Les maladies cardiovasculaires sont une des principales causes de morbidité et de mortalité au monde. La plus courante est l’infarctus du myocarde définit pathologiquement par la mortalité cellulaire dû à une ischémie prolongée d’une partie du ventricule gauche. L'ischémie est caractérisée par un apport sanguin insuffisant causé par une obstruction d’une artère coronaire. La restauration, en clinique, du flux sanguin, appelée reperfusion, est considérée comme la méthode la plus efficace contre les dommages ischémiques. Paradoxalement, cette restauration du flux sanguin est associée à une exacerbation de la lésion tissulaire, entraînant alors des lésions d'ischémie-reperfusion (I/R). Dans le but de limiter ces lésions, le conditionnement ischémique myocardique est une avancée majeure dans le domaine de la cardioprotection. Ce protocole confère ses effets cardioprotecteurs via le recrutement de divers mécanismes endogènes suivant l’activation de deux voies intracellulaires : la voie RISK (Reperfusion Injury Salvage Kinase) et/ou la voie SAFE (Survivor Activator Factor Enhancer). Ces voies impliquent l'activation de différentes cascades de signalisation et de protéines kinases. En particulier, concernant la voie SAFE, le transducteur de signal et l'activateur de transcription-3 STAT3, a été identifié comme un acteur clé dans le postconditionnement ischémique (PostCI). Il est suggéré que les effets cardioprotecteurs attribués à STAT3 soient liés à ses effets en tant que facteur de transcription et en tant que régulateur de l’activité mitochondriale, mais tout n’est pas encore connu. En revanche, il est admis que STAT3 est activé par la phosphorylation ciblant les résidus tyrosine 705 et sérine 727. Dans nos travaux actuels, nous avions initialement pour objectif d’étudier les rôles cardioprotecteurs mitochondriaux de STAT3 après une I/R et un PostCI. Cependant, nous n'avons pas été en mesure de détecter STAT3 dans les mitochondries de cardiomyocytes adultes de souris, dans des conditions basales et de stress, en utilisant différentes approches. Fait intéressant, nous avons montré une localisation exclusive de STAT3 dans les myocytes cardiaques adultes, le long des tubules T, et nous avons mis en évidence les inconvénients des techniques précédemment utilisées.Outre les rôles putatifs de STAT3 dans les mitochondries, nous avons ciblé ses effets dans la signalisation et la génomique au cours de l'I/R et du PostCI. Nous avons tout d’abord cherché à déterminer, pendant l’I/R et le PostCI, la cinétique temporelle d’activation de STAT3 et des autres kinases de la voie RISK, notamment Akt et les MAPK ERK1 / 2, JNK et p38. En outre, nous avions pour objectif d’étudier les liens entre les voies SAFE et RISK en déchiffrant les liens entre STAT3 et les kinases RISK au cours du PostCI. Nous avons montré qu’après une ischémie et un temps court de reperfusion, STAT3 et ERK1/2 sont activés, et que l’utilisation d’un PostCI active d’autant plus STAT3 en induisant exclusivement la phosphorylation de sa tyrosine. Nous avons également montré que l’interconnexion entre les voies SAFE et RISK, dans le protocole PostCI utilisé, se fait par STAT3 et ERK1/2. À partir de ces résultats, nous nous sommes dirigés vers la génomique grâce à laquelle nous avons étudié l'activité de STAT3 au cours de l'IPoC. À cet égard, nous avons montré que STAT3 est impliqué dans la régulation de la réponse inflammatoire au cours de la PostCI. Dans l’ensemble, cette étude présente une approche globale des fonctions mitochondriales, de signalisation et génomiques de STAT3 dans le contexte de la protection cardiaque / Cardiovascular diseases are leading causes of morbidity and mortality worldwide. Among the mostly prevailing cardiovascular diseases is myocardial infarction, which is pathologically defined as myocardial death due to a prolonged ischemia. Ischemia is an insufficient supply of blood caused by a blockade in the coronary arteries. The early restoration of blood flow is considered the most effective method against the ischemic lesions. Paradoxically, this blood flow restoration is associated with an exacerbation of the tissue injury, leading to the ischemia-reperfusion (I/R) injury. To avoid this injury, the myocardial ischemic conditioning protocol has rejuvenated the field of cardioprotection. This protocol confers its cardioprotective effects via recruiting various endogenous mechanisms following the activation of two intracellular pathways: the reperfusion injury salvage kinase (RISK) or survivor activator factor enhancer (SAFE) pathways. These pathways involve the activation of different signaling cascades and protein kinases. Zooming in through the SAFE pathway, the signal transducer and activator of transcription-3, STAT3, has been identified as a prominent key player in ischemic postconditioning (IPoC). The cardioprotective effects attributed to STAT3 are suggested to be linked to its roles as a transcription factor and as a regulator of the mitochondrial activity, but these are not well studied and elaborated. STAT3 is activated by phosphorylation, which targets the tyrosine 705 and serine 727 residues. In our current work, we initially aimed to investigate the mitochondrial cardioprotective roles of STAT3 following I/R and IPoC. However, we were not able to detect STAT3 in the mitochondria of adult mouse cardiomyocytes under variousbasal and stress conditions using different approaches. Interestingly, we showed an exclusive STAT3 pattern in adult cardiac myocytes, along the T-tubules, and highlighted drawbacks of previously used techniques. Aside from the mitochondrial roles of STAT3, we targeted its signaling and genomic roles during I/R and IPoC. We first aimed to determine, during I/R and IPoC, the temporal kinetics of activation of STAT3 and the other kinases of the RISK pathway including Akt and the MAPKs ERK1/2, JNK and p38. In addition, we aimed to decipher the interlink between the SAFE and RISK pathways through deciphering the interlink between STAT3 and the RISK kinases following IPoC. We showed that a short reperfusion time activates STAT3 and ERK1/2 following ischemia, and that the application of IPoC further activates STAT3 through inducing its tyrosine phosphorylation. We also showed that the interlink between SAFE and RISK pathways, in the IPoC protocol we used, is through STAT3 and ERK1/2. From this signaling level, we moved toward the genomic level whereby we investigated the genomic activity of STAT3 during IPoC. In this regard, we have shown that STAT3 is involved in the regulation of the inflammatory response during IPoC. Overall, this study presents a global approach of STAT3’s mitochondrial, signaling and genomic functions in the context of cardiac protection

L’ostéopontine (OPN) est une protéine synthétisée et sécrétée par de nombreux types cellulaires. Elle joue un rôle important dans la régulation de la réponse inflammatoire et immune. Elle est également pro-fibrogénique, et présente des propriétés anti-apoptiques. Les NAFLD et ALD sont les premières causes d’ hépatopathies en France. Le spectre de ces complications va de la stéatose à la stéatohépatite, la fibrose, la cirrhose voire le carcinome hépatocellulaire. Le tissu adipeux joue un rôle important dans la survenue et l’évolution des NAFLD. Nous montrons que l'OPN favorise l'inflammation du foie et du tissu adipeux dans les NAFLD, en favorisant le recrutement de macrophages, de cellules dendritiques et de lymphocytes T et en modulant la polarisation de ces cellules immunes. Chez les patients alcooliques, nous rapportons que l’OPN constitue un marqueur prédictif de la fibrose hépatique. Les lésions induites par l'IR hépatique sont la principale cause de dommages survenant au cours des chirurgies du foie. Le rôle de l'OPN lors de l’IR n’a pas été étudié dans le foie. Mes études ont mis en évidence que l'OPN pourrait jouer un rôle protecteur. Son invalidation (OPN-/-) aggrave les lésions hépatiques (inflammation, souffrance et nécrose hépatocytaire) induites par l’IR chez la souris. Ce rôle protecteur de l’OPN pourrait être dû à sa capacité à prévenir la mort hépatocytaire et à limiter la production toxique de NO dans les macrophages. L’ensemble de ces travaux a permis de mettre en évidence de nouveaux rôles de l'OPN dans les lésions induites par l'IR hépatique et pourrait constituer une cible thérapeutique pour les maladies chroniques du foie. / Osteopontin (OPN) is a protein synthesized and secreted by many different types of cells. It plays an important part in the regulation of the inflammatory and immune response. OPN is also pro-fibrogenic, and has anti-apoptotic properties. The nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) and alcoholic liver disease (ALD) are the leading causes of liver disease in France. The range of these complications goes from steatosis to steatohepatitis, fibrosis, cirrhosis and even hepatocellular carcinoma. Adipose tissue plays a significant part on the occurrence and evolution of the NAFLD. We show that OPN facilitates liver’s and adipose tissue’s inflammation in the NAFLD, by facilitating the intake of macrophages, dendritic cells and T cells, and by modulating the polarization of these immune cells. For alcoholic patients, we show that OPN is one of the predictive markers of liver fibrosis. The lesions induced by ischemia-reperfusion (IR) are the main cause of damages occurring during liver’s surgery. The role of OPN in hepatic injury induced by IR has not yet been investigated. My studies demonstrate that OPN could have a protecting role. OPN deficiency in mice (OPN-/-) increases hepatic lesions caused by IR (inflammation, and cell death). OPN could thus partially prevent hepatic injury and inflammation induced by IR. This could be due to its ability to prevent hepatocyte death and production of toxic NO by macrophages. OPN could thus be an important actor in the pathogenesis of chronic liver disease.

L'arrêt cardiaque (AC), responsable de 50000 morts par an en France, est un problème de santé publique. La majorité des décès survenant chez les patients réanimés avec succès est liée à une défaillance multiviscérale associée à une réponse inflammatoire systémique définissant le syndrome post-AC. L'AC réanimé est un modèle extrême d'ischémie-reperfusion (I/R) globale à l'origine de dysfonctions mitochondriales. L'ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondrial (mPTP), inhibée par la ciclosporine A (CsA), joue un rôle déterminant dans les lésions d'I/R focales. Nous avons fait l'hypothèse que des interventions thérapeutiques prévenant l'ouverture du mPTP pourraient limiter le syndrome post-AC. Au cours de ce travail de thèse, nous avons mis au point un modèle d'AC chez le lapin et utilisé des préparations de mitochondries isolées à partir des organes vitaux pour étudier le rôle du mPTP dans la physiopathologie des défaillances d'organes post-AC. Dans un premier travail, nous avons montré que l'administration in vivo de CsA prévenait, en inhibant le mPTP au niveau du myocarde, la dysfonction cardiovasculaire post-AC. Nous avons étendu cette démonstration aux autres organes vitaux et montré ainsi des effets protecteurs mitochondriaux ubiquitaires de la CsA. Par la suite, nos travaux se sont attachés à étudier l'influence de la température corporelle sur les dysfonctions mitochondriales impliquées dans le syndrome post-AC. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans le traitement de l'AC chez l'Homme / Cardiac arrest (CA) is a public health with more than 50,000 sudden deaths annually in France. A majority of immediate survivors die of multiple organ failure combined with systemic inflammatory response known as the post-CA syndrome. Resuscitated CA represents a model of whole body ischemia-reperfusion (I/R) leading to mitochondrial dysfunctions. Opening of the mitochondrial permeability transition pore (mPTP), which can be inhibited by cyclosporine A (CsA), play a key role in reperfusion injury after focal ischemia. We hypothesized that therapeutic intervention targeting the mPTP could prevent the post-CA syndrome. In the present work, we developed a model of CA in rabbits and we used mitochondria preparations from vital organs to study the role of the permeability transition in the pathophysiology of the post-CA syndrome. In our first study, we have determined that CsA, by inhibiting mPTP opening (in heart), prevented CA-induced myocardial dysfunction. We extended this demonstration to the other vital organs and therefore reported a ubiquitous mitochondrial protective effect of CsA. Subsequently, we have focused our research on the influence of temperature on mitochondrial dysfunction involved in the post-CA syndrome. Our experimental findings open up new therapeutic perspectives in the treatment of CA in Humans

Thesis (Ph.D.)--University of Alabama at Birmingham, 2007. / Title from PDF title page (viewed on Feb. 4, 2010). Includes bibliographical references (p. 120-131).

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2007. / Härtill 4 uppsatser.

Thesis (Ph. D.)--University of Alabama at Birmingham, 2008. / Title from first page of PDF file (viewed June 5, 2008). Includes bibliographical references.

Thesis (doctoral)--Lund University, 1994.

Le muscle strié squelettique subit de graves lésions d’ischémie-reperfusion (IR) au cours de la progression de l’artériopathie oblitérante des membres inférieurs et lors d’interventions chirurgicales qui nécessitent l’interruption transitoire du flux sanguin dans les artères des membres. Dans ce contexte, nos objectifs étaient de mettre à profit deux modèles expérimentaux d’IR des membres inférieurs par clampage aortique et garrotage unilatéral pour : ° tester l’efficacité d’une alternative médicamenteuse au postconditionnement ischémique par l’utilisation de la cyclosporine A (CsA). En se liant à la cyclophiline D, la CsA empêche l’ouverture du pore de transition mitochondrial (mPTP) à un niveau très distal de la cascade d’évènements qui conduit à la nécrose après IR. ° déterminer de quelle façon deux comorbidités fréquemment retrouvées chez des patients souffrant d’atteinte artérielle (le diabète et l’âge) influencent l’effet de la cyclosporine. Avec les protocoles de conditionnement et aux doses que nous avons utilisées, la cyclosporine a des effets différents sur les conséquences musculaires de l’ischémie-reperfusion des membres inférieurs, dépendant de la pathologie sous-jacente des animaux étudiés. Il semble intéressant d’étudier l’effet dose-réponse de la cyclosporine A pour déterminer l’intervalle thérapeutique optimal, celui-ci pouvant être différent chez l’animal sain et pathologique. D’autre part, étant donné l’importance considérable du stress oxydant chez les animaux diabétiques et sénescents, la co-administration de cyclosporine et d’un antioxydant au moment de la reperfusion pourrait rétablir une protection. / Peripheral arterial disease and many surgical procedures (requiring vascular clamping or tourniquet application) induce severe skeletal muscle ischemia-reperfusion (IR) injuries. As a result, using experimental hind limb ischemia-reperfusion models, our goals were: ° To test a pharmacologic substitute to ischemic postconditioning by using cyclosporine A, that acts on a very downstream step of IR injury cascade by binding to cyclophilin D and inhibiting mitochondrial transition pore opening. We wondered if cyclosporine could alleviate mitochondrial dysfunction and reduce ROS production in skeletal muscles submitted to IR. ° To determine how diabetes and senescence would influence cyclosporine A protective effects. In conclusion, the protective effects of pharmacologic postconditioning with cyclosporine A seem to critically depend on the model under study. A variable and narrow dose-effect relationship is likely and makes it necessary to perform a dose finding study in every pathologic model. Considering the narrow relationships between mitochondrial protection and oxidative stress, combing cyclosporine A postconditioning with antioxidant therapy may restore a more robust protective effect but this hypothesis has to be validated.

La pénurie d'organes a amené les équipes de transplantation à élargir l'acceptation des greffons à des organes provenant de donneurs marginaux.Le recours aux greffons marginaux impose de réduire les lésions induites durant l'IR, et doit conduire à une prise en charge optimisée de façon à limiter le risque de PNF et de RRF.C'est face à cette situation, que la question de la perfusion d'organe et de l'utilisation des machines de perfusion s'est posée et a justifié la réalisation de ce travail.Un modèle d'autotransplantation chez le porc a été choisi car il permet d'évaluer les effets de l'IR sur le rein.Les reins ont subi une ischémie contrôlée. La conservation des reins a été randomisée soit en incubation statique dans IGL-1 ou Belzer MPS soit sur machine de perfusion.Nous avons utilisé comme paramètre d'étude : la survie des animaux, différents dosages biologiques, une analyse histologique et une évaluation immunologique par RTqPCR des certains gènes impliqués dans le mécanisme lésionnel d'IR.Nos résultats montrent au total :-Que la machine de perfusion RM3 diminue le risque de RRF et PNF post greffe.-La supériorité de l'IGL-1 sur le Belzer MPS ; il existe un effet propre de la solution IGL-1 pour moduler les mécanismes inflammatoires et immunologiques liés aux lésions d'IR.-Que la reprise de fonction et la PNF dépendent du liquide utilisé et qu'il existe un effet d'addition entre l'IGL-1 et la machine de perfusion. / Organ shortage has led transplant teams to re-evaluate their acceptance criteria and to increase their use of marginal donor organs (ECD and DDAC). For this reason, it is necessary to reduce the lesions due to IR. By optimizing organ conservation, the risk of PNF and RRF can be limited, and organ survival increased. The question of organ perfusion and the use of perfusion machines arose in this context, leading to the work we present here.We chose to evaluate the effects of IR on a porcine auto-graft model, that being the gold standard for the study of IR lesions.The kidneys were subject to hot ischemia for 60 minutes, and then to cold ischemia for 22 hours, during which they were randomly conserved either through static incubation in IGL-1 or Belzer MPS or on a perfusion machine.We studied the animal survival rate, various bioassays, histological analysis and immune reactions though RTqPCR of certain genes involved in IR lesion mechanisms.Our results show:-That the RM3 perfusion machine decreases the RRF and PNF post-graft risk and thus the perfusion machine conservation is better than static conservation.-IGL-1 superiority over Belzer MPS; IGL-1 solution independently modulates inflammatory and immunological mechanisms linked to IR lesions.-That function recovery and PNF depend on the liquid used where there is an additive effect between the use of IGL-1 and the use of a perfusion machine.

Objectif De nombreux travaux ont souligné le rôle de la Cyclosporine A (CsA) dans la prévention des lésions d'ischémie-reperfusion (I/R) mais aucun n'a été effectué sur poumons isolés de grands mammifères. Notre objectif était de mesurer pour la première fois les effets de la CsA sur les lésions d'I/R dans un modèle de poumons porcins reperfusés ex vivo, en évaluant plusieurs doses de CsA pour différents temps d'ischémie. Méthodes L'expérimentation A a été conduite sur 4 groupes de 8 paires de poumons chacune : un groupe contrôle et 3 groupes recevant différentes concentrations de CsA (1, 10 ou 30 μM) au moment de l'ischémie et au début de la reperfusion, après 2 heures d'ischémie. L'expérimentation B a été conduite sur 3 groupes de 5 paires de poumons chacune. Les poumons de chaque paire étaient séparés juste après le début de l'ischémie. Les premiers poumons étaient évalués après une ischémie de 2 heures (jour 0), sans CsA. Les seconds poumons étaient évalués après une ischémie de 24 heures (jour 1), soit sans soit avec CsA (1 ou 5 μM), administrée le cas échéant au début de la reperfusion. Résultats La CsA augmentait le rapport PO2/FiO2 avec un effet dose mais augmentait également la pression artérielle pulmonaire, la pression capillaire et les résistances vasculaires pulmonaires, à 10 et 30 μM mais pas à 1 ni 5 μM. Les poumons qui recevaient 30 μM de CsA affichaient des concentrations élevées en cytokines pro-inflammatoires. La concentration en RAGE (receptor for advanced glycation endproducts) dans le lavage broncho-alvéolaire diminuait avec la CsA à J1 en comparaison à J0. Conclusions Lors de l'I/R pulmonaire, les bénéfices cellulaires des doses élevées de CsA sont contrebalancés par ses effets hémodynamiques sur la microvascularisation. A faibles doses, la CsA semble améliorer la fonction pulmonaire. / Objective Several works highlighted the role of Cyclosporine A (CsA) in the prevention of ischemia reperfusion (I/R) injuries but none on isolated lungs of big mammals. Our objective was to measure for the first time the effects of CsA in I/R injuries in an ex vivo reperfused pig lungs model, by evaluating several doses of CsA for different times of ischemia. Methods Experimentation A was performed on 4 groups of 8 pairs of lungs each: a control group and 3 groups receiving different concentrations of CsA (1, 10 or 30 μM) at the time of ischemia and at the beginning of the reperfusion, after a 2 hours ischemia. Experimentation B was performed on 3 groups of 5 pairs of lungs each. Lungs from each pair were separated just after the beginning of ischemia. The first lungs were evaluated after a 2 hours ischemia (day 0), without CsA. The second lungs were evaluated after a 24 hours ischemia (day 1), either without or with CsA (1 or 5 μM), administered when appropriate at the beginning of the reperfusion. Results CsA improved the PO2/FiO2 ratio with a dose dependent effect but increased pulmonary arterial pressure, capillary pressure, and pulmonary vascular resistances, at 10 and 30 μM but neither at 1 or 5 μM. Lungs receiving 30 μM of CsA displayed elevated concentrations in pro-inflammatory cytokines. Concentrations in RAGE (receptor for advanced glycation endproducts) in broncho-alveolar lavage decreased with CsA at day 1 compared to day 0. Conclusions During pulmonary I/R, the cellular benefits of high doses of CsA are counterbalanced by its hemodynamic effects on microvascularisation. At low doses, CsA seems to improve lung function.