L’altération de la réserve fonctionnelle cardiovasculaire (CV) à l’exercice est un signe précoce d’insuffisance cardiaque (IC). Nous avons étudié l’hypothèse d’une altération de la réserve CV dans deux modèles physiopathologiques : -une étude des pressions de remplissages du ventricule gauche (VG) lors d’un exercice de faible intensité avait pour finalité de démasquer une anomalie cardiaque latente au repos; cette approche a été appliquée à des patients à risque élevé d’IC à fraction d’éjection préservée.-une étude plus approfondie de la réponse CV au cours d’un exercice maximal avait pour double objectif, de démasquer, mais aussi d’analyser en détail les composantes physiopathologiques de l’altération de la fonction cardiaque. Cette approche a été appliquée à l’étude de la drépanocytose, un modèle de cardiopathie à haut débit. Dans la première partie de ce travail, nous avons montré qu’il était possible de démasquer une altération du remplissage VG dès une faible intensité d’exercice. Ces résultats observés initialement en utilisant des outils non-invasifs ont été confirmés en utilisant le cathétérisme cardiaque comme gold standard. Dans la seconde partie de ce travail, l’évaluation de patients drépanocytaires au cours d’un exercice maximal a permis de mettre en évidence une altération de la réserve fonctionnelle CV liée à un défaut de la réserve chronotrope et de la réserve en pré-charge du VG.Nos travaux constituent une contribution à l’étude de la physiopathologie CV. Les différentes modalités d’exploration qui ont été utilisées, et qui ont pour certaines été mises au point pour la réalisation de cette thèse, pourraient servir à l’étude d’autres cardiopathies. / Despite normal investigations at rest, latent heart failure can be observed in a number of patients during exercise. We investigated the hypothesis of an impairment of cardiovascular reserve in two pathophysiological models: - in patients at high risk of heart failure with preserved ejection fraction, we measured left ventricular filling pressures at low exercise level in order to unmask early stages of left ventricular diastolic dysfunction;- moreover, using combined echocardiography and cardiopulmonary exercise testing, a comprehensive study of cardiovascular response to maximal exercise was performed in patients with sickle cell anemia which was chosen as a model of chronic high-output states. We showed that very low exercise level could unmask early stage heart failure with preserved ejection fraction. These results, initially observed using Doppler echocardiography, were confirmed by direct invasive measurement of left ventricular filling pressure during exercise. In patients with sickle cell anemia, we found a decrease of cardiac output response to exercise. This alteration of cardiovascular reserve was characterized by a chronotropic incompetence and a blunted left ventricular preload reserve. The pathophysiological data provided by our studies may help improve and optimize management of patients with heart failure. The stress protocols which have been developed and used in our investigations could be useful to study other models of heart diseases.

L'activité électrique des neurones dépend de la l’expression et de l'activité des canaux ioniques, dont le canal de fuite de sodique récemment décrit, appelé NALCN. Dans les neurones, NALCN est un canal activé par un récepteur couplé aux protéines G qui conduit un courant de fuite de sodium résistant à la TTX et résistant à Cs + et contribue à la mise en place du potentiel de la membrane du repos. Chez l'homme, des mutations récessives et dominantes de NALCN ont récemment été décrites dans des troubles neurologiques complexes tels que la Dystrophie Neuroaxonale Infantile (syndrome INAD) et l'Arthrogryposis Distal de Type 2A (syndrome CLIFHADD). Ces troubles partagent des symptômes communs tels que l'ataxie, les crises épileptiques, l'hypotonie, le retard cognitif et le retard de développement. Les conséquences fonctionnelles de ces mutations NALCN ne sont toutefois pas connues principalement en raison de l'absence d'un modèle cellulaire reproductible pour réaliser une analyse électrophysiologique du courant NALCN. Dans la présente étude, nous décrivons les propriétés des canaux NALCN recombinants dans la lignée cellulaire neuronale, NG108-15. Ces cellules, qui expriment les sous-unités auxiliaires UNC79 et UNC80 de NALCN, ont été transfectées avec des constructions encodant NALCN (type sauvage ou mutants) et sa sous-unité NLF-1. Après la transfection du NALCN de type sauvage, les enregistrements par la technique de patch-clamp ont révélé la présence d'un courant de fuite entrant dans des cellules différenciées. A noter que la transfection des mutants CLIFHADD a entraîné l'expression d'un courant de fuite de sodium significativement plus élevé, comparé aux cellules exprimant des canaux NALCN de type sauvage. Au contraire, aucun courant de ce genre n'a été observé dans les cellules exprimant le mutant INAD. Ces résultats confirment fortement l'hypothèse selon laquelle les mutations dominantes CLIFHADD est un gain de fonction, alors que l'INAD est une mutation de perte de fonction. En conclusion, nos données démontrent que la lignée cellulaire NG108-15 est un modèle cellulaire fiable pour étudier l'activité électrophysiologique des canaux NALCN de type sauvage et mutant. / Electrical activity of neurons is critically dependent on the presence and activity of ion channels, including the recently described “sodium-leak channel” named NALCN. In neurons, NALCN is a G protein-coupled receptor-activated channel that conducts a TTX-resistant and Cs+-resistant sodium-leak current and contributes to setting-up the resting’s membrane potential. In humans, both recessive and dominant mutations of NALCN were recently described in complex neurological disorders such as Infantile Neuroaxonal Dystrophy (INAD) and Type 2A Distal Arthrogryposis (CLIFHADD). These disorders share common symptoms such as ataxia, epileptic seizures, hypotonia, cognitive delay and developmental retardation. The functional consequences of these NALCN mutations are however not known mainly because of the lack of a reliable cellular model to achieve electrophysiological analysis of the NALCN current. In the present study, we describe the properties of recombinant NALCN channels in the neuronal cell line, NG108-15. These cells, which express the NALCN’s ancillary subunits Unc79 and Unc80, were transfected with constructs encoding NALCN (wild-type or mutants) and its NLF-1 subunit. Following transfection of the wild-type NALCN, patch-clamp recordings revealed the presence of an inward background current in differentiated cells. Importantly, transfection of the CLIFHADD mutants resulted in the expression of a significantly larger sodium-leak current, compared to cells expressing wild-type NALCN channels. On the contrary, no such current was observed in cells expressing the INAD mutant. These results strongly support the hypothesis that CLIFHADD are gain-of-function, while INAD are loss-of-function mutations. Altogether, our data demonstrate that the NG108-15 cell line is a reliable cellular model to study electrophysiological activity of wild-type and mutant NALCN channels

Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les parasomnies forment un ensemble de troubles du sommeil caractérisés par la survenue de comportements ou de phénomènes psychiques indésirables au cours du sommeil. Les parasomnies du sommeil lent profond (SLP) regroupent le somnambulisme, les terreurs nocturnes et les éveils confusionnels et surviennent au décours d’éveils brutaux en SLP. Elles s’associent souvent chez un même individu et pourraient représenter des variantes cliniques d’une même pathologie.Longtemps considérées comme des troubles bénins du sommeil, les données actuelles soulignent les conséquences des parasomnies, avec des mises en danger et un retentissement fonctionnel diurne. Nos trois premiers travaux ont permis une meilleure caractérisation du phénotype et des conséquences des parasomnies, en particulier sur le plan de la somnolence et des phénomènes douloureux chroniques. Près de la moitié des adultes parasomniaques rapportaient une plainte de somnolence diurne excessive associée à une propension marquée au sommeil sur les premières heures de la journée. Nous retrouvions une fréquence élevée de douleurs chroniques, de céphalées et de migraine. Par ailleurs nous avons décrit un phénomène fréquent d’hypo/analgésie au cours des accès parasomniaques.Le diagnostic des parasomnies du SLP repose uniquement sur des éléments cliniques, sans critères polysomnographiques objectifs. Si des travaux récents suggèrent que les parasomnies sont associées à des altérations discrètes de la microstructure du SLP, les performances diagnostiques de ces paramètres n’ont pas fait l’objet d’études spécifiques. Nous avons développé une nouvelle méthode d’analyse polysomnographique qui offre de bonnes performances de classification chez des adultes parasomniaques et des sujets témoins.Malgré cinq décennies d’études cliniques et expérimentales, la physiopathologie de ces parasomnies reste mal connue. Un modèle permet de conceptualiser les mécanismes de la maladie. Chez un patient prédisposé génétiquement, certaines conditions responsables d’une instabilité du SLP favorisent la survenue d’un éveil dissocié précipité par un stimulus éveillant. Nos travaux en cours et futurs porteront sur l’étude de ces mécanismes au moyen de techniques innovantes de génétique, d’électrophysiologie et d’imagerie fonctionnelle. / Parasomnias are sleep disorders characterized by undesirable behavioral or experiential phenomena occurring during sleep. Disorders such as sleepwalking (somnambulism), sleep terrors and confusional arousal are classified under the term “Non Rapid Eye Movement (NREM) Sleep-related parasomnias” as they frequently occur during sudden arousals from slow wave sleep. They often coexist within the same individual and are considered as different phenotypes for a similar underlying pathophysiology.The widespread belief that NREM parasomnias are benign disorders is actually challenged as they can result in various adverse consequences such as violent and injurious behaviors and daytime functional impairment. Our first three studies investigated the clinical phenotype and the consequences of NREM parasomnias, especially subjective and objective daytime sleepiness and chronic pain. We found that almost an half of sleepwalkers had complaint of sleepiness with an increased objective sleep propensity in the morning. We also reported a high frequency of chronic pain, headaches and migraine in patients and described a frequent analgesia phenomenon during injurious parasomniac episodes.The diagnosis of NREM parasomnias is usually made from clinical history, without polysomnographic-based diagnostic criteria. If recent works suggested that NREM parasomnia were associated with subtle changes on the NREM microstructure, the diagnostic performances of these parameters have been poorly studied with appropriate design. We developed a new polysomnographic scoring method that offers a good classification rate of NREM parasomnia patients and controls.Despite almost five decades of clinical and laboratory investigations, the pathophysiology of NREM parasomnias remains poorly understood. One model is currently used to conceptualize the mechanisms of the disease. A predisposed patient is primed by conditions that impair slow wave sleep stability resulting in dissociated arousal precipitated by arousing stimuli. Our further works will investigate the pathophysiology of NREM parasomnia using innovative genetic, electrophysiological and functional imagery approaches.

Le vieillissement et la dégénérescence du cerveau, associés à des déficits cognitifs, comportementaux et neurologiques, représentent aujourd'hui un problème majeur de santé publique. L'une des principales maladies liées à l'âge est la maladie d'Alzheimer (MA). L'une des caractéristiques de la MA est l'apparition de plaques amyloïdes, résultant de l'agrégation du peptide ßA4. Physiologiquement, le précurseur de la protéine amyloïde (APP) est clivé par une alpha-sécrétase qui génère un fragment soluble de l'APP (sAPP), important pour la formation de nouvelles cellules nerveuses (neurogenèse). Ce clivage en prévient deux autres, par les béta- et gamma-sécrétases, impliqués dans la MA, et conduisant à la formation du ßA4 toxique. Une analyse du plexus choroïde (PCh) a mis en évidence la forte expression de l’APP par cette structure cérébrale. Le PCh est une structure facilement accessible et produisant le liquide cérébro-spinal : son impact peut donc être répercuté à l’ensemble du cerveau. Il pourrait être une source cérébrale importante d’APP, et contribuer fortement à la pathologie. Mon projet de thèse s'inscrivait dans la possibilité de réguler génétiquement l'expression des formes sauvages et mutées de l'APP au niveau de cette source, et suivre les conséquences sur la neurogenèse adulte et la formation des plaques amyloïdes, marqueur histopathologique de la MA. Par l’utilisation de la thérapie génique pour moduler l’expression de l’APP dans les PCh, nous avons confirmé l’importance de l’APP soluble provenant des PCh dans la neurogenèse adulte. Les PCh semble être une source importante d’APP dans le cerveau, et pourraient avoir un rôle clé dans la maladie d’Alzheimer. / Aging and degeneration of the brain with cognitive decline and neurologic symptoms are major individual and societal problems. The major age-related brain degeneration disease is Alzheimer’s disease (AD) with about 40 million people affected in 2015.Physiologically, the Amyloid Precursor Protein (APP) is cleaved by an alpha-secretase, releasing soluble APP (sAPP) an important regulator of adult neurogenesis. This cleavage prevents two others in positions beta and gamma that generate the ßA4 toxic peptide, a hallmark of Alzheimer Disease.Next generation RNA-sequencing has revealed that APP is the 16th most expressed genes in the choroid plexus (CP), suggesting that it may be a major source of sAPP and ßA4 in the cerebrospinal fluid (CSF). If so, adult neurogenesis in the SVZ and hippocampus may be regulated by the choroid plexus and impeded in mutations favoring ßA4 production. My thesis project fell under the possibility to regulate App expression in the CP, and follow consequences on adult neurogenesis and plaques formation in AD. Using viral vectors to modulate App expression in the CP, we confirmed the importance of sAPP coming from CP in adult neurogenesis. With so, CP seems to be an important source of APPin the brain, and could have a key role in AD.

La pneumopathie interstitielle (PI) est devenue la principale cause de décès de la sclérodermie systémique (ScS). Au cours de PI, l’activation immunitaire déclenche une forte production du monoxyde d’azote (NO) et l’augmentation de la concentration de NO dans l’air expiré des patients atteints de ScS avec PI suggère que cette méthode pourrait détecter précocement l’alvéolite, afin de traiter à temps la PI pour éviter son évolution vers la fibrose pulmonaire. En utilisant le modèle à deux compartiments séparant le NO alvéolaire (CANO) du NO bronchique, nous avons montré que la CANO est : (1) augmentée chez les patients atteints de ScS comparativement aux volontaires sains; (2) associée à l’alvéolite et (3) corrélée à la sévérité de la PI. De plus, une valeur de CANO = 10,8 ppb permettait d’affirmer la présence de la PI et une valeur = 3,8 ppb, d’écarter l’existence d’une PI avec une valeur prédictive= 95%. Le modèle bi-compartimenté néglige la distribution arborisée des voies aériennes et la diffusion axiale du NO, que prend en compte le nouveau « modèle de la trompette ». Les résultats de CANO des 2 méthodes sont comparables (rho=0,98, p<0.001). Enfin, La capacité des sérums à induire la prolifération des fibroblastes pulmonaires et sa conversion en myofibroblaste est augmentée chez les patients atteints de ScS avec une CANO > 5ppb par rapport à celle des patients atteints de ScS qui ont une CANO = 5 ppb et à celle des volontaires sains. Nos résultats suggèrent une relation possible entre l’inflammation alvéolaire et la fibrose pulmonaire au cours de la ScS / Interstitial lung disease (ILD) has become the main cause of death in systemic sclerosis (SSc). In ILD, immune activation leads to strong nitric oxide (NO) output by inducible NO synthase. Increased the whole fractional rate of NO in exhaled air has been reported in SSc patients with ILD and suggested that exhaled NO can be an accurate none-invasive marker of early alveolar inflammation in order to initiate in time treatment. The two compartment-model method partitioned exhaled NO into alveolar concentration (CANO) and conducting airway flux, We hypothesized that overproduction of NO in the lung eventually leads to ILD in SSc. We have found that CANO is significantly increased in SSc patients as compared with healthy controls. We have also demonstrated that high levels of CANO were related to alveolitis and the severity of ILD in SSc. Moreover, we have found that ILD could be ruled in (positive predictive value > 95%) when CANO = 10.8 ppb, and ruled out when CANO values = 3.8 ppb (negative predictive value > 95%). The two-compartment model neglected the trumpet shape of airway tree and the axial diffusion of NO that the advanced “trumpet model” takes account. We have found that CANO levels assessed by the two models were comparable (rho=0,98, p<0.001). Finally, we have found that the serum ability to induce lung fibroblast proliferation and myofibroblast transition was increased in SSc patients with high levels of CANO (>5ppb) as compared to SSc patients with low levels of CANO (=5ppb) and healthy controls. Our findings suggest a possible link between alveolar inflammation, and lung fibrosis in SSc. 1624 caractères avec espace

Dans les pays occidentaux, les lymphomes T périphériques et NK représentent environ 10% des lymphomes non-Hodgkiniens. Le lymphome NK/T de type nasal est l'une des entités de présentation extra-ganglionnaire les plus fréquentes, en Asie, et en Amérique Centrale et du Sud. Il survient classiquement dans la sphère nasopharyngée avec une prédilection pour les adultes jeunes. Morphologiquement, la tumeur est souvent angiocentrique avec une invasion de la paroi des vaisseaux par les cellules tumorales d'aspect variable. Ces lymphomes ont le plus souvent une origine NK avec un phénotype CD3+ (cytoplasmique), CD5-, CD56+, CD4-/CD8-, expression des molécules cytotoxiques et absence de réarrangement des gènes des récepteurs T. Le virus d'Epstein-Barr est présent dans la quasi-totalité des cellules tumorales dans sa forme clonage épisomale, avec une latence de type II, suggérant son rôle dans l'oncogenèse. A côté des mutations fréquentes des gènes FAS et TP53 (p53) et des méthylations de TP73 et CDKN2A (p16), des délétions du bras long du chromosome 6q sont fréquemment observées. Très récemment, des méthylations et des mutations des gènes suppresseurs de tumeur PRDM1, ATG5, et AIM1 localisés en 6q21 ont été retrouvées dans les lignées de lymphome NK/T de type nasal. Nous avons réalisé une analyse combinée du profil d'expression génique et du profil génomique par hybridation comparative sur puces, d'échantillons tumoraux de lymphome NK/T de type nasal (n=9) et de lignées, comparés à celle de lymphocytes NK normaux et de lymphomes T périphériques, sans autre spécificité (PTCL, NOS). Nous avons identifié la signature moléculaire particulière du lymphome NK/T de type nasal caractérisée par un haut niveau des trascrits de marqueurs de cellules NK et de molécules cytotoxiques, notamment de granzyme H dans les lymphomes NK/T de type nasal comparé aux PTCL, NOS. Par immunohistochimie, nous avons validé l'expression "spécifique" de granzyme H par les cellules tumorales du lymphome NK/T de type nasal, qui pourrait constituer un nouveau marqueur de ces lymphomes. Comparé aux cellules NK normales, le lymphome NK/T de type nasal a une signature plus proche des cellules NK activées que des NK au repos et sur-expriment des gènes associés à la biologie vasculaire, des gènes induits par l'EBV, et PDGFRA. Nous avons confirmé l'expression protéique de PDGFRAa et de sa forme phosphorylée, et montré in vitro la sensibilité de la lignée tumorale MEC04 à l'imatinib mesytale. La dérégulation des voies de signalisation AKT, JAK-STAT et NF-kB, suggérée par les analyses bioinformatiques, a été corroborée par la mise en évidence d'une expression nucléaire des formes phosphorylées d'AKT, de STAT3 et de RelA dans les lymphomes NK/T de type nasal. De plus, plusieurs gènes dérégulés dans ces voies moléculaires sont localisés dans des régions altérées de manière récurrente par des gains ou des pertes (AKT3 (1q44), IL6R (1q21.3), CCL2 (17q12), TNFRSF21 (6p12.3)). En plus de l'activation constitutive de STAT3 confirmée par l'expression nucléaire de phospho-STAT3, l'inhibition de croissance et l'augmentation de la mort cellulaire des cellules de la lignée MEC04 résultant de l'inhibition de STAT3 conforte le rôle de STAT3 dan la lymphomagenèse du lymphome NK/T nasal. L'analyse intégrée a également mis en évidence la dérégulation du gène suppresseur de tumeur HACE1 en 6q21, confirmée par RT-PCR quantitative. Bien que les mécanismes exacts conduisant à l'activation de plusieurs voies moléculaires, de même qu'à la dérégultaion de HACE1 ne soient pas déterminés, nos résultats identifient plusieurs voies oncogéniques impliquées dans le lymphome NK/T de type nasal ainsi que de nouveaux biomarqueurs diagnostiques - comme granzyme H - et des cicles thérapeutiques d'intérêt. L'étude en cours du profil d'expression des microARNs pourrait apporter un éclairage sur les mécanismes impliqués dans certaines voies identifiées / In Western countries, mature natural killer (NK)- and T-cell lymphomas account for 15% to 20% of aggressive lymphomas and around 10 % of all non-Hodgkin lymphomas. This number is higher in Asia, with 25% in Japan and 39% in Taiwan. Among those T- and NK-cell lymphomas with primary extranodal presentation, extranodal NK/T-cell lymphoma of nasal type (nasal NKTCL) is one of the most common entities in Asian, Central and South American populations. It classically arises in the nasal region showing a predilection for young adults with male predominance. This tumor morphologically exhibits an angiocentric and angio destructive growth pattern, admixed with polymorphous non-neoplastic infiltrates. Most tumor cells have a cytoplasmic CD3+, CD5-, CD56+, CD4-/CD8- phenotype with expression of cytotoxic granule-associated proteins and without rearrangement of T-cell receptors genes. Killer immunoglobulin-like receptors have been reproted to be expressed in a subset of this lymphoma and its expression might be associated with prognosis. Epstein-Barr virus is present in virtually all neoplastic cells in its clonal episomal form with type II latency program, implying a role in oncogenesis. Although the results were variable between different studies, methylations of TP73 (p73) and CDKN2A (p16) and mutations of FAS and TP53 (p53) were frequently found in nasal NKTCL. Genomic alterations have also been reported in nasal NKTCL with frequent deletion in chromosome 6q. A very recent study also identified both methylations and mutations of three putative tumor suppressor genes PRDM, ATG5, and AIM1 mapping to del6q21 in nasal NKTCL cell times. We performed integrative gene expression profiling and array-based comparative genomic hybridization analyses of nasal NKTCL tumors as well as tumour-derived cell lines, compared to that of normal NK cells and peripheral T-cell lymphomas, not otherwise specified (PTCL, NOS). We identified the distinctive molecular signature of nasal NKTCL with high transcript levels for NK-cell markers ans cytotoxic molecules, especially granzyme H in nasal NKTCL compared to PTCL, NOS. By immunohistochemistry, we validated expression of grnzyme H which appears a novel sensitive biomarker of nasal NKTCL. Compared to normal NK cells, nasal NKTCL tumors were closer to activated than resting cells and overexpressed several genes related to vascular biology, EBV-induced genes and PDGFRA. Notably, we confirmed the expression of PDGFRa and its phosphorylated form at the protein level, and in vitro the MEC04, nasal NKTCL-cell line, was sensitive to imatinib mesylate. Deregulation of the AKT, JAK-STAT and NF-kB pathways suggested by bioinformatical analysis, was corroborated by nuclear expression of phosphorylated AKT, STAT3 and RelA in nasal NKTCL, and several deregulated genes in these pathways mapped to regions of recurrent copy number aberrations (AKT3 (1q44), IL6R (1q21.3), CCL2 (17q12), TNFRSF21 (6p12.3)). In addition to constitutive activation of STAT3 as confirmed by the demonstration of phosphorylated STAT3 in the nuclei of neoplastic nasal NKTCL cells, growth inhibition and cell death of nasal NKTCL cells induced by STAT3 inhibition implied the role of STAT3 in the nasal NK/T-cell lymphomagenesis. Integrative analysis and qRT-PCR analysis also evidenced deregulation of another tumor suppressor HACE1 in the frequently deleed 6q21 region. Although the exact mechanism of activation of several pathways as well as that of HACE1 deregulation remains to be determined, our studies highlight emerging oncogenic pathways in nasal NKTCL and identify novel diagnostic and therapeutic targets. The ongoing investigation of microRNA expression profiling might shed light in a better understanding of the pathogenesis of nasal NKTCL and especially of the activation of oncogenic pathways. Connectivity map analysis may also help to depict other targeted therapies useful to improve the prognosis of this agressive lymphoma

L'activation de la voie β-adrénergique entraîne une augmentation de l'AMPc qui joue un rôle clé dans la régulation de la contraction cardiaque. Alors qu'une stimulation aiguë des récepteurs β-adrénergiques (β-AR) améliore la fonction cardiaque, leur activation chronique dans l'insuffisance cardiaque (IC) est préjudiciable au cœur, car elle favorise la dérégulation du calcium intracellulaire et le remodelage pathologique du cœur. Les phosphodiestérases (PDE) sont responsables de la dégradation de l'AMPc et de la compartimentation, et donc ajustent finement les réponses β-AR. Nous avons montré précédemment que la PDE4B est diminuée dans l'hypertrophie cardiaque pathologique et que l'ablation de PDE4B chez la souris exacerbe la stimulation β-AR du courant Ca2+ de type L et la propension aux arythmies cardiaques. Étant donné qu'un traitement à long terme par des inhibiteurs de la PDE augmente la mortalité dans l'HF, nous avons supposé que la diminution des taux d'AMPc pourrait avoir un effet thérapeutique dans cette maladie. Nous avons exploré si la surexpression cardiaque médiée par les vecteurs viraux adéno-associés sérotype 9 (AAV9) ou à l’aide d’un système transgénique de PDE4B pourrait prévenir une hypertrophie dans un modèle murin d'infusion chronique d'isoprotérénol (Iso) (60 μg / g / jour pendant 2 semaines). L'échocardiographie a permis l'exploration de la fonction cardiaque. L'expression de la protéine PDE4B dans les extraits de coeur a été mesurée par western blot. Des coupes de cœur (10 μm d'épaisseur) ont été prélevées sur des échantillons inclus en paraffine et colorées avec le trichrome de Masson pour quantifier la fibrose. Une augmentation de dix fois et cinq fois des niveaux de protéines PDE4B a été mesurée dans les transgéniques et les AAV9, respectivement. Chez les souris transgéniques adulte, la surexpression constitutive de la PDE4B a provoqué une légère hypertrophie. Chez les souris témoins, de type sauvage ou ayant reçu un AAV9 codant pour la Luciferase(1x1012 particules virales), le traitement par Iso chronique a induit une hypertrophie cardiaque, une fibrose et une diminution de la fraction d'éjection (EF) mesurée par échocardiographie. La surexpression de PDE4B n'a pas empêché l'hypertrophie cardiaque induite par Iso, mais a aboli l'augmentation de la fibrose. Plus important encore, l’EF a été préservé lorsque PDE4B a été surexprimé dans ce modèle pathologique. Au total, ces résultats suggèrent que la thérapie génique avec des AAV9 codant pour PDE est une approche thérapeutique potentielle pour le traitement de l'hypertrophie cardiaque inadaptée. / Activation of the β-adrenergic pathway results in an increase in cAMP which plays a key role in the regulation of cardiac contraction. While an acute stimulation of the β-adrenergic receptors (β-ARs) improves cardiac function, their chronic activation in heart failure (HF) is detrimental to the heart, as it promotes deregulation of intracellular calcium handling and maladaptive remodeling. Multiple phosphodiesterases (PDEs) are responsible for cAMP degradation and compartmentation, and therefore finely tune β-AR responses. We showed previously that PDE4B is decreased in pathological cardiac hypertrophy and PDE4B ablation in mice exacerbates β-AR stimulation of the L-type Ca2+ current and the propensity to cardiac arrhythmias. Since long term treatment with PDE inhibitors increases mortality in HF, we hypothesized that decreasing cAMP levels could have a therapeutic effect in this disease. To address this hypothesis we used two different models: transgenic overexpression of the PDE using the cardiac specific promoter α-MHC, and PDE-encoding adeno-associated virus targeting the heart in adult mice. We explored whether transgenic or serotype 9 adeno-associated viral vectors (AAV9) mediated cardiac overexpression of PDE4B could prevent maladaptive hypertrophy in a mouse model of chronic isoproterenol (Iso) infusion (60 µg/g/day during 2 weeks). Echocardiography allowed cardiac function exploration. PDE4B protein expression in heart extracts was measured by western blot. Heart sections (10 µm thick) were cut from paraffin-embedded specimens and stained with Masson’s trichrome to quantify fibrosis. A ten-fold and five-fold increase in PDE4B protein levels was measured in transgenic and AAV9, respectively. In transgenic mice, constitutive PDE4B overexpression caused a mild hypertrophy in adult mice. In control mice, either wild-type or injected with a AAV9 encoding for (1x1012 vp), chronic Iso treatment induced cardiac hypertrophy, fibrosis, and decreased ejection fraction (EF) measured by echocardiography. Overexpression of PDE4B did not prevent cardiac hypertrophy induced by Iso, but abolished the increase in fibrosis. More importantly, EF was preserved when PDE4B was overexpressed in this pathological model. Altogether, these results suggest that gene therapy with AAV9 encoding PDEs is a potential therapeutic approach for cardiac maladaptive hypertrophy.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent une cause majeure de décès et d'handicap des adultes au Canada. Les AVC ischémiques sont causés par l'interruption du débit sanguin cérébral par une thrombose ou embolie, et représentent 87 % des AVC. Les études épidémiologiques récentes ont souligné un rôle important, mais sous-estimé, des facteurs de risque environnemental dans les AVC ischémiques, notamment la pollution de l'air. L'exposition aux polluants atmosphériques, et en particulier aux particules fines (particulate matter; PM), corrèle avec une incidence élevée des AVC. Les données actuelles suggèrent que les PM induisent un stress oxydatif et conduisent au dysfonctionnement du système vasculaire et subséquemment à la progression des dommages cérébraux. Cependant, les mécanismes associés aux effets des PM sur la pathobiologie des AVC, restent peu étudiés. Après AVC ischémique, les fonctions de l'unité neurovasculaire qui intègre les interactions entre les cellules neuronales, gliales et vasculaires pour maintenir l'homéostasie cérébrale, sont dérégulées. Les études récentes suggèrent que les PM sont capables de traverser la barrière hémato-encéphalique (BHE) pour s'accumuler dans l'espace périvasculaire. Les péricytes sont des cellules périvasculaires multifonctionnelles qui jouent un rôle central dans la régulation des fonctions neurovasculaires. L'AVC induit le dysfonctionnement des péricytes, contribuant à la dérégulation de l'unité neurovasculaire. Les péricytes sont localisés dans l'espace périvasculaire ce qui les rend particulièrement exposés aux PM. Malgré cela, l'impact des PM sur les péricytes reste méconnu. Dans ce projet, nous avons étudié l'impact de l'exposition des péricytes aux PM in vitro, et avons évalué la réponse inflammatoire, la viabilité, le stress oxydatif et la mobilité des cellules. Nos résultats ont révélé que les PM activent la voie de signalisation stress-activated protein kinase (SAPK), impliquée dans la réponse des cellules exposées au stress. Nous avons démontré également que la viabilité des péricytes était fortement atténuée par les PM, surtout en conditions ischémiques. Ensuite, nous avons observé une altération de la voie endocytaire-lysosomale dans les péricytes exposés aux PM, ainsi qu'une dérégulation de leur capacité migratoire. Ces observations ont été associées à l'internalisation des PM par les péricytes. Nous avons établi que les cellules endothéliales cérébrales sont plus résistantes comparativement aux péricytes suite à l'exposition aux PM, et donc, l'impact des PM sur les fonctions vasculaires est médié essentiellement par le dysfonctionnement des péricytes. L'ensemble de nos résultats suggère que les PM induisent le dysfonctionnement des péricytes, entraînant ainsi la dérégulation des fonctions neurovasculaires et potentiellement la progression des dommages après AVC ischémique. / Stroke constitutes a major cause of death and handicap in adults in Canada. Ischemic stroke is caused by the interruption of the cerebral blood flow (CBF) by a thrombus or embolus, and represents 87% of all stroke cases. Epidemiological studies have highlighted an important, yet underestimated, role of environmental risk factors in ischemic stroke, notably air pollution. The exposure to atmospheric pollutants, and more particularly to particulate matter (PM), correlates with a high incidence of stroke. Recent findings suggest that PM induces oxidative stress and leads to the dysfunction of the vascular system, and subsequently to the progression of cerebral damage. However, the mechanisms associated with the effects of PM on the pathobiology of stroke, remain not fully studied. Following ischemic stroke, the functions of the neurovascular unit (NVU), which integrates the interactions among neuronal, glial, and vascular cells to maintain brain's homeostasis, are deregulated. Recent studies suggest that PM can cross the blood-brain barrier (BBB) to accumulate within the perivascular space. Pericytes are multifunctional perivascular cells that play an essential role in regulating neurovascular functions. Stroke induces the dysfunction of pericytes, leading to the deregulation of the NVU. Pericytes are localised in the perivascular space, which makes them particularly exposed to PM. Nevertheless, the impact of PM on pericytes remains elusive. In this project, we have studied the impact of the exposure of pericytes to PM in vitro, and have evaluated the inflammatory response, the viability, oxidative stress, and the mobility of cells. Our results have revealed that PM activates the stressactivated protein kinase (SAPK) signaling pathway, which is implicated in the responses of cells tostress stimuli. We have also demonstrated that the viability of pericytes was severely attenuated by PM, mainly under ischemic conditions. Next, we have observed alterations of the endocytic-lysosomal pathway in pericytes exposed to PM, as well as a deregulation of their migratory capacity. These observations were associated with the internalisation of PM in pericytes. We have as well established that brain endothelial cells are more resistant to PM exposure compared to pericytes, hence, the impact of PM on the vascular functions is mainly mediated by the dysfunction of pericytes. Our overall results suggest that PM induces the dysfunction of pericytes, leading to the deregulation of neurovascular functions, and potentially to the progression of damage following ischemic stroke.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017. / L’accumulation excessive de gras viscéral est un marqueur majeur des altérations cardiométaboliques associées à l’obésité, telles que les dyslipidémies, la résistance à l’insuline et l’inflammation chronique de faible intensité. À l’inverse, pour un même niveau d’adiposité, l’accumulation préférentielle de tissu sous-cutané semble conférer un effet neutre, voire protecteur. Plusieurs mécanismes peuvent contribuer à l’apparition de l’obésité viscérale et à sa relation avec les facteurs de risque cardiométabolique. L’objectif général de ce mémoire est d’examiner la contribution de l’alimentation et de la morphologie des adipocytes à la physiopathologie de l’obésité viscérale chez l’humain. Pour atteindre cet objectif, nous avons d’abord effectué une revue de la littérature sur la modulation de la distribution des graisses par les composants nutritionnels. Cette étude a révélé que l’effet des nutriments sur la distribution des graisses survenait en grande partie via son effet sur la masse grasse totale. Nous avons ensuite réalisé une analyse critique de la littérature sur l’hypertrophie adipocytaire comme un marqueur de la dysfonction du tissu adipeux. Cette étude a confirmé que la taille adipocytaire des dépôts sous-cutané et viscéral est un excellent prédicteur des altérations du profil lipidique et de l’homéostasie du glucose et de l’insuline, indépendamment des mesures d’adiposité totale. Nous avons également constaté que chaque technique de mesure de la taille adipocytaire générait des résultats variables, et ce, sur tout l’intervalle des valeurs d’indice de masse corporelle. Enfin, dans une étude originale visant à comparer trois techniques de mesure de la taille adipocytaire, nous avons démontré que le choix d’une technique n’influençait pas de manière prononcée les associations entre la taille adipocytaire et les facteurs de risque cardiométabolique ainsi que les associations avec les différentes mesures d’adiposité, régionales ou totales. En conclusion, l’hypertrophie de l’adipocyte viscéral humain est une mesure importante dans l’évaluation du risque associé à l’obésité. / Excess accumulation of visceral fat is a major marker of the cardiometabolic alterations associated with obesity such as dyslipidemia, insulin resistance and chronic low-grade inflammation. Conversely, for the same level of adiposity, preferential accumulation of subcutaneous adipose tissue has a neutral or protective effect. Several factors may contribute to the development of visceral adiposity and its relationship with cardiometabolic risk factors. The general objective of this master thesis is to examine the contribution of diet and the morphology of adipocytes in the pathophysiology of visceral obesity in humans. To achieve this goal, we first conducted a literature analysis on the modulation of fat distribution by nutritional components. This analysis revealed that the effect of nutrients on body fat distribution was mediated in large part by its effect on total fat accumulation. Second, we conducted a critical review of the literature on adipocyte hypertrophy as a marker of adipose tissue dysfunction. This study confirmed that adipocyte size of both subcutaneous and visceral depots is a strong predictor of alterations in the lipid profile and in glucose-insulin homeostasis, independently of adiposity. We also found that each of the measurement techniques for fat cell sizing generated variable results on the entire range of body mass index values. Third, in an original study aimed at comparing three measurement methods for cell sizing, we reported that the choice of technique had little impact on the associations between adipocyte size and cardiometabolic risk factors as well as the various adiposity indices, regional or total. In conclusion, human visceral adipocyte hypertrophy is an important measure to evaluate the risk associated with obesity.