Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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La physiopathologie de l'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) implique de multiples mécanismes. Elle est caractérisée, entre autres, par la réduction de la production des facteurs vasodilatateurs, l'augmentation exagérée des facteurs vasoconstricteurs et des facteurs de croissance qui conduisent à la vasoconstruction, la prolifération et le remodelage vasculaire pulmonaire. Les cellules endothéliales pulmonaires secrètent des facteurs paracrines qui contribuent à l'hyperplasie des cellules musculaires lisses pendant la progression de l'hypertension artérielle pulmonaire. Le FGF2 produit par les cellules endothéliales et stocké dans la matrice extracellulaire, est l'un de ces facteurs très bien documenté pour entraîner une prolifération des CML. Cette étude montre que l'inhibition de l'expression pulmonaire du bFGF par l'injection répétée du SiRNA chez les rats traités à la MCT, est corrélée à l'amélioration des paramètres hémodynamiques, du remodelage vasculaire et de l'hypertrophie cardiaque droite, en traitement préventif et curatif. Chez les sujets atteints d'hypertension pulmonaire le niveau de la sérotonine circulant est très élevé. La biosynthèse de la sérotonine dépend de la tryptophane hydroxylase. Nous avons étudié l'impact des variations génétiques de la Tph1 et de la Tph2 sur le développement de l'HTAP chez les souris. Cette étude a montré que la déficience en Tph1 (Tph périphérique) protège les souris contre l'hypoxie alors que les souches de souris porteuses du polymorphisme C1473G au niveau du gène Tph2 (Tph centrale) montrent des phénotypes d'HTAP différents pendant l'hypoxie. En plus de l'importance de la TPH, l'expression du 5-HTT est aussi déterminant dans l'HTAP. Les souris SM22 surexprimant le 5-HTT dans les CML à un niveau proche de celui des CML des patients atteints d'hypertension artérielle pulmonaire développent spontanément une HTAP qui s'aggrave avec l'âge. Du fait de la baisse considérable de l'activité de ces deux enzymes, le NO synthase et la prostacycline synthase, au niveau des cellules endothéliales chez les patients HTAP, le taux de l'AMPc et du GMPc baisse. Les PDEs hydrolysent les deux messagers des agents vasodilatateurs prostacycline et oxyde nitrique, et l'utilisation des inhibiteurs de phosphodiestérases augmentent la concentration intracellulaire de GMPc et AMPc et causent la vasodilatation pulmonaire. Le traitements des rats HTAP avec l'inhibiteur du PDE4 (Roflumilast) avec deux doses 1,5 et 0,5mg/Kg/jour, a montré une régression de l'HTAP, baisse de l'hypertrophie cardiaque et du remodelage vasculaire des rats traités à la monocrotaline ou mises en hypoxie aigüe (10% O2), chez qui un traitement préventif et curatif a été effectué. / The physiopatholy of pulmonary arterial hypertension (PAH) implies multiple mechanisms. It is characterized by the reduction of the production of vasodilatators factors, the overproduction of vasoconstrictor factors and growth factors which lead to the pulmonary vasoconstriction, and the pulmonary vascular remodeling. The pulmonary endothelial cells release paracrine factors which contribute to the hyperplasy of the smooth muscule cells (SMC) during the progression of PAH. The FGF2 produced by the endothelial cells and stored in the extracellular matrix is reproted to be involved in the SMC proliferation. This study shows that inhibition of the pulmonary expression of FGF2 by the repeated injection of SiRNA in the rats treated with monocrotaline (MCT), is correlated with the improvment of the hemodynamic parameters, vascular remodeling and right ventricular hypertrophy, in both, a preventive and a curative treatment. In pateints with PAH, it has been shown that the circulating level of serotonin is very high as compared to control patients. The biosynthesis of serotonin depends on tryptophan hydroxylase. Therefore, we studied the impact of the genetic variations of Tph1 and Tph2 on the development of PAH in mice. This study showed that deficiency in Tph1 (peripheral Tph) protects mice against the hypoxia-induced PAH severity during hypoxia. In addition to the importance of the Tph, the serotonin transporter (5-HTT) expression is also a determining factor in the development of PAH. Mice overexpressing 5-HTT (SM22-5-HTT+ mice) specifically in SMC develop spontaneously PAH in normoxia, which worsens with age. We observed a significant decrease int he rate of cAMP and cGMP produced in the endothelial cells from patients with PAH, which has been reported to be due to low activities of NO synthase and prostacyclin synthase. Phosphodiesterases (PDE)hydrolize the two messengers (cAMP and cGMP), and the use of specific inhibitors of PDE increases the intracellular concentration of cGMP and cAMP and causes pulmonary vasodilatation. A daily oral administration of Roflumilast (1,5 and 0,5 mg/kg/day) a specific inhibitor of PDE4, was effective in preventing and in reversin the PAH in both experimental model of PAH, the MCT and chronic hypoxia (10%O2,2 weeks)

ALK1 est un récepteur de la famille du TGF-β, principalement exprimé dans les cellules endothéliales. Le ligand physiologique et circulant d'ALK1, BMP9, a été découvert par notre laboratoire en 2007, ce qui a ouvert des possibilités d'étude de la fonction d'ALK1. La première partie de ma thèse a été consacrée à l'analyse fonctionnelle de mutants d'ALK1, retrouvés sur des patients atteints de la maladie de Rendu-Osler de type 2, en réponse à BMP9. Cette étude a permis de : 1) proposer l'haploinsuffisance fonctionnelle comme modèle de la maladie ; 2) développer un test diagnostique pour discriminer les mutations pathogènes des polymorphismes rares, basé sur leur réponse à BMP9 ; 3) d'avoir une meilleure connaissance des acides aminés d'ALK1 importants dans la réponse à BMP9. Un second travail a consisté en la production de la forme mature de BMP9 et du domaine extracellulaire d'ALK1 en vue de l'étude de la structure cristallographique du complexe. L'expression des protéines et leur purification sont en phase d'optimisation. Enfin, un troisième projet consistait en l'analyse du rôle de BMP9 dans l'angiogenèse in vivo. La neutralisation de BMP9 par deux stratégies distinctes induit une augmentation de la densité vasculaire dans la rétine de la souris. Le mécanisme est en cours d'investigation. / ALK1 is a TGF-β family receptor, mainly expressed on endothelial cells. The physiologic and circulating ligand of ALK1, BMP9, was discovered by our laboratory in 2007, which opened opportunities for studying the function of ALK1. The first part of my thesis was on the functional analysis of ALK1 mutants from HHT-2 patients in response to BMP9. This study allowed us to: 1) propose functional haploinsufficiency as a model for HHT-2; 2) develop a diagnostic tool to discriminate pathogenic mutations from rare polymorphisms, based on their BMP9 response; 3) increase our knowledge of important amino acids in ALK1 for the BMP9 response. A second work was on the production of the mature form of BMP9 and of the extracellular domain of ALK1 in order to study the crystallographic structure of the complex. The expression of these proteins and their purification are in optimization phase. Lastly, a third project was on the analysis of the role of BMP9 in angiogenesis in vivo. Neutralization of BMP9 using two strategies induces an increase of the vascular density of the retina in mouse. Mechanism of action is under investigation.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie orpheline, progressive, incurable, caractérisée par un remodelage intense de la paroi des artérioles pulmonaires résistives conduisant à l’augmentation des résistances vasculaires pulmonaires. Des anomalies génétiques associées à des mutations du gène codant pour le récepteur de type 2 de morphogenèse osseuse (BMPR2) ont été mises en évidence chez près de 70% des formes héréditaires d’HTAP. Dans le présent travail et ce à l’aide de cultures cellulaires primaires réalisées à partir de biopsies pulmonaires collectées chez des patients souffrant d’HTAP idiopathique et des sujets contrôles, nous nous sommes intéressés aux mécanismes responsables de l’hyperplasie des cellules musculaires lisses présente dans l’HTAP, plus particulièrement à l’implication de la voie angiopoîétine (Ang)/Tie2 dans la communication intercellulaire existant entre cellules endothéliales (CE) et cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires (CML-AP), ainsi qu’à la voie des BMP/BMPR2 chez des patients HTAP porteurs de mutations BMPR2. Contrairement aux expressions inchangées des Ang1 et Ang2, l’expression du récepteur endothélial Tie2 est augmentée tant au niveau pulmonaire que cellulaire dans l’HTAP. Les CML-AP isolées à partir de patients souffrant d’HTAP présentent in vitro un phénotype prolifératif accru et ce d’autant plus en présence de surnageants de culture collectés à partir de CE pulmonaires (CE-P). Cet effet prolifératif est d’autant plus intense que les CE-P proviennent de patients HTAP et qu’elles ont été préalablement stimulées par l’Ang1. La fluoxétine, un inhibiteur du transporteur de la sérotonine (5-HT) inhibe ces effets prolifératifs, alors que le bosentan, un antagoniste non sélectif des récepteurs A et B à l’endothéline (ET) n’a pas d’effet. De plus, l’activation du récepteur Tie2 induit la synthèse et la libération de 5-HT et d’ET1 par les CE-P isolées à partir de patients souffrant d’HTAP. La voie angiopoïétine/Tie2 joue donc un rôle central dans le dialogue croisé existant entre l’endothélium et le muscle lisse vasculaire pulmonaire et son activation contribue à la prolifération accrue des CML-AP responsable du remodelage vasculaire pulmonaire chez les patients souffrant d’HTAP idiopathique. L’expression du BMPR2 est diminuée tant au niveau pulmonaire, que cellulaire chez les patients souffrant d’HTAP et porteurs de mutations BMPR2. Dans ces CML-AP mutées, le BMP4 ne freine pas la prolifération et n’induit pas l’apoptose, normalement induites dans les cellules isolées à partir de contrôles et de patients souffrant d’HTAP non porteurs de mutations BMPR2. Ces particularités fonctionnelles sont associées à une activation de la voie p38MAPK et un défaut d’activation de la voie Smad. Parmi les 9 mutations BMPR2 étudiées, seule la mutation par délétion de 22 paires de bases dans le domaine transmembranaire ne présente pas ces particularités fonctionnelles. Des anomalies génétiques, telles les mutations BMPR2 concourent donc à une perte du contrôle de la prolifération cellulaire associé à l’activation de la voie p38MAPK, présentant les mutations BMPR2 étudiées, comme des facteurs de risque supplémentaires au développement de l’hyperplasie médiale dans l’HTAP.

No abstract

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