Les Bone Morphogenetic Proteins (BMP) jouent un rôle important dans de nombreux processus physiopathologiques, en particulier dans les processus d'angiogenèse. La mise au point de méthodes de détection sensibles et spécifiques pourrait être utiles pour des applications cliniques potentielles. Ce travail s'intéresse à BMP9, molécule récemment identifiée par notre équipe comme le ligand physiologique et spécifique du récepteur orphelin Activin Receptor-Like Kinase 1 (ALK1). BMP9 est présent dans le sang et joue un rôle de facteur de quiescence de l'endothélium vasculaire. Ces observations nous ont permis de proposer que la concentration sanguine de BMP9 pourrait être un marqueur de l'état d'activation de l'endothélium vasculaire. Afin de valider cette hypothèse, trois objectifs ont été définis : 1/ mettre au point une méthode de dosage sensible et spécifique de BMP9 circulant, 2/ caractériser les sites d'expression et les formes circulantes de BMP9 et 3/ évaluer la pertinence de BMP9 comme biomarqueur de l'angiogenèse physiologique et pathologique, en particulier tumorale. La première partie de mon travail de thèse a consisté à développer deux méthodes de dosage. La première consiste en une méthode biologique, basé sur l'utilisation d'un gène rapporteur sous le contrôle du promoteur BRE (BMP Responsive Element) qui répond à l'activation de la voie des BMPs. La seconde méthode est basée sur un système « sandwich » de type immunoenzymatique. Les caractéristiques de ces méthodes ont été établies. Dans un second temps, grâce à ces outils, nous avons montré que BMP9 est une protéine produite principalement par les hépatocytes et qu'elle circule majoritairement sous une forme active, complexée à son pro-domaine. Une forme inactive homo-dimérique non clivée est aussi synthétisée. Ce travail confirme également le rôle de BMP9 dans la quiescence de l'endothélium vasculaire. Dans la dernière partie de ce travail, le taux de BMP9 a été mesuré dans des fluides biologiques de patient(e)s présentant diverses situations physiopathologiques. Une augmentation de la concentration sanguine de BMP9 est observée peu de temps avant l'accouchement ; chez les patientes pré-éclamptiques des taux plus élevés de BMP9 sont aussi observés, ouvrant des perspectives dans le domaine obstétrical. Dans les pathologies tumorales, nos observations montrent que BMP9 n'a pas d'intérêt en tant que marqueur diagnostique ou pronostique. Toutefois, les données recueillies dans le cancer médullaire de la thyroïde traité par vandétanib suggèrent que la mesure du taux de BMP9 circulant pourrait avoir une valeur prédictive sur l'efficacité du traitement. Ainsi, l'utilisation du dosage de BMP9 comme marqueur prédictif ou pharmacodynamique des thérapies anti-angiogéniques doit être envisagé. En effet, à l'heure actuelle, l'index thérapeutique des traitements anti-angiogéniques pourrait être amélioré s'il était possible d'identifier et de valider des biomarqueurs susceptibles de prédire précocement l'efficacité clinique ou le développement de résistances au traitement. Cette perspective apparait d'autant plus intéressante que deux molécules, ciblant la voie de signalisation Alk1 ont récemment été développées et présentent des résultats prometteurs, en particulier chez les patients présentant une résistance aux anti-VEGF. / The Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) play an important role in many pathophysiological processes, particularly in angiogenesis. The development of sensitive and specific detection methods could be useful for potential clinical applications. This work focuses on BMP9, a molecule recently identified by our team as the physiological and specific ligand of the orphan receptor Activin Receptor-Like Kinase 1 (ALK1). BMP9 is a circulating vascular quiescence factor. These observations have allowed us to propose that BMP9 blood concentration could be a biomarker of the activation state of the vascular endothelium. To validate this hypothesis, three objectives were defined: 1 / Develop a sensitive and specific assay of circulating BMP9, 2 / characterize expression sites and circulating forms of BMP9 and 3 / evaluate the relevance of BMP9 as a biomarker for physiological and pathological angiogenesis, in particular tumor. The first part of my thesis was to develop two assays. The first is a biological method, based on the use of a reporter gene under the control of the promoter BMP Responsive Element (BRE) which responds to the activation of the BMPs. The second method is based on a "sandwich"-type immunoassay. The characteristics of these methods have been established. In a second step, using these tools, we have shown that BMP9 is a protein produced mainly by hepatocytes and circulates predominantly in an active form complexed to its pro-domain. An inactive form homo-dimeric uncleaved is also synthesized. This work also confirms the role of BMP9 in the quiescence of vascular endothelium. In the last part of this work, the rate of BMP9 was measured in biological fluids of the patient (s) with various pathophysiological situations. An increase in the blood concentration of BMP9 is observed shortly before delivery and in preeclamptic patients higher rates of BMP9 were also observed, opening perspectives in obstetrics. In tumoral pathology, our observations show that BMP9 has no value as diagnostic or prognostic marker. However, the data collected in medullary carcinoma of the thyroid treated by vandetanib suggest that the measurement of circulating BMP9 rates could have a predictive value for the efficacy of treatment. So, the use of the BMP9 assay as a predictive marker or pharmacodynamic marker of anti-angiogenic therapies should be considered. Indeed, at present, the therapeutic index of anti-angiogenic treatments could be improved if it were possible to identify and validate biomarkers that may predict early clinical efficacy or the development of resistance to treatment. This perspective appears particularly interesting since two molecules targeting the signaling pathway Alk1 have recently been developed and show promising results, especially in patients with resistance to anti-VEGF

La grossesse est une période de majoration du risque vasculaire, participant à une morbi-mortalité maternelle et fœtale pouvant justifier des mesures de prévention primaire et secondaire. Notre travail évalue l'impact de certains déterminants et l'apport de nouveaux acteurs moléculaires impliqués dans la dysfonction vasculo-placentaire. Le but ultime étant d'optimiser les prises en charge et de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Nous avons étudié les complications vasculaires placentaires associées à des marqueurs biologiques connus : mutation du facteur V Leiden, mutation du gène de la prothrombine et marqueurs conventionnels du syndrome des anticorps anti-phospholipides (SAPL). Nos résultats montrent que les femmes à antécédents de fausses couches précoces répétitives et porteuses, soit du polymorphisme du facteur V, soit du polymorphisme du facteur II, soit d'un SAPL (traité par héparine et aspirine faible dose), ont un risque élevé de fausse couche tardive lors d'une nouvelle grossesse. Les femmes à antécédent de fausse couche tardive et porteuses des mêmes particularités biologiques, traitées pendant leur grossesse selon les recommandations (héparine pour l'anomalie du facteur V ou II, héparine plus aspirine faible dose pour le SAPL), ont un risque diminué de récidive de perte fœtale tardive mais demeurent, dans le groupe SAPL, fréquemment exposées aux complications tardives de la grossesse malgré la prophylaxie antithrombotique. Nous avons évalué l'apport de nouveaux marqueurs de la dysfonction vasculaire placentaire. Nous montrons que le polymorphisme Ile89Leu du gène de la phosphatase alcaline placentaire (PLAP), enzyme exprimée par les cellules du syncytiotrophoblaste -polymorphisme associé à une augmentation de l'activité PLAP-, exerce un effet protecteur sur l'échec d'implantation et la survenue d'une fausse couche primaire. Un facteur angiogénique (brevet en cours) a également été étudié (génétique, dosage plasmatique, fécondation in vitro) et nous montrons une association de ce marqueur avec les échecs d'implantation et les fausses couches idiopathiques. L'ensemble de ces travaux suggère que ces nouveaux marqueurs moléculaires pourraient contribuer au diagnostic des complications vasculaires de la grossesse et fournir des biomarqueurs d'implantation embryonnaire et/ou de développement placentaire. Ils pourraient suggérer de nouvelles cibles et stratégies thérapeutiques, répondant aux limites des traitements disponibles. / Vascular risk increases during pregnancy, contributing to maternal and foetal morbidity and mortality, and potentially justifying primary and secondary preventive measures. Our work evaluates the impact of some determinants and the contribution of new molecular actors implicated in placental vascular dysfunction. The ultimate aim is to optimize management and to develop new therapeutic strategies. We studied the placental vascular complications associated with known biological markers: the factor V Leiden or prothrombin polymorphisms, and conventional markers of the antiphospholipid antibody syndrome (APS). Women with previous recurrent abortions carrying polymorphisms of either factor V or factor II, or with APS (treated with heparin and low-dose aspirin), had an increased risk of foetal loss during subsequent pregnancies. Women with a previous foetal loss carrying these biological markers, treated according to recommendations during a new pregnancy (heparin for the polymorphisms, heparin plus low-dose aspirin for APS) had a lower risk of foetal loss, but an excess of late complications was observed in the APS group despite prophylaxis. We evaluated the contribution of new markers of placental vascular dysfunction. The placental alkaline phosphatase enzyme (PLAP) is synthesized and expressed by syncytiotrophoblastic cells. We found that the Ile89Leu polymorphism of the PLAP gene provides protection against implantation failure and primary miscarriage and induces increased PLAP activity. We also studied (genetics, plasma determinations, in vitro fertilisation) an angiogenic factor (patent application underway), which we showed to be associated with idiopathic implantation failure and miscarriage. These findings suggest that these molecular actors are potentially useful for the diagnosis of placenta-mediated pregnancy complications and may be relevant biomarkers of embryo implantation and/or placental development. They may indicate new targets for relevant therapeutic strategies, potentially overcoming the limitations of the currently available treatments.

Les pathologies vasculaires placentaires sont fréquentes et graves. La forme maternelle prédominante est la pré-éclampsie et la forme fœtale le retard de croissance intra-utérin. Les questions posées autour de ce sujet concernent tout d'abord la prédiction de la survenue de ces pathologies suffisamment tôt afin de permettre une surveillance rapprochée, une administration de corticoïdes et une prise en charge dans une maternité de niveau adaptée. La prévention de la survenue et de la récidive ainsi que le traitement de ces pathologies la phase constituée sont aussi des problématiques encore non résolues. Notre objectif était de travailler sur ces différentes questions pa l'intermédiaire de trois études : l'étude ANGIOPRED), l'étude VOLUPLA et l'étude GROWTH. Les résultats de ces travaux et une revue d la littérature mettent en évidence une perturbation des facteurs de l'hémostase et des facteurs angiogéniques dans la pré-éclampsie et dans le retard de croissance. L'association des facteurs maternels, échographiques, angiogéniques et sériques constitue un modèle prédictif efficace principalement du fait d'une excellente valeur prédictive négative. Le volume placentaire est corrélé au taux de D- Dimères et est intéressant pour la prédiction des pathologies vasculaires placentaires. De nouveaux travaux devront poursuivre l'étude d la prédiction, de la prévention et du traitement des pathologies liées au placenta. Le traitement est notamment l'objet de l'étude Growth qui vise à évaluer l'efficacité de l'énoxaparine dans le traitement du retard de croissance vasculaire constitué. / Placenta-mediated adverse pregnancy outcomes are frequent and severe pathologies whose predominant maternal form is preeclampsia and fetal form, intrauterine growth retardation. The questions asked about this subject concern first of all the prediction of the occurrence of its pathologies in a sufficiently early way to allow for close monitoring, administration of corticosteroids, and management in an appropriate level of maternity. The prevention of the occurrence and recurrence and the treatment of its pathologies in the constituted phase are also unresolved problems. Our objective was therefore to work on its various questions through three studies: the ANGIOPREI study, the VOLUPLA study and the GROWTH study. The results of his work and of the literature show that the factors of haemostasis anc angiogenic factors are disturbed in preeclampsia and in growth retardation. The association of maternal, ultrasound, angiogenic and serum factors constitutes a predictive model that is effective mainly by an excellent negative predictive value. The placental volume is correlated with the D-dimer level and is interesting for placenta-mediated adverse pregnancy outcomes prediction. New studies will have to continue the exploration of the prediction, prevention and treatment of this pathologies related to the placenta. The treatment is notably the object of the study Growth which aims to evaluate the effectiveness of the Enoxaparin for the treatment of constituted vascular growt retardation.