Les progéniteurs endothéliaux circulants (EPC) sont recrutées par des sites de néovascularisation active chez l’adulte et contribuent à la réparation endothéliale et à la biologie vasculaire, dans un processus appelé vasculogenèse post-natale. Ainsi, les EPC représentent une source importante pour la thérapie de néovascularisation dans la maladie artérielle périphérique, l’ischémie du myocarde et l’accident vasculaire cérébral. Considérant que les EPC potentiellement fonctionnels sont limités dans la circulation périphérique, plusieurs molécules pro-angiogènes ont été étudiées comme agents pharmacologiques dans le but d'améliorer le recrutement des progéniteurs dans la moelle osseuse vers la circulation et la capacité d'adhérence à l'endothélium afin d’obtenir une transplantation plus efficace. La thrombospondine-1 (TSP-1) est une glycoprotéine sécrétée lors de situations ischémiques qui joue un double rôle : elle est capable d’inhiber et de stimuler l'angiogenèse. Cette double activité biologique est attribuée aux interactions de ses multiples fragments avec différents récepteurs de la surface cellulaire ainsi qu’avec des molécules solubles ou protéines ancrées à la matrice extracellulaire. L'effet pro-angiogène de la TSP-1 est assigné au domaine N-terminal qui a une forte affinité à l'héparine et aux protéoglycanes. Les recherches antérieures de notre laboratoire ont indiqué deux séquences peptidiques situées dans le domaine N-terminal de la TSP-1 (TSP-HepI, acides aminés 17-35 et TSP-HepII, acides aminés 78-94), capables d'induire la différenciation des cellules endothéliales matures (HUVEC) dans les structures vasculaires in vitro en interagissant avec le syndécanne-4, un protéoglycane héparin-sulfate membranaire impliqué dans l'adhésion focale. L’objectif de ce travail était d'étudier le potentiel de la TSP-1 comme molécule stratégique pour promouvoir une augmentation de la néovascularisation dans les tissus ischémiés, induite par des EPC en essais in vitro et in vivo. Dans un premier temps, nous avons démontré que les EPC du sang périphérique, isolées et accrues avec un milieu de culture modifié dans notre laboratoire (EGM-2/ENR), présentaient les caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles des cellules formant des colonies endothéliales (ECFC) avec un haut potentiel prolifératif. Par ailleurs, ces progéniteurs endothéliaux nommées PB-ECFC ont sécrèté trois fois plus la quantité de fibronectine que les HUVEC et ont montré un réarrangement des filaments d'actine compatible avec un phénotype migratoire. Ensuite, nous avons démontré que les peptides TSP-HepI et TSP-HepII stimulaient les étapes-clés de l'angiogenèse in vitro (le chimiotactisme, l'adhésion cellulaire et la différenciation en structures capillary-like), induites par des PB-ECFC et des ECFC isolées du sang de cordon ombilical. En plus de cela, le TSP-HepI potentialise la néovascularisation in vivo induit par le FGF-2 dans les essais de matrigel plug chez la souris. Le pré-conditionnement ex vivo d’ECFC isolées du sang de cordon ombilical avec la TSP-HepI a stimulé leur migration, l'augmentation de l'expression de l'intégrine-α6 et a augmenté leur adhésion à l'endothélium activé sous condition physiologique de flux. Ce dernier effet semble être influé par le syndécanne-4, on constate que l'adhésion des ECFC est considérablement réduite en présence d’un anticorps anti-syndécan-4. La migration et la tubulogénèse ont été réduites en utilisant un peptide TSP-HepI modifié dans les sites de liaison à l’héparine (S/TSP-HepI), ou lorsque HSPG a subi une dégradation enzymatique. Ces résultats suggèrent ainsi que le domaine N-terminal de la TSP-1 pourrait être utilisé comme molécule pharmacologique pour augmenter le potentiel biologique des ECFC dans la thérapie cellulaire de néovascularisation. / Pas de résumé anglais / As células progenitoras endotreliais (EPCs) são recrutadas para sítios de ativa neovascularização no adulto contribuindo para a biologia vascular e o reparo endotelial, processo denominado vasculogêsene pós-natal. Dessa forma, as EPCs representam uma importante fonte de terapia de neovascularização para a doença arterial periférica, a isquemia do miocárdio e o acidente vascular cerebral. Considerando que as EPCs potencialmente funcionais são limitadas na circulação, diversas moléculas pró-angiogênicas tem sido estudadas como agentes farmacológicos com o objetivo de melhorar o recrutamento das células progenitoras da medula óssea para a circulação, a capacidade de retenção no endotélio e portanto a eficiência do transplante. A trombospondina-1 (TSP-1) é uma glicoproteína secretada em situações isquêmicas que exerce um papel de destaque, sendo capaz tanto de inibir quanto de estimular a angiogênese. A dupla atividade biológica da TSP-1 é atribuída às interações de seus domínios com diferentes receptores de superfície celular assim como à proteínas solúveis ou ancoradas à matriz extracelular. O efeito pró-angiogênico da TSP-1 é atribuído ao domínio N-terminal que possui alta afinidade à heparina e a proteoglicanos. Dados obtidos em nosso laboratório apontaram duas sequências peptídicas localizadas dentro do domínio N-terminal da TSP-1 (TSP-HepI, aminoácidos 17-35 e TSP-HepII, aminoácidos 78-94), capazes de induzir a diferenciação de células endoteliais maduras (HUVECs) em estruturas vasculares in vitro, interagindo o sindecan-4, um proteoglicano de heparan sulfato membranar, envolvido na adesão focal. Nosso objetivo nesse trabalho foi investigar o potencial da TSP-1 como molécula estratégica para promover o aumento da neovascularização nos tecidos isquêmicos induzida por EPCs em ensaios in vitro e in vivo. Nós demonstramos inicialmente que as EPCs do sangue períférico isoladas e expandidas com o meio de cultura produzido no nosso laboratório, EGM-2/ENR, exibem caracaterísticas fenotípicas e funcionais de células endoteliais formadoras de colônias ou ECFCs e alto potencial proliferativo. Além disso, esses progenitores que vamos denominar PB-ECFCs, secretam 3 vezes mais fibronectina que as HUVECs e possuem um rearranjo do filamentos de actina compatível com o fenótipo migratório. Nós demonstramos em seguida que os peptídeos TSP-HepI e TSP-HepII, estimulam etapas-chave da angiogênese in vitro (quimiotaxia, adesão estática e diferenciação em estruturas tipo-capilares) induzida por PB-ECFCs e ECFCs isoladas do sangue de cordão umbilical. Além disso TSP-HepI potencializou a neovascularização in vivo, induzida pelo FGF-2 no ensaio de matrigel plug em camundongos. O pré-condicionamento ex vivo das ECFCs isoladas do sangue de cordão umbilical com TSP-HepI estimulou a migração, aumentou a expressão da integrina-α6 e aumentoua adesão ao endotélio ativado em condições fisiológicas de fluxo. Este último efeito foi mediado pelo sindecan-4, visto que a adesão foi inibida pelo anticorpo anti-sindecan-4. Além disso a migração e a tubulogênese foram efeitos reduzidos pelo uso do TSP-HepI modificado no sítio de ligação à heparina (S/TSP-HepI), ou quando o HSPG foram removidos enzimaticamente, respectivamente. Esses achados reunidos sugerem que o domínio N-terminal da TSP-1 poderia ser aplicado como uma molécula farmacológica para aumentar o potencial biológico das ECFCs na terapia celular de neovascularização.

L'Osteoprotégérine est une cytokine soluble qui joue un rôle clé dans le métabolisme osseux et est impliquée dans la réponse immunitaire et l'hématopoïèse. Elle est associée à la dysfonction endothéliale et semble intervenir dans l'angiogenèse. Cette cytokine constituerait en fait, un trait d'union entre le tissu osseux et vasculaire. Son rôle dans la formation de la matrice osseuse est aujourd'hui bien élucidé mais son implication dans la vascularisation reste à établir. L'OPG est rapidement libérée par l'endothélium dans des conditions inflammatoires et est donc en mesure d'intervenir dans le processus de revascularisation initié par les cellules progénitrices endothéliales (PECs). Au cours de cette étude, nous avons tenté de comprendre le rôle joué par cette cytokines dans la néovascularisation induite in vitro, par une sous population de PECs appelées ECFCs (endothelial colony-forming cells), et sur la formation des néovaisseaux in vivo.Nous avons montré qu'elle agit sur la " souchitude " des cellules CD34+, potentialise les propriétés proangiogènes des ECFCs in vitro, et participe au processus angiogénique in vivo. L'OPG agit sur les ECFCs via le syndécanne-1, inhibe leur adhésion à la matrice extracellulaire, favorise leur migration et leur tubulogenèse via la voie SDF-1/CXCR4, et potentialise leur adhésion à l'endothélium activé. Les effets observés sont corrélés à la libération du SDF-1, une activation des voies de signalisation ERK1/2, Akt et mTOR et à une activation de l'intégrine αVβ3. Par ailleurs, nous avons montré que l'OPG potentialise l'effet proangiogène du FGF-2 in vivo. Elle participe également au développement tumoral et à la dissémination des métastases, probablement via l'inhibition de l'apoptose des cellules tumorales, mais aussi par la promotion de l'angiogenèse tumorale.

Les maladies cardiovasculaires sont l’une des principale causes de mortalité dans le monde, engendrant le décès de plus de 17 millions de personnes par an. Ce chiffre éloquent augmentera jusqu’à atteindre selon l’OMS 23,4 millions de décès en 2030. Ces maladies sont associées à un rétrécissement de la lumière des vaisseaux sanguins qui peut entrainer une occlusion partielle ou complète du vaisseau. Le traitement le plus souvent utilisé est un traitement chirurgical visant à créer un pont qui va contourner la section obstruée, ou une section lésée.Actuellement, les conduits les plus utilisés pour les greffes sont les vaisseaux autologues, à savoir la veine saphène ou l’artère thoracique interne. Seulement, ces substituts ne peuvent être utilisés en remplacement que s’ils sont sains. L’alternative aux vaisseaux autologue est l’utilisation de substituts synthétiques. Due à un certain manque de biocompatibilité de ces greffons synthétiques, après quelques années seulement, un phénomène de thrombose s’installe, en cause ; l’absence de cellules endothéliales (CEs) qui recouvrent l’intérieur du substitut.Le point clé réside ici dans la fabrication d’un matériau capable de fournir au CEs un environnement favorable à leur adhésion et leur prolifération pour permettre la génération d’un endothélium à l’intérieur d’un substitut synthétique. In vivo, les cellules capables de coloniser de tels matériaux sont les cellules progénitrices endothéliales, ces cellules sont capables de se différencier en cellules endothéliales matures et possèdent une capacité de prolifération supérieure aux cellules matures. Elles sont capables de réparer les vaisseaux et pourront donc être ciblées afin d’être recrutées in situ et ainsi endothélialiser le biomatériau.C’est dans ce contexte que nous avons choisi de modifier de façon chimique la surface d’un matériau model, un film de PET avec quatre principes actifs innovants sélectionnés pour leur capacité à induire l’adhésion des cellules ou leur différentiation pour permettre la régénération d’un endothélium à la surface du matériau.Ce projet a permis dans un premier temps de mettre au point un protocole pour greffer des principes actifs de façon covalente avec une densité reproductible et de façon microstructurée en utilisant la photolithographie. Ici, les peptides GRGDS et GHM ont été greffés pour améliorer l’adhésion des cellules, le dernier étant spécifique aux cellules endothéliales progénitrices. Le peptide SFLLRN et la sitagliptine ont été greffés pour induire ou accélérer la différenciation des EPCs en CEs matures. Toutes les surfaces ont été caractérisées pour valider le greffage covalent et connaitre la densité de molécules bioactives greffée.D’autre part avec une caractérisation approfondie des EPCs issues du sang de cordon ombilical, certains gènes caractéristiques des cellules souches et endothéliales ont été suivis par immunofluorescence et RT-qPCR pour déterminer leur état de différenciation. Ce travail n’aura été possible qu’après avoir déterminé quels gènes de références nous pouvions utiliser pour étudier le phénotype de trois types cellulaires à savoir, les cellules mononuclées CD34+, les EPCs et des CEs matures (extraites de la veine saphène). [...] En conclusion générale, ce projet prouve que la modification de surfaces des substituts avec des molécules bioactives est indispensable pour rendre le matériau attractif et pour régénérer un endothélium à la surface de celui-ci. Ce travail nous a aidé souligner l’importance de comprendre le comportement des EPCs et leur cinétique de différenciation pour leur utilisation en ingénierie vasculaire. / Cardiovascular disease is one of the leading causes of death in the world, killing more than 17 million people a year. This eloquent figure will increase to 23.4 million deaths in 2030, according to the WHO. These diseases are associated with a narrowing of the lumen of the blood vessels that may cause partial or complete occlusion of the vessel. The treatment most often used is a surgical treatment designed to create a bridge that will bypass the obstructed section or an injured section.Currently, the most used conduits for transplants are autologous vessels, namely the saphenous vein or the internal thoracic artery. Only these substitutes can only be used as a replacement if they are healthy. The alternative to autologous vessels is the use of synthetic substitutes. Due to a certain lack of biocompatibility of these synthetic grafts, after only a few years, a phenomenon of thrombosis sets in; the absence of endothelial cells (ECs) that cover the interior of the substitute.The key point here lies in the manufacture of a material capable of providing the ECs with a favorable environment for their adhesion and proliferation to allow the generation of an endothelium within a synthetic substitute. In vivo, cells capable of colonizing such materials are endothelial progenitor cells, these cells are capable of differentiating into mature endothelial cells and possess a higher proliferation capacity than mature cells. They are able to repair the vessels and can, therefore, be targeted to be recruited in situ and thus endothelialize the biomaterial.It is in this context that we have chosen to chemically modify the surface of a model material, a PET film with four innovative active ingredients selected for their ability to induce cell adhesion or differentiation to allow regeneration. an endothelium on the surface of the material.This project has initially made it possible to develop a protocol for grafting active ingredients covalently with a reproducible density and in a microstructured manner using photolithography. Here, the GRGDS and GHM peptides were grafted to enhance cell adhesion, the latter being specific to endothelial progenitor cells. The SFLLRN peptide and sitagliptin have been grafted to induce or accelerate the differentiation of EPCs into mature ECs. All surfaces have been characterized to validate covalent grafting and to know the density of grafted bioactive molecules.On the other hand, with a thorough characterization of EPCs from umbilical cord blood, some characteristic genes of stem and endothelial cells were followed by immunofluorescence and RT-qPCR to determine their state of differentiation. This work will have been possible only after determining which reference genes we could use to study the phenotype of three cell types namely, CD34 + mononuclear cells, EPCs and mature ECs (saphenous vein extract). [...] As a general conclusion, this project proves that surface modification of substitutes with bioactive molecules is essential to make the material attractive and to regenerate an endothelium on the surface of it. This work has helped us emphasize the importance of understanding the behavior of EPCs and their kinetics of differentiation for their use in vascular engineering.

L’Osteoprotégérine est une cytokine soluble qui joue un rôle clé dans le métabolisme osseux et est impliquée dans la réponse immunitaire et l’hématopoïèse. Elle est associée à la dysfonction endothéliale et semble intervenir dans l’angiogenèse. Cette cytokine constituerait en fait, un trait d’union entre le tissu osseux et vasculaire. Son rôle dans la formation de la matrice osseuse est aujourd’hui bien élucidé mais son implication dans la vascularisation reste à établir. L’OPG est rapidement libérée par l’endothélium dans des conditions inflammatoires et est donc en mesure d’intervenir dans le processus de revascularisation initié par les cellules progénitrices endothéliales (PECs). Au cours de cette étude, nous avons tenté de comprendre le rôle joué par cette cytokines dans la néovascularisation induite in vitro, par une sous population de PECs appelées ECFCs (endothelial colony-forming cells), et sur la formation des néovaisseaux in vivo.Nous avons montré qu’elle agit sur la « souchitude » des cellules CD34+, potentialise les propriétés proangiogènes des ECFCs in vitro, et participe au processus angiogénique in vivo. L’OPG agit sur les ECFCs via le syndécanne-1, inhibe leur adhésion à la matrice extracellulaire, favorise leur migration et leur tubulogenèse via la voie SDF-1/CXCR4, et potentialise leur adhésion à l'endothélium activé. Les effets observés sont corrélés à la libération du SDF-1, une activation des voies de signalisation ERK1/2, Akt et mTOR et à une activation de l’intégrine αVβ3. Par ailleurs, nous avons montré que l'OPG potentialise l’effet proangiogène du FGF-2 in vivo. Elle participe également au développement tumoral et à la dissémination des métastases, probablement via l'inhibition de l'apoptose des cellules tumorales, mais aussi par la promotion de l'angiogenèse tumorale. / Osteoprotegerin is a key regulator of bone metabolism involved in the immune response, hematopoiesis, and endothelial dysfunction. It seems to be implicated in angiogenesis and may represent a link between bone and vascular system. Although its role in bone is well recognized, its involvement in vasculature remains to be established. In inflammatory conditions, OPG is constitutively released by endothelial cells and smooth muscle cells, and therefore is able to participate in blood vessels formation induced by endothelial progenitor cells (EPCs). In this study we attempted to determine, in vitro the precise role of OPG in angiogenesis process induced by a subpopulation of EPCs called “endothelial colony-forming cells” (ECFCs), and on neovessel formation in vivo.We found that OPG causes phenotype changes of ECFCs via the activation of different molecular pathways targeting cell clonogenicity, differentiation, proliferation, migration and adhesion. Our results suggest that OPG may interact with ECFCs through its binding to syndecan-1, to induce an anti-adhesive effect and thereby promoting ECFCs migration through a SDF-1/CXCR4 dependant pathway and the ERK1/2, Akt and the mTOR pathways activation. OPG can intervene on the autocrine effect of ECFCs by inducing their adhesion to activated endothelium and their tubulogenesis, and potentiate their paracrine effects by inducing SDF-1 release. Alternatively, it can promote ECFCs survival, probably, in a αVβ3 integrin-dependent manner. In vivo, OPG potentiates FGF-2 proangiogenic effects and may participate in tumour growth, invasion and metastasis, possibly through inhibition of tumour cell apoptosis but also by promoting tumour angiogenesis.

Le retard de cicatrisation (RETCIC) est un problème clinique majeur, touchant les gens âgés, les diabétiques, drépanocytaires (DR), ou traités par les glucocorticoides (GC). Nous avons abordé les mécanismes des ulcères DR dans un modèle transgénique ayant un gène beta globine humain muté (SAD). Les souris SAD âgées ont un RETCIC corrélé au degré d'anémie et d'hemolyse, comme dans la DR humaine ; le RETCIC est lié à l'altération de l'angiogenèse cutanée et un faible recrutement de cellules endothéliales progénitrices (EPC) depuis la moelle. La sécrétion de CXCL12 dans la plaie par les kératinocytes et les cellules inflammatoires est diminuée. Fait notable, le traitement local de la plaie par des EPC ou du CXCL12 recombinant restaurent l'angiogenèse et une cicatrisation des souris SAD âgées. Nous avons ensuite abordé le rôle du récepteur minéralocorticoide dans la cicatrisation cutanée, et proposé ses antagonistes (MRA) pour améliorer le RETCIC en pathologie (traitement local GC, diabète murin); j'ai aussi participé à la démonstration de l'effet bénéfique des MRA sur l'atrophie épidermique GC-induite chez l'homme. A l'aide d'explants de peau murine et humaine, de plaies cutanées crées sur le dos de souris, et par l'analyse de la cicatrisation de biopsies chez le volontaire sain après traitement GC (étude post-hoc de l'essai SPIREPI), nous montrons que les MRA améliorent le RETCIC pathologique, et n'affectent pas la peau saine normale. Nous avons montré que l'effet bénéfique des MRA topiques implique une augmentation de la prolifération kératinocytaire et le canal sodium épithelial. Ces résultats montrent un rôle inédit et important du MR cutané dans la cicatrisation. / Impaired wound healing is a major unsolved clinical problem in aging, diabetes, sickle cell disease (SCD), glucocorticoid (GC) therapy or Cushing syndrome.First, we investigated the mechanisms underlying SCD ulcers, using SAD transgenic mouse model with mutated human beta globin. Old SAD mice displayed delayed healing correlated with the severity of anemia and hemolysis, as in human SCD, related to impaired cutaneous angiogenesis and poor endothelial progenitor cell (EPC) mobilization from the bone marrow. CXCL12 secretion by keratinocytes and inflammatory cells in SAD wounds was low. Noticeably, local wound therapy with EPCs or with recombinant CXCL12 restored wound angiogenesis and healing in old SAD mice.Second, we questioned the role of mineralocorticoid receptor (MR) in wound healing and proposed that MR blockade could improve reepithelialization in pathological situations (GC-treated skin, diabetic mouse models); I also participated to the demonstration that MR blockade limits GC-induced epidermal atrophy in human skin. We used skin explants from mouse and humans, full thickness skin wounds on the back of mice, and analyzed wound closure after skin biopsy in healthy volunteers pre-treated with GC, as a post-hoc study of the SPIREPI clinical trial. We found that MR blockers can rescue the pathological delayed wound healing while they did not modify wound closure in normal condition. We show that the improvement of GC-induced wound healing delay by MR blockade involves restoration of keratinocyte proliferation and down-regulation of the epithelial sodium channel. These results suggest an important and entirely novel role for MR in to improve delayed wound closure.

Les progéniteurs endothéliaux semblent offrir de nouvelles perspectives dans le traitement des pathologies ischémiques. Nos travaux portent sur l'étude des effets d'une transplantation d'une sous population homogène de progéniteurs endothéliaux dits tardifs, les ECFCs, sur un modèle d'occlusion de l'artère cérébrale moyenne (MCAO) transitoire chez le rat. 4x106 ECFCs cultivés à partir du sang de cordon humain ou 1ml de PBS ont été injectés en intraveineuse (IV) 24h après une MCAO d'une durée d'une heure chez les rats appartenant respectivement au groupe greffé et au groupe contrôle. On a pu mettre en évidence le passage des cellules greffées dans l'hémisphère cérébral ischémié par radiomarquage à l'oxinate d'indium 111 (111In) et marquage fluorescent au CM-Dil des ECFCs avant transplantation. Ceci a été confirmé par la visualisation d'ECFCs d'origine humaine en périphérie de la zone infarcie par marquages immunohistochimiques au MAB1281 et CD31. La transplantation d'ECFCs a augmenté significativement le taux de survie et a amélioré la récupération fonctionnelle des animaux. L'effet bénéfique observé est associé à une réduction du nombre de cellules apoptotiques ainsi qu'une augmentation de la densité capillaire et de la neurogenèse en périphérie de la zone lésée. Ces effets semblent corrélés à une surexpression en zone de pénombre de VEGF et IGF1 aux propriétés pro-angiogéniques et neurotrophiques, et à une diminution de l'expression d'un facteur pro-apoptotique proBDNF. De plus, nous avons montré que les ECFCs sont capables de sécréter des cytokines pro-angiogéniques. / Endothelial progenitor cells (EPCs) seem to be a promising option to treat patients with ischemic diseases. Here, we investigated the effects of late EPCs or Endothelial Colony-Forming Cells (ECFCs), a recently defined homogeneous subtype of EPCs, in a rat model of transient middle cerebral artery occlusion (MCAO). Either vehicle or 4.106 ECFCs, isolated from human cord blood, were intravenously injected 24h after 1 hour of MCAO in rats assigned to control and transplanted groups respectively. 111In-oxine-labeled ECFCs specifically homed to ischemic hemisphere and CM-Dil prelabeled ECFCs preferentially settled in the inner boundary of the core area of transplanted animals. The presence of human cells in rat brain sections was detected by immunohistochemical staining (MAB1281, CD31). We demonstrated that ECFCs injected 24h after MCAO improved functional recovery and survival rate. Beneficial effect was associated with an increase in growth factors expression in homogenates from ischemic area (VEGF, IGF-1, proBDNF) and may be related to the secretion by ECFCs of soluble factors that could affect apoptosis, vascular growth and neurogenesis. These findings raise perspectives for the use of ECFCs as a well-characterized cell therapy product for optimal therapeutic outcome after stroke.

L’incidence des maladies cardiovasculaires d’origine athéromateuse demeure un problème majeur en santé publique et malgré le développement de techniques curatives endovasculaires, la chirurgie demeure nécessaire chez de nombreux patients. Le remplacement vasculaire se fait par une veine autologue qui reste le « gold standard » ou, lorsque les patients n’ont pas le capital vasculaire suffisant, par une prothèse. Actuellement, si les techniques utilisant des prothèses synthétiques sont satisfaisantes pour le remplacement d’artères de gros calibre, celui des artères de petit calibre demeure toujours un défi du fait du caractère thrombogène des biomatériaux utilisés et de leurs mauvaises propriétés mécaniques. Depuis quelques années, le concept d’ingénierie tissulaire a émergé et évolué. Il pourrait permettre de proposer de nouveaux types de substituts vasculaires hybrides et/ou biologiques, grâce en particulier à l’utilisation de cellules souches et de leurs progéniteurs, ouvrant d’intéressantes perspectives dans le domaine de l’ingénierie vasculaire. Le but de ce travail a été d’obtenir de manière fiable et reproductible des cellules à phénotype endothélial mature à partir de progéniteurs endothéliaux issus de moelle osseuse et sang périphérique humains et de définir leurs réponses dans des conditions proches de celles observées dans un vaisseau natif. Des cellules (PDECs : Progenitor Derived Endothelial Cells) ont pu être amplifiées à partir de progéniteurs, elles présentent les marqueurs membranaires classiquement utilisés pour définir des cellules endothéliales matures. Elles sont capables, sur différents revêtements utilisés cliniquement tels le collagène de type I et la colle de fibrine ainsi que sur un revêtement plus expérimental (Multicouches de PolyElectrolytes), de former une monocouche confluente. Ces PDECs résistent à des contraintes mécaniques de cisaillement de type artériel et l’analyse de gènes et protéines impliqués dans la biologie de l’endothélium a montré qu’elles répondent à ces stimulations par l’expression d’un phénotype en lien avec une activité antithrombogène. De plus, les travaux préliminaires réalisés sur ces PDECs cocultivés avec des progéniteurs ostéoblastiques, ouvrent d’intéressantes perspectives concernant leur utilisation dans le cadre de l’ingénierie du tissu osseux vascularisé. / The incidence of atherosclerotic arterial disease is still a major public health problem and despite endovascular surgery therapies, surgical treatment is necessary for many patients. Vascular bypass is performed with an autologous vein which remains the gold standard, or when patients do not have appropriate blood vessels to be used as replacement, with a synthetic prosthesis. Nowadays, synthetic vascular grafts have been successfully used in the treatment of the pathology of large arteries, but the replacement of the smaller sized arteries is still a challenge because synthetic vascular grafts are known to be highly thrombogenic and have poor mechanical properties. Recently, the tissue engineering concept has emerged and advances. It can allow to propose development of new hybrid or biologic vascular substitutes, using stem cells and progenitor cells, holding great promise for vascular tissue engineering. The aim of the present study was to obtain reliably and reproducibly, cells with mature endothelial phenotype from endothelial progenitor cells isolated from human bone marrow and peripheral blood and investigate cell response in conditions similar to those observed in a native vessel. We were able to expand cells (PDECs: Progenitor Derived Endothelial Cells) from progenitors which exhibit markers conventionally used to define mature endothelial cells. They were able, on scaffolds currently used in clinic like collagen type I and fibrin glue or on more experimental scaffold (Polyelectrolytes multilayers films), to form a confluent monolayer. These PDECs are able to withstand arterial shear stress and analysis of genes and proteins implicated in endothelium biology shows that these cells respond to shear stress stimulation with a phenotype connected to an anti-thrombogenic activity. Moreover, preliminary studies using co-cultures of PDECs and osteoblastic progenitors, open interesting perspectives concerning PDECs to be used in the field of vascularized bone tissue engineering.

L’angioplastie coronaire est la première forme de revascularisation coronaire. Elle présente cependant 2 limites qui restreignent encore son utilisation : la thrombose et la resténose de stent. La thrombose de stent est un événement précoce associé à une mortalité élevée. Les plaquettes y jouent un rôle déterminant. Le développement de tests fonctionnels plaquettaires permettant d’analyser le niveau de réactivité plaquettaire sous traitement a permis de mettre en évidence les limites de celui-ci sur le plan biologique. Nous avons démontré l’impact clinique de l’utilisation de ces tests dans la prédiction et la réduction du risque de thrombose de stent chez des patients traités par angioplastie coronaire. La resténose est quant à elle une complication tardive de l’angioplastie coronaire avec implantation d’un stent non-actif. Sa physiopathologie repose sur des mécanismes de lésion et de régénération endothéliale. Des marqueurs endothéliaux circulants ont récemment été développés. Nous avons montré qu’ils pouvaient permettre d’évaluer la lésion et la régénération endothéliale induite par une angioplastie coronaire. Les cellules endothéliales circulantes s’élèvent transitoirement après l’angioplastie et ce de façon variable en fonction de la réactivité plaquettaire sous traitement démontrant les interactions étroites entre ces différents acteurs. Dans le même temps, on observe une mobilisation de progéniteurs d’origine médullaire suite à l’angioplastie. Nos travaux suggèrent un rôle clé de la régénération endothéliale dans la cicatrisation vasculaire après angioplastie. En effet, il apparait que la proportion de progéniteurs de profil de différenciation endothélial en réponse à l’angioplastie coronaire détermine la survenue d’une resténose intra-stent. Ces données ouvrent la voie à une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologie menant à la resténose mais aussi à des perspectives thérapeutiques intéressantes. / Percutaneous coronary intervention is the most commonly used revascularization technique. However it has 2 main complications limiting its widespread: stent thrombosis and in stent restenosis. Stent thrombosis is an early event associated with a high mortality rate. Platelets are key in its physiopathology. The availability of platelet function tests allowing to determine platelet reactivity levels under therapy showed a variable ant platelet effect following aspirin and clopidogrel intake. We further demonstrated that tailoring anti platelet therapy according to platelet function tests results decrease the rate of stent thrombosis following PCI without increasing bleedings. In stent-restenosis is a late complication of PCI with bare metal stents. The pathophysiology of in-stent restenosis is dependent on the lesion and regeneration of the endothelium. Circulating endothelial biomarkers have recently been developed. We have demonstrated that this marker allow to evaluate the lesion and regeneration of the endothelium following PCI. We evidenced a transient increase in circulating endothelial cells following PCI which is dependent on the level of platelet reactivity inhibition demonstrating the interaction between platelets and the endothelium. At the same time, PCI induces mobilization of progenitor cells which is detectable early after the intervention. Our work suggests that these progenitor cells have a key role in endothelial regeneration after PCI. We evidenced for the first time that the proportion of endothelial progenitor cells among progenitor cells mobilized after PCI determine the occurrence of in stent restenosis. Altogether these data give critical inside into vascular regeneration after PCI in human and on the mechanisms associated with in stent restenosis thus providing new potential therapeutic target.

L'endothélium joue un rôle primordial dans le développement et le maintien des multiples fonctions vasculaires. Il est ainsi largement impliqué dans des situations pathologiques comme les maladies cardio-vasculaires. La description de marqueurs endothéliaux circulants a permis une exploration non invasive de l'endothélium. Notre équipe s'est intéressée principalement aux cellules endothéliales circulantes (CEC), dont le taux reflète la lésion ou l'activation de l'endothélium, et aux progéniteurs endothéliaux circulants (PEC), marqueurs de régénération endothéliale. La découverte en 1997 par Asahara de la présence chez l'adulte de ces PEC, participant à la formation de nouveaux vaisseaux par vasculogenèse, a ouvert de nouvelles perspectives, notamment pour la thérapie cellulaire des pathologies ischémiques. Ce travail a consisté à développer les méthodes d'étude de ces cellules dans plusieurs contextes. Tout d'abord, nous avons exploré l'utilité de ces marqueurs dans la physiopathologie de l'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Puis nous avons analysé le potentiel de mobilisation des progéniteurs endothéliaux à partir de la paroi vasculaire lors d'une ischémie locale chez des volontaires sains dans le cadre du développement d'un produit de thérapie cellulaire autologue. Une partie de ce projet a été de mettre en place et d'optimiser les techniques d'étude de ces marqueurs. Les CEC ont été quantifiées par immunoséparation magnétique (IMS), technique mise au point en 1992 (Dignat-George 1992) et transférée dans notre laboratoire. La quantification des PEC a été réalisée par cytométrie en flux et par culture cellulaire. En culture, deux types de PEC sont décrits : les PEC précoces, dont l'origine est monocytaire et pour lesquels la culture est déjà standardisée, et les " Endothelial Colony Forming Cells " (ECFC), seules cellules présentant des caractéristiques de cellules endothéliales progénitrices et pouvant être proposées comme produit de thérapie cellulaire. Nous avons optimisé la quantification des ECFC en culture en étudiant l'effet de diverses matrices et de la densité d'ensemencement des cellules mononucléées issues du sang total sur l'obtention de ces cellules et leurs propriétés angiogènes. La dysfonction endothéliale a été décrite comme un élément central dans le développement de l'HTAP dont le diagnostic repose sur la mesure de la pression artérielle pulmonaire par cathétérisme cardiaque droit. En l'absence de marqueur biologique non invasif dans cette maladie, nous avons quantifié les CEC et les progéniteurs circulants dans deux études. Une étude réalisée chez des patients adultes a montré une augmentation spécifique des CEC dans l'HTAP et non dans l'hypertension pulmonaire thromboembolique chronique. Ainsi les CEC semblent être le reflet des lésions endothéliales pulmonaires et non de la sévérité clinique des patients. L'autre étude a montré l'intérêt de la quantification des CEC dans la prise en charge thérapeutique des enfants souffrant d'HTAP secondaire à une cardiopathie congénitale, dont les formes irréversibles présentaient des taux élevés de CEC. Nous avons ainsi défini un nouveau marqueur non invasif à utilité diagnostique et pronostique. Les PEC sont des cellules rares dans le sang circulant, difficiles à expandre, et dont les essais de mobilisation médullaire se sont révélés insuffisants. L'hypothèse récente d'une réserve vasculaire des progéniteurs endothéliaux nous a conduits à étudier l'effet d'un processus d'ischémie locale sur la mobilisation de ces cellules chez des volontaires sains. Deux groupes d'âge ont été inclus afin d'évaluer l'impact du vieillissement sur la méthode de mobilisation étudiée. Malgré un effet de cette ischémie sur la dilatation endothéliale cette méthode n'a pas permis de mobiliser significativement les PEC issus de la paroi endothéliale, quel que soit l'âge des sujets. A l'inverse, l'hypoxie a eu un effet délétère sur les capacités angiogènes des ECFC.

Malgré l'efficacité thérapeutique avérée des agents anti-angiogéniques et des agents anti-vasculaires (VDA), le mécanisme d'action précis des stratégies ciblant les vaisseaux sanguins tumoraux, les raisons de leur efficacité ainsi que les mécanismes de résistance à ces drogues sont encore mal compris. Il est rapidement apparu essentiel d'identifier des biomarqueurs capables de refléter l'angiogénèse tumorale ou les effets sur la vascularisation tumorale de ces traitements. Compte tenu de leur importance dans des pathologies vasculaires, les cellules endothéliales matures circulantes (CEC) et les progéniteurs endothéliaux circulants (CEP) ont d'emblée été pressenties comme des candidats intéressants pour être des biomarqueurs de réponse aux stratégies ciblant la vascularisation tumorale. Nous avons exploré l'intérêt de ces cellules en tant que biomarqueurs de l'angiogénèse dans des tumeurs pédiatriques, et leur rôle en tant que biomarqueurs de traitement par des agents anti-angiogéniques chez des sujets adultes atteints de cancer. Ces travaux ont mis en lumière l'intérêt des CEP et ont été à la source d'un travail plus " mécanistique " où nous avons étudié dans différents modèles murins le rôle des CEC et CEP dans le mécanisme d'action des agents anti-vasculaires et plus particulièrement le rôle fonctionnel des CEP dans la résistance à ces molécules. Par des stratégies d'association d'agents anti-angiogéniques aux VDA destinées à inhiber les CEP, nous montrons l'augmentation de l'activité anti-tumorale des VDA et offrons un rationnel mécanistique pour optimiser les schémas thérapeutiques actuels des traitements anti-vasculaires. Nos données apportent des arguments en faveur du rôle potentiel de ces cellules en tant que biomarqueurs de l'angiogénèse, des traitements anti-angiogéniques et de la résistance aux traitements anti-vasculaires.