Th.--Méd.--Reims, 1977. N°: 24.

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

Thèse de doctorat : Sciences de la vie : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Pagination : 322 f. Bibliogr. f. 214-268.

Au cours de l'arthrose (OA), une différenciation hypertrophique des chondrocytes, une minéralisation du cartilage, une angiogenèse ostéochondrale et un remodelage de l'os sous-chondral sont observés dans l'articulation. L'angiogenèse ostéochondrale pourrait être impliquée dans l'OA mais les mécanismes moléculaires qui la gouvernent restent inconnus. Nous supposons qu'au cours de l'OA, la différenciation hypertrophique des chondrocytes jouerait un rôle clé dans le remodelage de la jonction ostéochondrale et notamment dans l'angiogenèse à travers un déséquilibre entre la production de facteurs angiogéniques et angiostatiques. Un lien entre la différenciation hypertrophique, la vascularisation ostéochondrale et la progression de l'OA a été confirmé dans des cartilages humains. Le potentiel angiogénique des chondrocytes hypertrophiques a été étudié dans un modèle de différenciation hypertrophique de chondrocytes articulaires murins en culture primaire. Les chondrocytes articulaires expriment les marqueurs chondrocytaires (Sox9, Acan, Col2a1), tandis que l'expression des marqueurs de l'hypertrophie (Runx2, OC, Osx) augmente avec la différenciation hypertrophique. Les chondrocytes hypertrophiques sont capables de minéraliser leur matrice. L'expression/production de facteurs angiogéniques (VEGF, bFGF¿) augmentent avec la différenciation hypertrophique alors que celles des facteurs angiostatiques (TSP-1...) diminuent. Une analyse microarray a été réalisée afin d'identifier des cibles innovantes. La différenciation hypertrophique des chondrocytes pourrait participer aux mécanismes physiopathologiques de l'OA en favorisant la vascularisation et la dégradation du cartilage articulaire / Osteochondral angiogenesis is an important step in the remodeling of the cartilage/subchondral bone junction in osteoarthritis (OA). Cellular and molecular stimuli of this angiogenesis are largely unknown. We hypothesize that osteochondral angiogenesis in OA is controlled by hypertrophic chondrocyte differentiation, as it occurs during development and growth (endochondral ossification process). Chondrocyte hypertrophy is detected by osteocalcin immunostaining in human OA knee tissues. OA is evaluated by modified Mankin score and osteochondral angiogenesis by the vascular channels number reaching the articular cartilage. An original model of hypertrophic differentiation of mouse articular chondrocytes in primary culture has been developed in order to study the angiogenic potential of hypertrophic chondrocytes compared to articular ones. Hypertrophic chondrocytes and osteochondral angiogenesis are positively correlated and linked to OA progression. The expression of chondrocyte markers (Sox9, Acan, Col2a1) decreases with hypertrophic differentiation in vitro, whereas Runx2, Osteocalcin and Osterix mRNAs levels significantly increase. Hypertrophic chondrocytes are characterized by strong matrix calcifications. Hypertrophic differentiation stimulates the angiogenic factors expression (VEGF, bFGF…) whereas angiostatic factors (TSP-1, chondromodulin 1…) undergo a decreased expression level. A microarray analysis has been realized in order to identify innovative molecular targets. These results suggest a key role of chondrocyte hypertrophy in osteochondral angiogenesis and thus in the remodeling of the cartilage/subchondral bone junction in OA, leading to cartilage degradation.

Durant le développement myocardique, les cardiomyocytes s'allongent et se connectent entre eux grâce à une structure spécialisée, le disque intercalaire. Cette organisation des cardiomyocytes est essentielle pour le couplage mécanique et la conduction électrique. Un des éléments responsables de l'insuffisance cardiaque est la perturbation de ces sites de contact intercellulaire. Actuellement, aucun facteur n'est connu pour coordonner l'organisation polarisée des cardiomyocytes. Ici, nous présentons une augmentation importante de Pdzrn3 dans des cardiomyopathies hypertrophiques humaines et dans des myocardes murins, corrélée à une perte de l'élongation polarisée des cardiomyocytes. De plus la délétion spécifique intramyocardique de l'expression de Pdzrn3, dans un modèle murin, protège de la survenue d'une insuffisance cardiaque secondaire à une cardiomyopathie hypertrophique. Nos résultats révèlent une nouvelle voie de signalisation qui contrôle un programme génétique essentiel pour le développement myocardique, le maintien de la géométrie et de la fonction contractile des cardiomyocytes. Cette voie de signalisation implique PDZRN3 et cette molécule constitue une cible thérapeutique potentielle pour la protection de l’insuffisance cardiaque chez l’homme. / During heart maturation, individual cardiomyocytes stretch out and connect some with the others via their extremities by intercalated disk protein complexes. This planar and directionnel organization of the myocyte sis crucial for the machanical coupling and the anisotropic conduction of the electric signal in the heart. One of the hallmarks of heart failure concerns alterations in the contact sites between cardiomyocytes. Yet no factors on its own is known to coordinate cardiomyocyte polarized organization. Here we reported enhanced levels of Pdzrn3 in the diseased hypertrophic human and mouse myocardium, correlated with the loss of cardiomyocyte polarized elongation. Furthermore, mouse cardiac Pdzrn3 deficiency protected against heart failure in a mouse model of hypertrophic cardiomyopathy. Our results reveal a novel signaling that controls a genetic program essential for heart maturation and for maintain of cardiomyocyte overall geometry and contractile function and implicates PDZRN3 as a potential therapeutic target for human heart failure protection.

L'objectif de ce travail de recherche est le développement, la mise au point et la validation d'une méthode de spectroscopie multi-modalités en diffusion élastique et autofluorescence pour caractériser des tissus cutanés cicatriciels hypertrophiques in vivo. Ces travaux sont reposés sur trois axes. La première partie des travaux présente l'instrumentation : développement d'un système spectroscopique qui permet de réaliser des mesures de multimodalités in vivo de manière automatique et efficace. Des procédures métrologiques sont mise en place pour caractériser le système développé et assurer la repétabilité les résultats de mesure. La deuxième partie présente une étude préclinique. Un modèle animal et un protocole expérimental ont été mises en place pour créer des cicatrices hypertrophiques sur lesquelles nous pouvons recueillir des spectres à analyser. La troisième partie porte sur la classification des spectres obtenus. Elle propose des méthodes algorithmiques pour débruiter et corriger les spectres mesurés, pour extraire automatiquement des caractéristiques spectrales interprétables et pour sélectionner un sous-ensemble de caractéristiques "optimales" en vue d'une classification efficace. Les résultats de classification réalisée respectivement par trois méthodes (k-ppv, ADL et RNA) montrent que la faisabilité d'utiliser la spectroscopie bimodale pour la caractérisation de ce type de lésion cutané. Par ailleurs, les caractéristiques sélectionnées par notre méthode montrent que la cicatrisation hypertrophique implique un changement de structure tissulaire et une variation de concentration de porphyrine

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

Introduction : Le diagnostic de cardiomyopathie hypertrophique (CMH) est difficile chez l’athlète. En effet, le remodelage physiologique induit par l’entraînement physique intense entraîne des modifications électriques et morphologiques qui peuvent mimer une cardiomyopathie. Or il est indispensable de poser le diagnostic de cardiomyopathie avec certitude chez un athlète. Ne pas contre-indiquer un athlète avec une cardiomyopathie l’expose à un risque de mort subite, mais poser un diagnostic par excès l’expose à de lourdes répercussions tant professionnelles que sociales. Méthodes : (1) Nous avons cherché à améliorer les critères ECG actuels de détection de cardiomyopathie chez l’athlète à partir d’une cohorte multicentrique d’athlètes et de CMH. (2) Nous avons cherché à déterminer quel bilan complémentaire réaliser en cas d’anomalie ECG par un suivi longitudinal d’athlètes avec ondes T négatives. (3) Nous avons essayé de mieux caractériser le phénotype des athlètes atteints de CMH par rapport aux CMH sédentaires dans une cohorte multicentrique. (4) Nous avons tenté de déterminer si l’utilisation des nouvelles techniques d’imagerie de déformation myocardique permettait d’améliorer la pertinence diagnostique et pronostique en cas de CMH dans une cohorte de CMH et d’athlètes rennais. Résultats : Nous avons proposé une nouvelle classification ECG permettant de mieux identifier les athlètes avec modifications ECG non pathologiques sans diminuer pour autant la capacité à détecter les CMH. En cas d’ondes T négatives chez l’athlète, nous avons démontré qu’il était indispensable de réaliser une IRM myocardique. En effet l’échocardiographie peut être prise en défaut dans près de 35% des cas. Néanmoins, les critères diagnostiques actuels de CMH peuvent être pris en défaut; en effet les athlètes avec une CMH ont un phénotype différent des CMH sédentaires avec une meilleure fonction systolique, notamment longitudinale, et diastolique. L’évaluation de la fonction longitudinale à l’effort et l’évaluation de la dispersion mécanique sont des paramètres qui semblent prometteurs en terme de diagnostic. En effet l’altération la fonction longitudinale semble être en lien avec la fibrose myocardique. L’échocardiographie d’effort, notamment la présence d’une insuffisance mitrale à l’effort, semble être un facteur pronostic important dans les CMH. Conclusions : les travaux réalisés ont permis de développer des outils pour mieux différencier une hypertrophie ventriculaire gauche (HVG) pathologique d’une HVG physiologique mais également pour mieux caractériser cette HVG et déterminer avec plus de précision le pronostic des CMH . / Introduction: the diagnosis of hypertrophic cardiomyopathy (HCM) in athlete is difficult. Indeed, intense sports practice induces an electrical and morphological physiological remodeling which can be difficult to differentiate from the changes induced in pathology. However, it is essential to diagnose an athlete with a cardiomyopathy. Indeed, in case of underlying cardiomyopathy the athlete will be at risk of sudden cardiac death, but an excessive over diagnosis has strong professional and social consequences. Methods: (1) we have tried to improve the ECG criteria’s, which enable the differentiation between ECG changes induced by exercise and the ECG changes induced by an underlying cardiomyopathy. (2) We tried to define the best investigation algorithm in case of abnormal ECG changes in athletes. (3) We tried to improve the characterization of the phenotype of athletes with HCM as compared to sedentary HCM. (4) We tried to investigate if the use of new imaging technics, i.e. speckle tracking, might improve the diagnostic accuracy and enable a better prognostic evaluation in HCM. Results: We have proposed a new classification of ECG in athletes enabling to decrease the rate of false positive ECG in athletes without decreasing its diagnostic accuracy in HCM. In case of pathological T wave inversion (PTWI) in athletes, we demonstrated that a CMR is mandatory, as echocardiography missed a diagnosis of pathology in 35% of PTWI athletes. Nevertheless, the diagnosis of HCM with current criteria’s of HCM can be challenging. Indeed, HCM athletes have a different phenotype from HCM sedentary, with a better systolic and diastolic function; they also have a better longitudinal function. The assessment of longitudinal function during exercise and mechanical dispersion are promising tool for the diagnosis of HCM in athletes. Indeed, the alteration of longitudinal strain is related to myocardial fibrosis. Exercise echocardiography, i.e. exercise mitral insufficiency, seems to be a prognostic factor in HCM patients. Conclusions: Ours results enabled to develop tools which might help to better differentiate pathological and physiological left ventricular hypertrophy (LVH); but also to better characterize LVH and the prognosis in HCM patients.

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

La grossesse induit de profonds changements hémodynamiques et métaboliques de l’organisme maternel qui ont des conséquences sur le cœur. L’adaptation du cœur à cette condition physiologique nécessite un remodelage de sa structure et par conséquent des ajustements de sa fonction. Les mécanismes responsables de ces adaptations sont en grande partie inconnus. Cependant, ces connaissances sont essentielles pour la compréhension des complications cardiovasculaires, telle que l’hypertension gestationnelle (HG), qui constituent un risque pour la santé de la mère et du fœtus. Afin de caractériser les adaptations du cœur lors de la grossesse, l’originalité de notre approche expérimentale consistait à étudier le remodelage à l’échelle des cardiomyocytes du ventricule gauche. Ainsi, notre premier objectif était de déterminer les modifications structurales et fonctionnelles des cardiomyocytes chez la rate en vue d’identifier les altérations lors de l’HG. Chez les rates gestantes, le remodelage structural des cardiomyocytes se caractérise par une hypertrophie cellulaire avec une augmentation proportionnelle des dimensions. L’HG a été induite par un supplément sodique (0.9% NaCl) dans la diète. L’inadaptation structurale lors de l’HG se traduit par une diminution du volume cellulaire. L’étude des modifications fonctionnelles a révélé que lors de la gestation le fonctionnement contractile des cellules est dépendant de l’adaptation du métabolisme maternel. En effet, les substrats énergétiques, lactate et pyruvate, induisent une augmentation de la contractilité des cardiomyocytes. Cet effet est plus faible dans les cellules des rates hypertendues, ce qui suggère des anomalies du couplage excitation-contraction, dans lequel les courants calciques de type L (ICa-L) jouent un rôle important. Paradoxalement, le lactate et le pyruvate ont induit une augmentation de la densité des courants ICa-L seulement chez les rates hypertendues. Le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) est connu pour son implication dans le remodelage structuro-fonctionnel du cœur dans les conditions pathologiques mais pas dans celui induit par la grossesse. Notre deuxième objectif était donc de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la morphologie et de la contractilité des cardiomyocytes. Des rates gestantes ont été traitées avec le canrénoate de potassium (20 mg/kg/jr), un antagoniste des RM. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche l’hypertrophie cellulaire. De plus, l’inhibition des RM bloque l’effet du lactate et du pyruvate sur la contractilité. Chez la femme, la grossesse est associée à des changements des propriétés électriques du cœur. Sur l’électrocardiogramme, l’intervalle QTc est plus long, témoignant de la prolongation de la repolarisation. Les mécanismes régulant cette adaptation restent encore inconnus. Ainsi, notre troisième objectif était de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la repolarisation. Chez la rate gestante, l’intervalle QTc est prolongé ce qui est corroboré par la diminution des courants potassiques Ito et IK1. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche la prolongation de l’intervalle QTc et la diminution des courants Ito. Les travaux exposés dans cette thèse apportent une vision plus précise du remodelage cardiaque induit par la grossesse, qui est permise par l’étude à l’échelle cellulaire. Nos résultats montrent que lors de la gestation et de l’HG les cardiomyocytes subissent des remodelages morphologiques contrastés. Notre étude a aussi révélé que lors de la gestation, la fonction contractile est tributaire des adaptations métaboliques et que cette relation est altérée lors de l’HG. Nos travaux montrent que la régulation de ces adaptations gestationnelles fait intervenir le RM au niveau de la morphologie, de la relation métabolisme/fonctionnement contractile et de la repolarisation. En faisant avancer les connaissances sur l’hypertrophie de la grossesse, ces travaux vont permettre d’améliorer la compréhension des complications cardiovasculaires gestationnelles. / Pregnancy is characterized by marked hemodynamic and metabolic changes, which have consequences on the heart. The adaptation of the heart to this physiological situation requires a remodeling of its structure, and consequently functioning adjustments. Mechanisms responsible for these adaptations are largely unknown. However, this knowledge is essential for the understanding of cardiovascular complications, such as gestational hypertension (GH), which represents a risk for the mother and the fœtus. To characterize cardiac adaptations to pregnancy, our experimental approach consisted in studying this remodelling at the level of left ventricle cardiomyocytes. Therefore, our first objective was to determine structural and functional modifications of cardiomyocytes in pregnant rats to be able to identify their variations in GH. In pregnant rats, structural remodelling of cardiomyocytes was characterized by a proportional volume expansion. GH was induced by a high sodium supplement (0.9% NaCl). In hypertensive rats, we observe significant cell volume shrinkage. The study of functional modifications elicited a strong relationship between metabolic adaptations and cell contractility. According to our results, in pregnant rats cardiomyocyte contractility was increased in presence of energy substrates lactate and pyruvate. This effect was weaker in the cells from hypertensive rats. This suggested modifications of the excitation-contraction coupling, in which L-type calcium currents (ICa-L) play an important role. Unexpectedly, lactate and pyruvate induced a significant increase in ICa-L only in hypertensive rats. In pathological conditions, mineralocorticoid receptors (MR) have been shown to mediate structural as well as functional remodelling of the heart. Our study is the first to investigate MR involvement in cardiac remodelling during pregnancy. Thus, our second objective was to determine MR involvement in cardiomyocyte remodelling. For this study, pregnant rats were treated with potassium canrenoate of (20 mg / kg / day), a MR antagonist. Our results revealed that MR inhibition during the pregnancy elicited a significant decrease of cell volume. MR inhibition has also affected metabolism and cellular functioning relationship. Indeed, plasma concentration of lactate was lower, which was in correlation with its blunted effect on cell contractility. In women, pregnancy-induced hypertrophy is associated with changes in electrical properties of the heart. Indeed, repolarisation is prolonged, which is characterised by a longer duration of QTc interval on the electrocardiogram. Regulation mechanisms involved in this adaptation are still largely unknown. Our third objective was therefore to determine the role of MR in the adaptation of repolarisation to pregnancy. Pregnancy induced a prolongation in QTc interval, which correlates with a decrease in potassium currents Ito and IK1. MR inhibition prevented QTc interval prolongation and the lowering of Ito. Our study gives a new insight of pregnancy-induced cardiac hypertrophy, which is provided by investigations at the cellular level. Our results demonstrate that pregnancy and GH are characterised by opposite remodellings. Moreover, in pregnancy the contractile function is dependent on metabolic adaptations. This is all the more glaring in GH as metabolic alterations induced modifications of electric properties to maintain contractile functioning. Furthermore, our work reveals MR involvement in the regulation of morphology, metabolism/contractility relationship, and repolarisation. By improving the knowledge of hypertrophy during pregnancy, this work contributes to improve the understanding of pregnancy-induced cardiac complications.