Our lab has recently shown that IL-19 is expressed in angiogenic ECs, opening the possibility for its use as a medicine to increase perfusion in patients with PAD. The first aim of the current study is to show IL-19’s ability to increase perfusion in vivo using C57BL/6 wild type and IL-19 KO mice in the hindlimb ischemia (HLI) model. Wild-type mice injected with 10ng/g/day of rmIL-19 after being subject to hindlimb ischemia showed significantly greater levels of perfusion than PBS injected littermates. Immunohistochemistry of harvested gastrocnemius muscle showed a greater level of capillary density in IL-19 injected mice as well. IL-19-/- mice also showed a slower recovery of perfusion in a ligated limb in addition to less CD31 positive cells in gastrocnemius muscle when compared to C57BL/6 wild type mice. IL-19 -/- mice also showed increased perfusion when injected with rmIL-19. The second aim of the study is to show more precisely if IL-19 increases angiogenesis by increasing angiogenic cytokine production, polarizing macrophage phenotype, or by influencing angiogenic and anti-angiogenic factors. Spleen, serum, and bone marrow derived macrophage (BMDM) from mouse models used in Aim 1 showed increased levels of angiogenic cytokines, decreased anti-angiogenic cytokines, and markers of M2 macrophage polarization when IL-19 was injected i.p. or present genetically. The third aim of the study examines whether or not IL-19 can increase perfusion within an atherosclerotic background. It also addresses whether IL-19 can both simultaneously reduce atherosclerosis and increase perfusion. This aim also uses mice lacking LDLR-/- genes to further evaluate these questions. LDLR-/- mice fed a high fat diet for 12 weeks underwent HLI and had perfusion levels measured using Doppler imaging in addition to four weeks of 10ng/g/day of IL-19 or PBS injections. Upon sacrifice mice also had their aortas harvested and stained for plaque measurement. This experiment seeks to demonstrate if IL-19 can increase perfusion on an atherosclerotic background. Additionally, a second set of experiments addresses if LDLR-/- mice injected with recombinant mouse IL-19 (rmIL-19) or PBS for 16 weeks on a HFD in addition to HLI being performed at week 12 showed decreased levels of plaque and increased levels of hindlimb perfusion. These experiments seek to demonstrate if IL-19 can simultaneously reduce atherosclerosis while increasing perfusion. A third set of experiments attempts to evaluate the hypothesis that double knock out mice (DKO) lacking both LDLR and IL-19 genes will have increased plaque after being fed a HFD for 16 weeks. These aims all support the overall hypothesis that IL-19 can increase angiogenesis while additionally proving to be anti-inflammatory and anti-atherogenic in vivo / Physiology

L’endométriose est une pathologie chronique, bénigne, caractérisée par la présence de tissu endométrial (glande et stroma) en dehors de l’utérus. La forte prévalence de cette maladie, sa symptomatologie invalidante et son coût annuel considérable en font un véritable enjeu de santé publique. Le traitement de l’endométriose comprend un volet chirurgical, potentiellement délabrant, et un volet médical, basé sur des produits anti-gonadotropes en première intention. L’endométriose est d’origine multifactorielle. Sa physiopathologie demeure mal connue. Alors que le reflux menstruel via les trompes semble être le primum movens, plusieurs étapes sont nécessaires à la formation des lésions d’endométriose : l’adhésion et l’implantation des cellules endométriales au mésothélium péritonéal, la prolifération cellulaire soutenue par un phénomène d’angiogenèse et enfin, la réaction inflammatoire. Ces étapes sont dépendantes de facteurs génétiques, immunologiques et environnementaux. L’inflammation joue un rôle clef dans la pathogénie de l’endométriose. Nous avons montré dans un premier temps, à l’aide d’une double approche de PCR quantitative et d’immunohistochimie, la surexpression du récepteur de la LH (LHCGR) dans les tissus endometriosiques ectopiques. A l’aide d’un modèle in vitro, nous avons démontré que la stimulation du LHCGR par l’hCG activait les MAPK (avec une augmentation du rapport pERK/ERK), exerçait une effet prolifératif et enfin, induisait la surexpression de nombreux gènes cibles : CYP19A1, NR5A1, INSL3, VEGFA et PTGS2. Ensuite, nous avons étudié les principaux acteurs de la voie des prostaglandines. Nous avons montré une nette perturbation de cette voie en faveur d’une augmentation de l’inflammation avec une surexpression de la PTGS2 ainsi que des récepteurs des prostaglandines PTGER2, 3 et 4 dans l’endomètre des patientes endométriosiques. Nous avons ensuite étudié la voie des sphingosines en analysant l’expression de ses acteurs clef (SPHK1-2, SGPP1-2, SGPL1, SPHAKAP, S1PR1-5). Nous avons mis en évidence pour la première fois l’existence d’une profonde dérégulation de l’expression des enzymes et des récepteurs de cette voie en faveur d’une diminution du catabolisme du Sphingosine-1phosphate. Cette perturbation est à l’origine de la réaction inflammatoire qui participe à l’entretien de la prolifération et de la croissance des cellules endométriosiques. Dans un deuxième temps, nous avons exploré le retentissement systémique de l’endométriose à l’aide du modèle d’une interleukine pro-inflammatoire et fibrosante, l’IL-33, et de deux interleukines anti-inflammatoires l’IL-19 et l’IL-22. L’IL-33 est significativement plus élevée dans le sérum des patientes endométriosiques en particulier en cas d’endométriose profonde. Nous avons également mis en évidence l’existence d’une corrélation significative avec le nombre et la sévérité des lésions profondes. En opposition, les interleukines anti-inflammatoires IL-19 et IL-22 sont significativement diminuées dans le sérum des patientes endométriosiques. En conclusion, nous avons montré l’existence d’une perturbation des voies inflammatoires : la voie de la PTGS2 et de celle des sphingosines ainsi que le rôle pro-inflammatoire du LCGHR. Nous avons également mis en évidence le déséquilibre de la balance des cytokines systémiques inflammatoires et anti-inflammatoires dans l’endométriose. Ainsi, ces médiateurs de l’inflammation pourraient être considérés comme de potentiels marqueurs évolutifs de l’endométriose. Leur utilisation pourrait permettre d’effectuer un diagnostic plus précoce, et d’envisager de nouvelles thérapeutiques ciblées. / Pas de résumé en anglais

Cardiovascular disease is the leading cause of mortality in the western world. The pro-inflammatory and pro-proliferative etiology of vascular proliferative diseases is well characterized, while much less is known about the mechanisms of anti-inflammatory and anti-proliferative processes. Interleukin-19 (IL-19) is a newly described member of the IL-10 family of anti-inflammatory interleukins, and our group was the first to discover IL-19 expression in activated, synthetic, but not quiescent, contractile human vascular smooth muscle cells (hVSMC). We also found that IL-19 is anti-inflammatory and anti-proliferative for hVSMC. IL-19 is able to reduce the abundance of COX-2, IL-1β, IL-8, and Cyclin D1 transcripts which contain AU-rich elements (ARE) in their 3'-untranslated regions (3'-UTR). IL-19 is able to reduce the abundance of HuR, a stabilizing RNA-binding protein, which we feel provides a mechanism for these effects. The overall goal of this study is to elucidate IL-19's anti-inflammatory and anti-proliferative mechanism(s) in hVSMC in the context of vascular proliferative diseases. This goal has directed our overall hypothesis: IL-19's anti-proliferative and anti-inflammatory effects in hVSMC are mediated, at least in part, by modulation of HuR abundance and translocation, resulting in decreased stability of mRNA transcripts. HuR functions through a translocation mechanism, and IL-19 is able to reduce HuR cytoplasmic abundance. IL-19 also reduces HuR phosphorylation, which is a pre-requisite for HuR translocation, possibly through a PKCα-dependent mechanism. The stability of ARE-containing transcripts is reduced with IL-19 treatment, and reducing HuR expression by siRNA has the same inhibitory effect. VSMC are important mediators in the initiation of atherosclerosis. Oxidized low-density lipoprotein (ox-LDL) is able to induce IL-19 expression in these cells. VSMC are known to express scavenger receptors that take up ox-LDL. IL-19 is able to reduce the uptake of ox-LDL and the abundance of ox-LDL induced LOX-1 and CX-CL16 scavenger receptors. Interestingly, these scavenger receptors also have ARE in their 3'-UTR. IL-19 is able to reduce ox-LDL induced HuR cytoplasmic abundance. HuR knockdown by siRNA reduces the uptake of ox-LDL by hVSMC. These data suggest that IL-19 reduced scavenger receptor abundance may be due to decreased total and cytoplasmic HuR abundance. IL-19 reduces the abundance of ox-LDL induced COX-2 expression. Taken together, these results demonstrate that IL-19 down-regulates vital steps in vascular proliferative disease processes through an HuR-dependent mechanism. / Molecular and Cellular Physiology