Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la principale cause de mortalité en insuffisance rénale chronique (IRC). De nombreuses études ont démontré des associations entre la rigidité aortique, un facteur de risque cardiovasculaire non traditionnel, et un risque élevé de mortalité en IRC. Traditionnellement, la rigidité aortique a toujours été considérée comme une maladie vasculaire d’origine non inflammatoire. Cependant, récemment, dans un modèle animal en IRC avec des calcifications vasculaires, nous avons observé une augmentation de l’expression de l’interleukine-1β (IL-1β), de l’interleukine-6 (IL-6) et du facteur de nécrose tumoral (TNF) dans les calcifications vasculaires de l’aorte. Or, nous proposons que l’inflammation joue un rôle clé dans la physiopathologie de la rigidité aortique en IRC. Les objectifs de ce mémoire sont 1) d’examiner l’impact de l’IL-1β, de l’IL-6 et du TNF sur la rigidité aortique chez des patients en IRC en dialyse, 2) d’évaluer l’effet de l’activation du système immunitaire sur l’évolution de la rigidité aortique après une greffe rénale (KTx) et 3) d’examiner l’impact de l’angiopoïétine-like-2 (ANGPTL2), un nouveau marqueur biologique de vieillissement vasculaire, sur la rigidité aortique après une greffe rénale. D’après nos travaux, l’activation du système immunitaire semble jouer un rôle clé dans la physiologie de la rigidité aortique. Plus spécifiquement, l’IL-6, une cytokine proinflammatoire, est associée à la rigidité aortique chez des patients en dialyse. Par ailleurs, des taux élevés d’IL-6 trois mois après la greffe rénale prédisent une évolution défavorable de la rigidité aortique, suggérant que l’IL-6 est possiblement impliqué dans le remodelage vasculaire des patients greffés. Finalement, l’ANGPTL2 est associé à la rigidité aortique et à la mortalité chez des patients greffés, suggérant que l’ANGPTL2 est impliqué dans le développement des maladies cardiovasculaires en IRC. Ces travaux suggèrent que l’inflammation est potentiellement une cible thérapeutique pour réduire la rigidité aortique menant à la mortalité cardiovasculaire en IRC. / Cardiovascular disease (CVD) is the leading cause of mortality in patients with chronic kidney disease (CKD). Studies have shown an association between aortic stiffness, a nontraditional risk factor, and high mortality rate in CKD patients. Aortic stiffness has always been considered as a non-inflammatory vascular disease. However, recently, using a CKD animal model with pure medial vascular calcification, we have shown an increase expression of interleukin-1β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6) and tumour necrosis factor (TNF) in calcified aortic wall. Therefore, we hypothesized that inflammation might be involved in the physiopathology of aortic stiffness in CKD patients. The aims of this master are 1) to study the impact of IL-1β, IL-6 and TNF on aortic stiffness in CKD patients undergoing dialysis, 2) to examine the effect of the activation of the immune system on the evolution of aortic stiffness after a kidney transplantation (KTx) and 3) to evaluate the impact of angiopoietin-like-2 (ANGPTL2), a novel inflammatory biomarker of vascular aging, on aortic stiffness after KTx. According to our results, the activation of the immune system seems to play a key role in the physiopathology of aortic stiffness. Indeed, IL-6, a pro-inflammatory cytokine, is associated with aortic stiffness in CKD patients undergoing dialysis. Also, increase levels of IL-6 three months after KTx is associated with an unfavourable evolution of aortic stiffness after KTx, suggesting that IL-6 is involved in arterial walls remodeling in kidney transplant recipients. In addition, ANGPTL2 is associated with aortic stiffness and mortality in kidney transplant recipients, suggesting that ANGPTL2 may play a biological role in CKD-related-CVD. Our results suggest that inflammation may represent a novel therapeutic target of CKD-related-CVD.

Introduction : Les maladies cardiovasculaires constituent la principale cause de décès chez les patients atteints de maladie rénale chronique (MRC). Des facteurs de risque non traditionnels tel que la rigidité artérielle pourraient être en partie responsables de la surmortalité cardiovasculaire dans cette population. Il est reconnu que l’activité physique est associée à une rigidité artérielle plus faible chez les sujets sains. Or, l’impact de l’exercice sur la biomécanique des gros troncs artériels en MRC est peu étudié. L’objectif de ce projet est d’évaluer l’effet d’un programme d’entraînement sur la rigidité artérielle chez des patients atteints d’insuffisance rénale chronique (IRC). Méthodes : Treize sujets sédentaires en IRC aux stades 3 et 4 ont été randomisés à un groupe témoin et un groupe avec entraînement de 12 semaines à domicile. Les mesures hémodynamiques ainsi que l’évaluation de l’index d’augmentation (AIx) aortique, de la vélocité de l’onde de pouls (VOP) carotido-radiale (c-r) et carotido-fémorale (c-f) ont été réalisées à 0 et 12 semaines. La pression artérielle pulsée centrale a été obtenue à l’aide de la tonométrie d’aplanation. Résultats : Les deux groupes ont des caractéristiques initiales à l’état basal similaires. Aucune différence significative n’a été décelée dans chacun des groupes suite au suivi de 12 semaines au niveau de la VOPc-r, VOPc-f, AIx aortique et pression pulsée. Conclusion : Le programme d’activité physique à domicile tel qu’administré dans notre étude n’a pas permis de modifier les différents paramètres de la rigidité artérielle et hémodynamiques chez des patients aux stades 3 et 4 de l’IRC. Cette étude pilote a permis d’explorer la faisabilité d’une étude plus importante évaluant le rôle de l’activité physique sur la santé vasculaire des patients en MRC. / Introduction: Cardiovascular diseases are the first cause of mortality in patients with chronic kidney disease (CKD). Non-traditional risk factors like arterial stiffness could be in part responsible for increased mortality in this population. It is known that physical activity is associated with less arterial stiffness in a healthy population. Nonetheless, the effects of physical activity on the biomechanical properties of big arterial vessels in a CKD population are unknown. The objective of this study is to evaluate the effects of a cardiovascular and muscular training program on arterial stiffness in a CKD population. Methods: Thirteen patients in CKD stage 3 and 4 were recruited and randomised in a control group and a group participating to 12 weeks of a home-based training. Measure of hemodynamic properties, aortic augmentation index (Aix), pulse wave velocity (PWV) carotid-femoral (c-f) and carotid-radial (c-r) were realised at baseline and at 12 weeks. Pulse pressure was obtained by applanation tonometry. Results : Baseline characteristics in both groups are similar. No significant differences were present neither in control group nor in training group regarding hemodynamic, VOPc-r, VOPc-f, aortic Aix and pulse pressure measures. Conclusion: Our study of a home-based training program on hemodynamic measures and arterial stiffness markers failed to demonstrate any change in CKD patients. This pilot study demonstrates the feasibility of a study evaluating the effects of physical activity on vascular health in patients with CKD.

Résumé Les plaquettes jouent un rôle central dans le maintien de l’hémostase et sont impliquées dans les maladies cardiovasculaires. Ces éléments sont anucléés, mais contiennent des ARN messagers (ARNm), dont la traduction pourrait être régulée par leurs microARN. Au cours de ce projet, je me suis concentrée à mieux caractériser ces microARN, afin de déterminer leur rôle dans la fonction plaquettaire. L’étude du répertoire complet des microARN plaquettaires humains, réalisée par séquençage à haut débit, montre un profil caractérisé par la forte expression de microARN impliqués dans la différentiation cellulaire et la mégacaryopoïèse. La diversité des microARN plaquettaires est enrichie par l’expression d’isoformes décalées en 5’, tel que miR-140-3p, ce qui leur confère la capacité de réguler des ARNm différents de l’isoforme principale. Beaucoup de microARN plaquettaires sont modifiés en 3’, ce qui peut altérer leur stabilité et influencer leur fonction. La présence de deux nucléotidyl-transférases et l’activité d’uridylation, observées dans des extraits protéiques de plaquettes in vitro, démontrent la capacité des plaquettes à modifier et à réguler leurs microARN. Dans un second temps, j’ai étudié l’implication des microARN dans les défauts plaquettaires observés chez les patients urémiques, dialysés ou non. Bien que les complexes impliqués dans la biogenèse et la fonction des microARN demeurent fonctionnels, le profil des microARN plaquettaires est altéré chez les patients urémiques, et semble rétabli par la dialyse. Deux gènes ont été identifiés comme étant régulés par des microARN altérés chez les patients urémiques, suggérant que l’altération de la régulation de certains ARNm par les microARN pourrait contribuer aux défauts plaquettaires chez ces patients. Militant en faveur d’un rôle des microARN dans la traduction des ARNm plaquettaire, j’ai mis en évidence (i) l’association des complexes effecteurs Argonaute 2 (Ago2)•microARN avec les ARNm, et (ii) la régulation de certains ARNm, traduits dans les plaquettes, par des microARN abondamment retrouvés dans celles-ci. Suite à l’activation des plaquettes, ces dernières sécrètent des microARN, essentiellement dans des microparticules, à l’intérieur desquelles ils sont associés à Ago2. Globalement, mes résultats laissent entrevoir un rôle important pour les microARN plaquettaires dans la régulation de leurs ARNm et la communication intercellulaire. / Platelets play a central role in hemostasis and are involved in cardiovascular diseases. Devoid of a nucleus, platelets nevertheless contain messenger RNAs (mRNAs) and are capable of de novo protein synthesis. MicroRNAs are particularly abundant in platelets, suggesting that they may regulate mRNA translation. In this project, I characterized further the microRNA repertoire and pathway of human platelets in order to gain more insights into their role in platelet function. High-throughput sequencing analysis of human platelet small RNAs revealed an abundant array of microRNAs involved in cell differentiation or megakaryopoiesis. The diversity of platelet microRNAs is expanded by the expression of 5’ shifted isoforms, as observed with miR-140-3p that may regulate mRNAs different than the reference sequence. Most platelet microRNAs are extensively modified at their 3’ extremity, a process that is thought to alter their stability and function. The detection of two nucleotidytranferases, as well as uridylation activity in platelets, demonstrate their ability to modify and regulate their microRNAs. I then studied the implication of microRNAs in the platelet defects observed in uremic patients, undergoing dialysis or not. Although the complexes involved in microRNA biogenesis and function remain functional, the platelet microRNA profile of uremic patients was altered, but seems to be restored by dialysis. The identification of two genes that are regulated by microRNAs altered in uremic patients suggests that an alteration of microRNA-based mRNA regulatory mechanisms may underlie the platelet response to uremia. Consistent with a role for microRNAs in regulating platelet mRNAs, Ago2•microRNA complexes are associated with platelet mRNAs. In addition, certain mRNAs translated in platelets can be regulated by microRNAs that are particularly abundant in platelets. Following their activation, platelets secrete microRNAs, mainly via microparticles, in which they are found associated with Ago2. Altogether, my results suggest that platelet microRNAs may play an important role in the regulation of platelet mRNAs as well as in intercellular communications.

En insuffisance rénale chronique (IRC), les désordres du métabolisme minéral osseux causent des pathologies osseuses et vasculaires. La calcification vasculaire s’accompagne de rigidité artérielle et de remodelage vasculaire. Nos objectifs sont de décrire le rôle du remodelage vasculaire dans le développement de la rigidité et de la calcification artérielle et de décrire les anomalies osseuses corticales en IRC. L’IRC et la calcification vasculaire sont induites par néphrectomie 5/6 et supplémentation en calcium, phosphore et vitamine D. La diminution de la détection en immunofluorescence d’α-actine du muscle lisse et d’élastine et l’augmentation d’ostéocalcine et d’endothéline-1 sont associées à l’augmentation de la calcification vasculaire et de la vélocité de l’onde de pouls. Ces atteintes vasculaires s’accompagnent d’une diminution du volume, de l’aire et de l’épaisseur de l’os cortical tibial. Ainsi, la calcification artérielle s’accompagne d’un remodelage vasculaire responsable, du moins partiellement, de la rigidité artérielle et s’accompagne aussi de perte osseuse corticale. / In chronic kidney disease (CKD), mineral metabolism disorders cause vascular and bone disease. Vascular calcification is associated with vascular remodeling. Our objectives were to describe the role of vascular remodeling in arterial stiffness and calcification and to describe cortical bone abnormalities in CKD. CKD and vascular calcification were induced by 5/6 nephrectomy and calcium, phosphorus and vitamin D supplementation. The decrease in immunofluorescence detection of α-smooth muscle actin and elastin and the increase of osteocalcin and endothelin-1 were associated with increased arterial stiffness and calcification. These changes were accompanied by a decrease in volume, area and thickness of cortical bone of the tibia. Therefore, vascular calcification is associated with vascular remodeling which is responsible, at least in part, for arterial stiffness and is also accompanied by cortical bone loss.

Contexte et objectif de la recherche: La réalité et l'importance des effets sanitaires de l'exposition à l'ochratoxine A (OTA), une mycotoxine ubiquitaire de l'alimentation, posent encore aujourd'hui de nombreuses questions. L'évaluation du risque lié à l'OTA s'est en effet jusqu'ici essentiellement fondée sur des travaux expérimentaux chez l'animal (néphrotoxicité et cancérogénicité), en raison notamment de difficultés méthodologiques inhérentes à l'étude des risques faibles d'une part et à l'étiologie des affections rénales d'autre part. Notre objectif global est d'apporter de nouveaux éléments qualitatifs et quantitatifs dans l'évaluation du risque lié à l'OTA, ce en adoptant des approches d'observation et de modélisation. Matériels et méthodes: Nos recherches s'inscrivent dans les populations française, pour laquelle les résultats de l'évaluation de l'exposition interrogent les méthodes utilisées, et tunisienne, dans laquelle d'une part une affection rénale chronique de type interstitiel et idiopathique est suspectée par certains néphrologues d'être endémique et liée à l'OTA. D'autre part les conditions climatiques et les habitudes alimentaires favoriseraient le développement de moisissures productrices d'OTA et l'exposition à cette toxine. Nous développons trois approches épidémiologiques : (1) une description de l'incidence des insuffisances rénales chroniques terminales traitées (IRCT) en Tunisie sur la période 1992-2001 s'intéressant notamment aux pathologies primaires (en particulier : néphropathies interstitielles) et aux variations régionales ; (2) un travail de modélisation de l'exposition de la population française avec étude de sensibilité relative à la variabilité des données de contamination et de consommation et à l'incertitude liée au modèle ; (3) la mise en place d'une étude épidémiologique de type transversal et multicentrique en population tunisienne, le protocole OTARI (OTA, Tunisie, Alimentation, Rein, Investigation), dans lequel l'exposition à l'OTA et d'éventuels effets néphrotoxiques infra-cliniques sont recherchés à l'aide d'indicateurs et de marqueurs biologiques. Principaux résultats: (1) La transition épidémiologique décrite en Tunisie est visible au niveau rénal via l'évolution de l'incidence de l'IRCT au cours des 10 dernières années. En effet, nous observons une importance considérable quoique décroissante des pathologies primaires d'origine infectieuse et une augmentation forte des cas liés à une affection chronique (diabète ou hypertension artérielle). Les causes interstitielles sont également en forte progression, possiblement liées à des expositions toxiques (médicaments et mycotoxines). La prépondérance des causes indéterminées et un accès encore inégal aux soins spécialisés limitent toutefois l'interprétation. (2) La variabilité des données de contamination par l'OTA peut être prise en compte dans l'évaluation de l'exposition par des approches probabilistes de type non-paramétrique, et en choisissant un modèle avec tirage des valeurs de contamination par « occasion de consommation » dans le cas de populations évoluant dans un système agro-alimentaire complexe. Par ailleurs, moyennant l'application d'une méthode de réduction de la variance intraindividuelle des ingérés, trois jours non-consécutifs de consommation suffisent à l'estimation de l'exposition usuelle de la population française à l'OTA. En revanche, l'utilisation de biomarqueurs est recommandée au niveau individuel. (3) L'étude pilote OTARI réalisée sur un échantillon de 59 personnes suggère une exposition faible dans la population d'étude et interroge sur la généralisation de cette tendance à la population tunisienne, sur un effet de calendrier (année et mois), ou sur l'existence de « poches » d'exposition encore à identifier et reliées à des situations de mono-consommation et de précarité générale des conditions de vie. Conclusion: Dans l'ensemble, nos résultats, tant méthodologiques qu'opérationnels, suggèrent que l'exposition à l'OTA est faible dans la population française et ne constituerait un facteur de risque potentiel pour certaines néphropathies en population tunisienne qu'en cas de cumul de conditions défavorables au maintien de l'intégrité rénale. Les normes sanitaires relatives à l'OTA illustreraient-elles un certain « paradoxe de la précaution » ?

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

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

L'insuffisance rénale chronique (IRC) est associée à une importante morbidité et mortalité cardio-vasculaire, à laquelle participent l'inflammation chronique, le stress oxydant et la dysfonction endothéliale. Les toxines urémiques sont des solutés s'accumulant dans le sérum et les tissus des patients IRC. Parmi elles, les toxines urémiques liées aux protéines sont mal épurées par la dialyse, et ont une toxicité endothéliale démontrée in vitro. Nous avons démontré que l'indoxyl sulfate (IS), une toxine liée aux protéines, induit la production de radicaux oxygénés (ROS) par les cellules endothéliales en culture (HUVEC), par le biais de l'activation de la NADP(H) oxydase, et par une déplétion en glutathion intracellulaire. Ce stress oxydant était induit par des concentrations d'IS rencontrées dans le sérum des patients IRC. Les patients IRC ont un niveau élevé de microparticules endothéliales (MPE), marqueur d'activation et de lésion endothéliale, et un nombre diminué de progéniteurs endothéliaux circulants (PEC), qui représentent les capacités de réparation de l'endothélium lésé. Nous avons souhaité étudier si les toxines urémiques jouaient un rôle dans ce déséquilibre. Chez des patients hémodialysés (HD), nous avons démontré que le nombre de PEC CD34+/CD133+ était inversement corrélé aux taux de 3 toxines urémiques, l'indole-3-acétique acide (IAA, une toxine proche de l'IS) et la ß2 microglobuline. In vitro, l'IAA induit l'apoptose des progéniteurs CD133+, et cet effet est imbibé par l'ajout d'érythropoïétine (EPO) au milieu de culture. Le sérum urémique induit l'apoptose des PEC. Bien que le nombre des PEC soit diminué chez les patients HD par rapport aux contrôles, leur nombre est positivement corrélé à 2 marqueurs de lésion vasculaire : le nombre de MPE, et la rigidité artérielle évaluée par la vitesse de l'onde de pouls aortique. Cela suggère que les PEC restent mobilisables chez les patients HD, en réponse aux lésions vasculaires, peut-être en partie grâce à leur traitement par EPO. En conclusion, les toxines urémiques participent à la dysfonction endothéliale des patients IRC, en augmentant le stress oxydant endothélial et la libération de MPE, et réduisent les capacités de réparation endothéliale en diminuant la survie des PEC. / Chronic kidney disease (CKD) is associated with dramatically increased cardio-vascular morbidity and mortality. Not only do traditional risk factors explain this accelerated atherosclerosis, but also chronic inflammation, oxidative stress and endothelial dysfunction. Uremic toxins are solutes accumulating in serum and tissues of CKD patients. Among them, protein-bound uremic toxins are poorly removed by haemodialysis (HD), and have shown deleterious effects on cultured endothelial cells (HUVEC). We showed that indoxyl suphate (IS), a protein-bound toxin, induces reactive oxygen species production in HUVEC, through activation of NAD(P)H oxidase, and intracellular glutathione depletion. This induction of oxidative stress was observed for concentrations of IS found in CKD patients. CKD patients exhibit high levels of endothelial microparticles (EMP), a marker of endothelial lesion, and low levels of endothelial progenitor cells (EPC), originating from bone marrow and implied in endothelial repair. We asked whetehr uremic toxins could play a role in this imbalance. In HD patients, we showed that the number of CD34+/CD133+ EPC was inversely correlated with the serum levels of two uremic toxins, indole-3-acetic acid (IAA, a protein-bound uremic toxin close to IS) and ß2microglobulin. In vitro, IAA induced apoptosis of CD133+ cells, unless erythropoietin was added to the medium. Uremic serum induced EPC apoptosis. Although endothelial progenitor cell number was reduced in CKD patients compared to healthy controls, it was positively correlated with two markers of vascular lesion : the number of EMP in serum, and the pulse wave velocity reflecting arterial stifness. This suggests that EPC can be mobilized in the circulation upon vessel injury, in spite of uremic toxicity, and maybe thanks to erythropoietin treatment in HD patients. In conclusion, uremic toxins induce endothelial dysfunction, assessed by increased endothelial oxidative stress and shedding of EMP, and reduce regeneration capacities of endothelium. They are probably key actors in cardio-vascular risk of CKD patients.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz diffusible dont la production à l'état physiologique est majoritairement issue de la dégradation de l’hème par l’hème oxygénase (HO). Le CO endogène a des propriétés vasorelaxantes comparables à celles du monoxyde d’azote. L’effet du CO a été étudié dans des modèles d’ischémie coronarienne, d’insuffisance rénale aigue et d’hypertension artérielle : des propriétés anti-agrégantes, anti-prolifératives, anti-inflammatoires et anti-apoptotiques ont été mises en évidence. Ces propriétés suggèrent que le CO pourrait aussi jouer un rôle dans la prévention de la thrombose vasculaire, et la prévention de la progression de l’insuffisance rénale chronique. Dès lors, les objectifs de cette thèse ont été : 1) d’évaluer les effets in vivo d’un inducteur de l’HO-1, l’hémine, administré en chronique respectivement dans un modèle de thrombose carotidienne et dans un modèle d’insuffisance rénale chronique chez le rat et ; 2) de fournir des éléments susceptibles d’expliquer la mécanistique qui sous-tend les effets liés à l’induction de l’HO-1. Dans le modèle de thrombose artérielle validé chez le rat par notre laboratoire, l’administration chronique d’hémine à la dose de 50 mg/kg a réduit significativement le taux d’occlusion vasculaire par rapport aux animaux non traités (7,2% versus 71%; p<0,01). A l’inverse, les animaux traités par l’hémine recevant parallèlement un inhibiteur de l’HO-1 ont présenté des taux d’occlusion vasculaire comparables à ceux des animaux "contrôles". Ces résultats suggèrent que la réduction du taux d’occlusion artérielle observée, qui ne s’est pas accompagnée de modifications significatives de la pression artérielle, des paramètres sanguins ou de l’hémostase, est directement liée à l'expression vasculaire de l’HO-1. Dans le modèle d’insuffisance rénale chronique par néphrectomie des 5/6 chez le rat, l’administration chronique 2 fois par semaine d’hémine à la dose de 50 mg/kg a diminué significativement, par rapport aux animaux contrôles, la protéinurie (1,0 versus 7,3 g/mmol de créatinine), les index de glomérulosclérose (0,84 versus 2,53) et d’atrophie tubulaire rénale (0,9 versus 2,33), l’expression des protéines impliquées dans la progression de l’insuffisance rénale [(TGF-???0,62 versus 1,0) caspase-3 (0,35 versus 0,71); BMP-4 (0,11 versus 0,32)] et a augmenté significativement l’expression de la protéine BMP-7 néphroprotectrice (1,31 versus 0,38). Par rapport aux animaux recevant un antagoniste des récepteurs AT1 de l'angiotensine II (losartan à la dose de 20 mg/kg), traitement de référence utilisé au cours de l'étude, les effets de l'hémine ont été comparables pour l’expression de TGF-?? (0,62 versus 0,65) voire supérieurs pour son effet sur protéinurie (1 g/mmol de créatinine versus 2,2 g/mmol de créatinine), l’index de glomérulosclérose (0,84 versus 1,68) et d’atrophie tubulaire (0,9 versus 1,66), malgré une réduction de la pression artérielle plus faible (152,4 mmHg versus 134,7 mmHg). D’autres travaux doivent à présent être entrepris afin d’évaluer si l’induction de l’HO-1 peut constituer une approche thérapeutique d’avenir dans la prévention de la thrombose carotidienne et dans la progression de l’IRC. / No summary available.