Les maladies cardiovasculaires sont Lune des premières causes de mortalité en Amérique du Nord et est principalement due au vieillissement de la population. Il a été noté que 23 % de la population nord-américaine âgée de plus de 60 ans souffre d'une de ces maladies. Plusieurs remèdes permettant de remédier à ces maladies existent, dans un premier temps la prise de médicaments. Lorsque ces derniers ne sont plus efficaces, l'angioplastie ainsi que la pose de stents sont utilisées. Lorsque les fonctions de l'artère sont trop affectées, empêchant la circulation adéquate du sang, le remplacement de celleci par une prothèse est alors nécessaire. Malgré un taux de succès élevé pour les prothèses de plus de 6 mm de diamètre, le taux d'échec dans les 10 ans suivant l'implantation d'une prothèse en Téflon de moins de 6 mm de diamètre reste néanmoins de 66 %. Ce phénomène s'explique par la formation de thrombose et l'hyperplasie intimale. L'approche développée dans ce travail consistait donc à modifier la surface de ce polymère afin de favoriser la croissance des cellules endothéliales. En effet, sachant que ces cellules recouvrent naturellement la paroi des vaisseaux sanguins biologiques elles constituraient ainsi la surface hémocompatible par excellence. La stratégie développée au laboratoire était de conjuguer un peptide d'adhésion (RGD) et un peptide de prolifération (WQPPRARI) à la surface du polymère. Ces deux peptides ont été greffés suivant un modèle de patron en tirant profit des techniques d'impression et de pulvérisation développées au laboratoire. Dans le cadre de ce projet, le système de pulvérisation a été modifié, dans un premier temps, afin de traiter une plus grande superficie de surface car les tests biologiques nécessitaient des surfaces de 7 x 9 cm. La technologie consistait à pulvériser une solution de peptide RGD sous forme de gouttelettes de 10 um de diamètre avec un recouvrement de surface de 20 %, la surface non traitée était par la suite trempée dans la seconde solution peptidique soit : WQPPRARI. Une table x, y a été ajoutée au montage permettant ainsi de traiter uniformément de plus grandes surfaces. Les surfaces ainsi obtenues ont été évaluées quant à leur potentiel à promouvoir l'adhésion et la prolifération des cellules endothéliales humaines extraites de veines saphènes (HSVEC). Les expériences ont été effectuées in vitro autant en mode statique qu'en mode dynamique, afin de reproduire le plus possible les conditions d'un flux sanguin. Dans le cadre des études en mode statique, il a été observé que la présence de patron à la surface ne conduisait pas à une meilleure adhésion des cellules. Par contre, lors des tests en prolifération, il a clairement été démontré que le patron peptidique influençait la croissance cellulaire. Pour ce qui est des études en mode dynamique, l'attachement et la réorientation des cellules ont été observés. Une meilleure adhésion et une réorganisation cellulaire a été observée sur les surfaces patronnées. La micro structuration des surfaces de téflon avec les peptides RGD et WQPPRARI favorise donc une meilleure endothélialisation.

Le VEGF-A est impliqué dans plusieurs pathologies, dont les maladies cardiovasculaires et plusieurs types de cancer. L'existence de voies de signalisation communes entre le VEGF-A, les molécules d'adhésion cellulaire et des molécules de l'inflammation pourrait permettre d'expliquer la large gamme de fonctions du VEGF-A dans les différentes situations pathologiques. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé une approche intégrative pour l’étude du VEGF-A et de son positionnement au sein de plusieurs voies métaboliques. Cette approche associe les études d’identification des variants génétiques associés au VEGF-A et leur fonctionnalité biologique par une approche transcriptomique. Ainsi, le but général de cette thèse est d’investiguer les relations complexes des polymorphismes liés au VEGF-A, des taux plasmatiques et de l’expression du VEGF-A avec les molécules d'adhésion cellulaire et les molécules de l’inflammation, les lipides plasmatiques, les gènes candidats NOS3, CD14, MMP3 et IL4, et avec les facteurs de risque cardiovasculaires (obésité, pression artérielle) chez des individus en bonne santé. Pour la réalisation de ces études, nous avons utilisé des sous-groupes de populations de la cohorte STANISLAS et autres populations du Centre de Ressources Biologiques IGE-PCV. L’expérimentation transcriptomique est réalisée avec des cellules mononucléaires du sang périphérique.Parmi les résultats obtenus nous avons montré : • Une association entre l'isoforme VEGF-A145 et l'ARNm d'ICAM-1, de sélectine L et de TNF-α. • Une association entre les taux du VEGF-A et les taux d’ICAM-1 et de la sélectine E. • Des interactions épistatiques entre les variants du VEGF-A pour les taux de la sélectine E, du TNF-α, de l'ICAM-1 et de l'IL-6. • Une association significative entre rs4416670 et les niveaux de l'ARNm de la sélectine-L • Une association entre le variant rs6921438 et les niveaux de HDL-C et LDL-C. • Une interaction entre rs4416670 et hypertension pour la variation interindividuelle de l'apolipoprotéine E. • Des associations significatives entre l’expression de l’isoforme VEGF-A145 et les polymorphismes de NOS3, CD14, MMP3, IL4R, et IL4. • Des interactions épistatiques significatives entre les variants génétiques de NOS3, CD14, MMP3, IL4R, et IL4 et les quatre polymorphismes liés au VEGF-A sur les taux plasmatiques de VEGF-A. • Des interactions significatives entre le rs1800779 de NOS3 et HDL-C, les triglycérides et l’obésité ainsi que l’interaction de rs6921438 avec l’hypertension pour les niveaux plasmatique de VEGF-A • Des associations significatives et interactions gène × lipides du sang entre tous les variants génétiques de VEGF-A et les phénotypes d’obésité. • Une association significative entre le rs4416670 et la pression pulsée. • Une interaction épistatique entre le rs6921438 et le rs10738760 pour la pression pulsée. • Des associations significatives entre le variant rs10738760 de VEGF-A et le risque de syndrome métabolique. Les résultats de cette thèse montrent le rôle central du VEGF-A dans la régulation des différents processus physiologiques et permettant de proposer le VEGF-A comme un nouveau biomarqueur potentiel des maladies cardiovasculaires à évaluer cliniquement / VEGF-A is involved in several diseases, including cardiovascular disease and several types of cancer. The existence of common signaling between the VEGF-A, cell adhesion molecules and inflammatory molecules may help to explain the wide range of functions of VEGF-A in different pathological situations. As part of this thesis, we have developed an integrative approach to study of VEGF-A and its position in several metabolic pathways. This approach involves the identification of genetic variants associated with VEGF-A and their biological function by a transcriptomic approach. Thus, the general aim of this thesis is to investigate the complex relationships between four polymorphisms associated with VEGF-A, its plasma levels and its expression with cell adhesion molecules, inflammatory molecules, plasma lipids, candidate genes (NOS3, CD14, MMP3 and IL-4) and with cardiovascular risk factors (obesity and blood pressure) in healthy individuals. For our studies, we used a subgroup of the STANISLAS Family Study and other populations available in the Biological Resources Center IGE-PCV. Our transcriptomics experiments have been performed with peripheral blood mononuclear cells. The results showed: • An association between VEGF-A145 isoform with the levels of ICAM-1 mRNA, L-selectin mRNA and TNF-α mRNA. • An association between the levels of VEGF-A and the levels of ICAM-1 and E selectin. • An epistatic interactions between the VEGF-A related variants for the levels of E selectin, TNF-α], ICAM-1 and IL-6. • An association of rs4416670 with levels of mRNA of L selectin. • An association between rs6921438 and levels of HDL-C and LDL-C. • An interaction between rs4416670 and hypertension for the interindividual variation of apolipoprotein E. • Significant associations between the expression of VEGF-A with NOS3, CD14, MMP3, IL4R and IL-4 polymorphisms. • Significant epistatic interactions between genetic variants of NOS3, CD14, MMP3, IL4R, and IL4 and the four polymorphisms related to VEGF-A on the plasma levels of VEGF-A. • Significant interactions between rs1800779 in NOS3 and HDL-C, triglycerides, and obesity, as well as interactions of rs6921438 with hypertension on plasma levels of VEGF-A. • Significant associations and gene × blood lipids interactions between all genetic variants of VEGF-A with obesity traits. • A significant association between rs4416670 and pulse pressure. • An epistatic interaction between rs6921438 and rs10738760 on pulse pressure. • Significant associations between the rs10738760 variant of VEGF-A and the risk of metabolic syndrome. The results of this thesis indicate the central role of VEGF-A in the regulation of various physiological processes and offer VEGF-A as a potential novel biomarker for cardiovascular disease to be further evaluated clinically

La première partie de ce travail de thèse a permis de sélectionner parmi un panel de 15 tumeurs murines, les modèles les plus appropriés pour l'étude de molécules à potentiel anti-angiogénique. Deux tumeurs ont été choisies, la tumeur de poumon (Lewis Lung carcinoma, LLC) pour laquelle une forte vascularisation a été observée et la tumeur de côlon (colon tumor 26, C26) pour laquelle l'expression des intégrines αvβ3 et de la sélectine-E a été observée. Les modèles de côlon C26 implantés en sous-cutané (ectopique) et sur le caecum (orthotopique) ont été développés et caractérisés par différentes modalités d'imagerie. L'imagerie optique s'est montrée adaptée uniquement pour la détection précoce des tumeurs, tandis que l'imagerie par résonance magnétique et l'imagerie par ultrason se sont avérées des techniques très adaptées pour le suivi de la croissance des tumeurs implantées en ectopique et en orthotopique. Le développement et la caractérisation de ces modèles se sont révélés très utiles pour la deuxième partie de nos travaux, notamment pour l'évaluation antitumorale d'un flavonoïde la fisétine. La fisétine est un flavonoïde naturel (3,3',4',7-tetrahydroxyflavone) ayant montré une activité anti-angiogénique et des propriétés anticancéreuses.Etant donné sa faible solubilité dans l'eau, une forme liposomale a été développée afin de faciliter son administration systémique.Une efficacité antitumorale plus importante de la fisétine liposomale comparée à la fisétine libre a été obtenue après injection d'une faible dose (21 mg/kg) sur la lignée tumorale LLC. Cette formulation pourrait donc avantageusement être employée pour la formulation de composés de la famille des flavonoïdes

LFA-1 (Lymphocyte Function Associated antigen-1) est une intégrine centrale dans la fonction cytotoxique des lymphocytes T CD8+ car elle permet la formation de la synapse immunologique avec les cellules cibles. La régulation de cette interaction cellulaire est contrôlée par la qualité de l'engagement de LFA-1 avec son ligand ICAM-1 (Intracellular Adhesion Molecule-1). Un support clef au contrôle spatio-temporel de l'activation de LFA-1 est le cytosquelette d'actine corticale dans lequel est ancré LFA-1 par son domaine intracellulaire. Comment LFA-1 est organisée à la synapse immunologique et comment la coordination entre LFA-1 et cytosquelette d'actine s'opère de manière précise au sein des lymphocytes T CD8+ cytotoxiques sont des questions non résolues. Le but de ce projet de thèse a été d'étudier l'organisation précise de la distribution de LFA-1 à la synapse immunologique en relation avec l'actine corticale sous-jacente au contact entre lymphocytes T cytotoxiques et les cellules présentatrices d'antigènes. Pour ce faire, des approches de microscopies de super-résolution SIM (Structured Illumination Microscopy), dSTORM (direct STochastic Optical Reconstruction Microscopy) et TIRF (Total Internal Reflexion Fluorescence microscopy) ont été développées. Elles ont été appliquées à des lymphocytes T humains non transformés dérivés de contrôles sains et de patients atteints d'une immunodéficience congénitale, le Syndrome de Wiskott-Aldrich (WAS), caractérisé par un défaut de remodelage du cytosquelette d'actine à la synapse immunologique. L'emploi de l'approche de dSTORM en mode TIRF nous a permis de révéler que dans sa conformation activée, LFA-1 forme à la synapse une ceinture radiale composée de centaines de nano-clusters. L'intégrité du cytosquelette d'actine et notamment la protéine WASP s'avèrent importantes pour la formation de la ceinture de nano-clusters de LFA-1, comme le montre le défaut de formation de cette ceinture dans les lymphocytes de patients WAS. L'approche de SIM multi-couleur nous a permis de révéler le rôle de la ceinture de LFA-1 dans le confinement des granules lytiques. Par comparaison de marquages avec des anticorps spécifiques de différentes conformations de LFA-1, notre travail montre également que l'activation de LFA-1 s'opère de manière digitale, dans le sens où les nano-clusters fonctionnent comme des unités au sein desquelles l'activation de LFA-1 suit une loi du tout ou rien. En conclusion, ce travail de thèse démontre l'intérêt des approches de microscopie de super-résolution pour révéler des mécanismes clefs de l'activation des lymphocytes T et pour appréhender la nature des défauts à l'origine de dérèglements pathologiques de la fonction de ces cellules. / LFA-1 (Lymphocyte Function Associated antigen-1) is a central integrin in the function of cytotoxic CD8+ T lymphocytes since it allows the formation of the immunological synapse with target cells. The regulation of this cellular interaction is controlled by the quality of the engagement of LFA-1 with its ligand, ICAM-1 (Intracellular Adhesion Molecule- 1). A key support for the spatio-temporal control of LFA-1 activation is the cortical actin cytoskeleton in which LFA-1 is anchored by its intracellular domain. How LFA-1 is organized at the immunological synapse and how the coordination between LFA-1 and actin cytoskeleton operates accurately within cytotoxic CD8+ T lymphocytes are unresolved issues. The aim of this thesis project was to study the precise organization of the LFA-1 distribution at the immunological synapse in relation to the cortical actin underlying the contact between cytotoxic T lymphocytes and target cells. For this purpose, super-resolution microscopy approaches, including SIM (Structured Illumination Microscopy), dSTORM (direct STochastic Optical Reconstruction Microscopy) and TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence microscopy) were developed. They were applied to untransformed human T lymphocytes derived from healthy donors and patients with a congenital immunodeficiency, the Wiskott-Aldrich Syndrome (WAS), characterized by actin cytoskeleton remodeling defects at the synapse. The use of the dSTORM approach revealed that activated LFA-1 forms a radial belt composed of hundreds of nanoclusters. The assembly of this belt depends on the integrity of the actin cytoskeleton, as shown by the impairment of this structure in the T lymphocytes derived from the WAS patients. The multi-color SIM approach allowed us to investigate the role of the LFA-1 belt in the confinement of lytic granules. Furthermore, the combination of staining with antibodies specific of LFA-1 conformation states shows that LFA-1 activation is a digital process, whereby nanoclusters operate as units in which LFA-1 activation follows an on / off rule. In conclusion, this PhD work exemplifies the great asset of super-resolution microscopy approaches to reveal key activation mechanisms in T lymphocytes and explore the nature of the defects causing pathological dysregulation of the function of these cells.

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