis resistance and probably on the Warburg effect in the human PASMC as well as in 2 relevant PAH animal models, in prevention and reversion.

Nos investigations avaient pour but premier d'identifier une nouvelle cible thérapeutique potentielle en Hypertension Artérielle Pulmonaire (HTAP) impliquée dans le remodelage vasculaire des cellules musculaires lisses (CML) au niveau des artères pulmonaires (AP). Ces recherches ont révélé que l'inhibition de Aurora Kinase B (AURKB) dans les Cellules musculaires lisses d'artères pulmonaires (CMLAP) d'HTAP entraîne une perturbation du cycle cellulaire avec un blocage en phase G2/M, une induction de la mort cellulaire programmée, et une modification significative de leur signature génétique. Ces observations suggèrent un rôle crucial de AURKB dans le processus de remodelage vasculaire associé à l'HTAP. Encouragés par ces résultats, nous avons évalué l'efficacité thérapeutique de l'inhibition de AURKB in vivo en utilisant le Barasertib, un de ses inhibiteurs spécifiques. Nos expériences précliniques chez l'animal ont démontré que le traitement au Barasertib améliore significativement la dynamique vasculaire dans deux modèles animaux d'HTAP (Monocrotaline et Sugen/Hypoxie), et cette amélioration a été confirmée dans des échantillons de poumons humains, des Precision-cut lung slices (PCLS). De plus, les CMLAP d'HTAP ont développé un phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP) à la suite de différents traitements moléculaires et pharmacologiques. Une approche thérapeutique combinée, associant le Barasertib avec un agent anti-sénescent, l'UC2288, a révélé une amélioration significative du remodelage vasculaire, suggérant une nouvelle stratégie prometteuse pour le traitement de l'HTAP. Nos résultats mettent en lumière AURKB comme une cible thérapeutique potentielle pour l'HTAP et soulignent l'efficacité d'une approche combinée pour réduire le remodelage vasculaire pulmonaire associé à cette pathologie. Ces découvertes ouvrent la voie à de nouvelles perspectives thérapeutiques pour les patients atteints d'HTAP, offrant ainsi un espoir pour améliorer leur qualité de vie et leur pronostic à long terme / The primary objective of our investigation was to identify a potential novel therapeutic target involved in the vascular remodeling of smooth muscle cells with in pulmonary arteries, specifically in Pulmonary Arterial Hypertension (PAH). Our research revealed that inhibiting Aurora Kinase B (AURKB) in PAH smooth muscle cells leads to cell cycle disruption, causing a block at the G2/M phase, induction of programmed cell death, and significant alterations in their genetic profile. These findings highlight the crucial role of AURKB in the vascular remodeling process associated with PAH. Encouraged by these results, we assessed the therapeutic potential of AURKB inhibition in vivo using Barasertib, a specific inhibitor of this kinase.Our preclinical experiments demonstrated that Barasertib treatment significantly improved vascular dynamics in two animal models of PAH (Monocrotaline and Sugen/Hypoxia). This improvement was further validated in human lung samples using Precision-cut Lung Slices (PCLS). Moreover, PAH smooth muscle cells in pulmonary arteries developed a senescence-associated secretory phenotype (SASP) following various molecular and pharmacological treatments. A combined therapeutic approach, using Barasertib together with an anti-senescent agent, UC2288, resulted in a significant reduction of vascular remodeling, suggesting a promising new strategy for PAH treatment.These results identify AURKB as a potential therapeutic target for PAH and underscore the effectiveness of a combined approach in reducing pulmonary vascular remodeling associated with the condition. These discoveries pave the way for innovative therapeutic strategies for PAH patients, offering hope for improved quality of life and long-term prognosis.

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

Thèse de doctorat : Physiopathologie de l'appareil respiratoire et des vaisseaux : Paris 12 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 154-172.

Reproduction de : Thèse d' exercice : Médecine spécialisée : Nancy 1 : 2002. / Thèse : 2002NAN11144. Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 75-84. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

La physiopathologie des hypertensions pulmonaires (HP) reste encore imparfaitement comprise. Plusieurs mécanismes interviennent dans le développement et la progression du remodelage vasculaire pulmonaire. Les perturbations de communications intercellulaires et l’activation de certaines voies de signalisation sont des phénomènes importants contribuant à l’accumulation excessive de cellules au sein de la paroi des petites artères pulmonaires.Par ailleurs, des facteurs génétiques et environnementaux peuvent prédisposer ou faciliter la progression de ce remodelage vasculaire.L’existence de modifications des micro-vaisseaux pulmonaires pré- et post-capillaires et bronchiques dans l’hypertensionn pulmonaire post-embolique et l’hypertension artérielle pulmonaire represente un aspect nouveau de ces deux maladies et permettra d’améliorer sur le long terme la prise en charge de ces patients. Ces altérations vasculaires sont aussi présentes dans deux modèles animaux d’étude d’hypertension pulmonaire, validant la pertinence d’approfondir nos connaissances au travers de ces outils expérimentaux. / The pathophysiology of pulmonary hypertension (PH) remains unclear. Différent mechanisms are involved in the vascular remodeling in PH. The disruption of cellular interactions and the activation of specific signalling pathways contribute to the development and progression of the structural changes in small pulmonary arteries. Moreover, environmental and genetic factors may predispose to this vascular disease.The alterations of pulmonary micro-vessels and of bronchial circulation in chronic thromboembolic disease and in pulmonary arterial hypertension represent a new finding in such diseases, with potential implications in the managment of patients. Pulmonary microvascular changes and bronchial circulation remodeling are also idenfied in selected animal models of PH.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare résultant de l’obstruction progressive des petites artères pulmonaires, via un remodelage de la paroi vasculaire, associée à une vasoconstriction entrainant une hypertrophie puis une défaillance cardiaque droite qui aboutit au décès du patient. Depuis 2013, 10 mutations, dans le gène KCNK3 (codant pour un canal potassique), ont été identifiées chez des patients atteints d’HTAP. Toutes les mutations identifiées entrainent une perte de fonction du canal. De plus, notre équipe a pu démontrer que la perte de KCNK3 est commune à toutes les formes d’HTAP : idiopathique et héritable ainsi qu’expérimentale. Durant ma thèse, mon projet principal a donc été d’étudier l’implication de la dysfonction de KCNK3 dans le développement de l’HTAP. Tout d’abord, nous avons pu démontrer que la perte d’expression/fonction de KCNK3 est également une caractéristique de l’hypertrophie / la dysfonction ventriculaire droite. Par la suite, en caractérisant un modèle unique de rats mutés pour le gène Kcnk3, nous avons pu démontrer que l'inactivation génétique de Kcnk3 chez le rat conduit à une altération vasculaire pulmonaire facilitant ainsi le développement d’une hypertension pulmonaire (HTP). Faisant de ce modèle un nouvel outil permettant de comprendre les mécanismes initiateurs de l’HTP et représenterai un outil pertinent pour développer des cibles thérapeutiques. Pour finir, nous avons montré que le développement d’une HTP due à une insuffisance cardiaque gauche (via une ligature du l’aorte) est facilitée chez nos rats mutés pour Kcnk3. / Pulmonary hypertension (PAH) is a rare disease characterized by a progressive obstruction of small pulmonary arteries, via a remodeling of arteries wall, associated with a vasoconstriction, which induce an hypertrophy of the right ventricle and then a right heart failure. Since 2013, 10 mutations have been identified in KCNK3 (coding for a potassium channel) gene of PAH patients. All mutations induce a loss of function of the channel. In previous work, our team demonstrated a loss of KCNK3 in all PAH forms: idiopathic, heritable and experimental. During my thesis, my project have been to study the involvement of KCNK3 dysfunction in the development of PAH. First, we have demonstrated that loss of KCNK3 function/expression is also a characteristic of right ventricle hypertrophy/dysfunction. Then, in our unique model of Kcnk3-mutated rats, we demonstrated that genetic inactivation of Kcnk3 in rats induce an alteration of lung vasculature facilitating pulmonary hypertension (PH) development. Making this model a new tool to understand mechanisms which induce PH and will eventually allow to develop new therapeutic targets. Finally, the development of a PH, secondary to left heart failure (via aorta stenosis) is facilitated in Kcnk3-mutated rats.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / L’hypertension artérielle pulmonaire (PAH) est une vasculopathie obstructive caractérisée par une oblitération du lumen des artères pulmonaires distales et une augmentation des résistances vasculaires menant à une augmentation des pressions pulmonaires (PAP) et une hypertrophie ventriculaire droite (RVH) compensatrice. Aucun médicament n’est capable à ce jour de stopper le processus, et lorsque l’hypertrophie compensatrice devient insuffisante, le ventricule droit (RV) se dilate et défaille. A l’origine de ce processus se trouve une hyper-prolifération, une résistance à l’apoptose et une augmentation de la motilité des cellules musculaires lisses vasculaires de l’artère pulmonaire (PASMCs), les rendant « pseudo-malignes ». Le laboratoire a précédemment démontré que le facteur de transcription NFAT (Nuclear factor of activated T-cells) est en partie impliqué dans ces désordres cellulaires en provoquant une augmentation des concentrations calciques intracellulaires et stimulant la prolifération ; et une hyperpolarisation du potentiel de membrane mitochondriale (ΔΨm) inhibant ainsi l’apoptose dépendante des mitochondries. Dans le chapitre 2 nous avons démontré pour la première fois dans le réseau vasculaire pulmonaire que le facteur de transcription STAT3 (Signal transducer and activator of transcription 3) est activé et impliqué de façon directe dans la régulation de l’expression de NFAT et de façon indirecte dans son activation via l’oncoprotéine serine/thréonine kinase Pim1 (Provirus integration site for Murine Moloney leukemia virus). L’inhibition de Pim1 in vitro et in vivo (modèle de rat injecté à la monocrotaline) est associée à une diminution de l’activité de NFATc2 et à un retour à un phénotype normal. De plus, les souris déficientes pour le gène Pim1 sont résistantes à une induction de la PAH par hypoxie ou monocrotaline. De plus nous avons démontré que l’expression de Pim1 corrèle avec la sévérité de la maladie dans le modèle expérimental et le modèle humain. Nous avons donc souligné l’intérêt de Pim1 comme cible thérapeutique et outil de diagnostic. Dans le chapitre 3, nous avons mis en évidence l’implication de la plateforme signalétique c-Src (sarcoma Schmidt-Ruppin A-2 viral oncogene homolog)/FAK (Focal adhesion kinase) dans la régulation du phénotype « pseudo malin » en partie par activation de STAT3. L’inhibition de FAK in vitro diminue la prolifération des cellules pathologiques, augmente leur sensibilité a l’apoptose et réduit leur motilité. In vivo, l’inhibition de FAK réduit les pressions pulmonaires et le remodelage vasculaire faisant de FAK une cible thérapeutique intéressante. Dans le chapitre 4 nous proposons finalement une autre option thérapeutique par l’utilisation de la dehydroepiandrosterone. Cette hormone naturelle a précédemment été remarquée comme bénéfique dans le traitement de l’hypertension artérielle pulmonaire de par ses propriétés vasodilatatrices. Nous avons montré ici qu’en inhibant STAT3 la DHEA possède également des propriétés antiprolifératives et que son utilisation clinique est prometteuse. Durant mes travaux de doctorat, j’ai pu donc mettre en évidence l’implication majeure de l’axe Src/FAK/STAT3/Pim1 dans la pathogénèse de l’hypertension artérielle pulmonaire. J’ai pu proposer diverses solutions thérapeutiques qui pourraient apporter de nouvelles issues cliniques plus ou moins rapidement. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is an obstructive vasculopathy characterized by distal pulmonary arteries lumen obliteration and increased vascular resistances, leading to a rise in pulmonary arterial pressure (PAP) and a compensatory right ventricular hypertrophy. Currently available therapies do not permit to reverse the established process and when the hypertrophy become insufficient, the right ventricle dilates and fails. This phenomenon is due to enhanced proliferation, survival and motility of pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs), which acquire a pseudo malignant phenotype. Our group previously described that the transcription factor NFAT (Nuclear factor of activated T-cells) is involved in these cellular disorders by increasing intracellular calcium level and enhancing proliferation; and by hyperpolarizing the mitochondrial membrane potential and decreasing mitochondrial-dependant apoptosis. In the Chapter 2, we demonstrated for the first time in the pulmonary vasculature, that STAT3 (Signal transducer and activator of transcription 3) regulates directly NFATc2 expression and indirectly NFATc2 activity via the oncoprotein serine/threonine kinase Pim1 (Provirus integration site for Murine Moloney leukemia virus). In vitro and in vivo Pim1 inhibition (in the monocrotaline rat model) is associated with decreased NFATc2 activity and reversion of the malignant phenotype. Moreover, Pim1 deficient mice are resistant to monocrotaline or hypoxia-induced PAH. Finally, we demonstrated that Pim1 expression correlates with disease progression both in animal and human model. Thus, we underlined Pim1 as a potent therapeutic target and an interesting diagnosis tool. In the chapter 3, we showed that the signaling hub c-Src (sarcoma Schmidt-Ruppin A-2 viral oncogene homolog)/FAK (Focal adhesion kinase) is implicated in the regulation of the PASMCs pseudo malignant phenotype, in part by activating STAT3. FAK inhibition in vitro decreases PASMCs proliferation, survival and motility. In vivo, FAK inhibition is associated with decreased PAP and decreased vascular remodeling, making FAK as an interesting therapeutic target. In the chapter 4, we suggest dehydroepiandrosterone (DHEA) as another therapeutical option. This natural hormone is known to be beneficial in PAH through their vasodilating properties. We showed here that by inhibiting STAT3 activation, DHEA also has anti-proliferating properties. Therefore, clinical use of DHEA for PAH can be promising. During my PhD studies, I showed the critical implication of the Src/FAK/STAT3/Pim1 in PAH pathogenesis. I contributed to increase the knowledge on PAH pathogenesis and suggested some therapeutical solutions that can be useful to improve patient outcome.