No description available.

Ce projet de thèse concerne les 2 principales complications rencontrées en pratique clinique dans les suites de l'angioplastie-stenting artériel : la resténose et la thrombose aigüe. Pour remédier à ce problème, des stents enrobés d'agents antiprolifératifs sont déjà sur le marché, mais leurs résultats restent décevants en raison de l'augmentation du taux de thrombose tardive intrastent (RR 1,2 vs stent nu) à l'origine d'une surmortalité (RR 1,32 vs stent nu) [Lagerqvist Bo et al., N Eng J Med 2007]. Dans ce travail, nous proposons d'immobiliser sur le stent une ancre spécifique au substrat métallique soit pour immobiliser i) la molécule thérapeutique, soit pour immobiliser ii) une matrice polymère sur laquelle sera adsorbée une molécule thérapeutique dans le cas d'un système à libération prolongée; cette dernière ciblant la resténose et la thrombose. Cette ancre, issue des protéines permettant l'accroche des moules marinières à tout type de substrat [Waite JH et al., Science 1981], est la base commune pour une immobilisation par liaisons covalentes de la molécule thérapeutique ou du système polymère. La première partie du projet concernait la mise au point de l'ancre chimique spécifique dans le cadre d'une immobilisation de surface. Avec cette technique d'immobilisation, l'ancre dopamine inclue un ester activé, permettant de générer un polymère de longueur de chaine contrôlé et capable d'adsorber une quantité contrôlée et définie de molécule thérapeutique [C Zobrist et al., Macromolecules 2011]. Ce polymère de N-(Acryloyloxy)succinimide a pu être caractérisé et couplé à une molécule de glucosamine, protéoglycane aux caractéristiques pertinentes dans la problématique développée. Ce modèle a été validé sur le plan chimique et biologique. Les résultats restaient décevants concernant la prolifération des cellules musculaires lisses qui sont les cellules cibles dans la resténose.L'ancre dopamine a par la suite était modifiée dans le but de permettre le greffage d'autres fonctions chimiques, notamment amines et acides. Elle a finalement été utilisée en conditions basiques (pH 8,5) permettant d'obtenir une polydopamine [Lee et al., Science 2007].Cette polydopamine a permis l'interaction sur notre surface d'un polymère bien connu au sein de notre unité et déjà employé pour la fonctionnalisation des tissus dans le domaine biomédical, le polymère de cyclodextrine (CD) [Martel B et al., European Polymer Journal 1995]. Les CD sont des oligosaccharides cycliques sous forme de cône tronqué possédant une cavité hydrophobe interne et des groupements hydroxyles à l'extérieur engendrant un caractère hydrophile. Cette structure cyclique leur confère la capacité de former des complexes d'inclusion réversibles avec un grand nombre de molécules hydrophobes. Elles peuvent donc stocker une molécule thérapeutique en grande quantité et ont la capacité de la libérer dans le temps.L'ensemble des paramètres du procédé de fonctionnalisation permettant l'adsorption de ces 2 couches successives : polydopamine et polymère de CD a pu être optimisé. La complexation de deux molécules thérapeutiques d'intérêt à notre plateforme fonctionnalisée a pu être réalisée: la simvastatine et le paclitaxel. La simvastatine, de la famille des statines, est une molécule pléïotrope, régulatrice de la dysfonction endothéliale ; elle limite la réaction inflammatoire locale impliquée à la fois dans les phénomènes de resténose et de thrombose [Balk EM et al., Am J Med. 2004]. Le paclitaxel est un agent immunosuppresseur et antiprolifératif limitant la prolifération de la néointima [Creel CJ et al., Circ Res 2000]. Nous avons comparé notre plateforme avec un système actuellement sur le marché, le système PTX " polymer-free " mise au point par Dake et al. [Dake et al., JVIR 2011]. [...]

La thrombose est souvent liée à la survenue d’une rupture de la plaque d’athérosclérose qui expose le tissu sous endothélial thrombogène aux plaquettes sanguines circulantes. L’un des problèmes actuels est l’identification des mécanismes qui sont à l’origine de la fracture. Nous avons testé l’hypothèse que la vasoconstriction, induite par le LTC4 ou le thromboxane A2 (TXA2), joue un rôle dans la rupture de plaques d’athérosclérose et dans la formation de l’athérothrombose. Dans ce travail nous avons adapté la technique classique de la microscopie électronique pour observer les ruptures survenues sur une plaque d’athérosclérose. Avec cette méthode, nous avons montré qu’une vasoconstriction peut engendrer des ruptures de plaques, mais seulement lorsque ces plaques sont fragilisées (dites ‘vulnérables’) soit par un régime riche en graisse ou après exposition de la souris à un lipopolysaccharide extrait de membranes bactériennes. Nous avons montré aussi que la plaque produit du TXA2, et que l’absence de son récepteur chez les souris apoE-/- déficientes en TP prévient la rupture des plaques vulnérabilisées. La vasoconstriction constitue donc un élément déterminant dans la rupture des plaques vulnérables. Les résultats de ce travail identifient le TXA2 comme étant une éventuelle cible thérapeutique pour prévenir les ruptures des plaques. D’autre part, les analyses par microscopie électronique à balayage de la thrombose in vivo, et les analyses en microscopie électronique en transmission (MET) de l’ultrastructure des plaquettes agrégées in vitro, ont montré que les plaquettes activées fusionnent entre elle permettant ainsi la cicatrisation de l’endothélium lésé. / Rupture of atherosclerotic plaques exposes sub-endothelial thrombogenic material to circulating platelets, frequently leads to thrombus formation. At present, the mechanisms behind plaque ruptures are not well understood. We studied the hypothesis that vasoconstriction induced by LTC4 or thromboxane A2 (TXA2) plays an important role in plaque rupture and formation of atherothombosis. We used scanning electron microscopy to study rupture of the plaque in detail. We were able to show that vasoconstriction leads to plaque rupture, but only after plaques have been vulnerabilized by high fat diet, or by exposure of mice to lipopolysaccharide extracted from bacterial membranes. We could also show that plaques produce TXA2. As consequence the absence of TP, a receptor for TXA2 in apoE-/- mice prevented rupture of vulnerable plaques. Vasoconstriction is hence a determining factor in the rupture of vulnerable plaques. Our work has identified TXA2 as a potential therapeutic target in preventing plaque rupture. Moreover, analysis of the thrombosis in vivo by scanning electron microscopy, and the in vitro study of the ultra structure of aggregated platelets by transmission electron microscopy, showed that activated platelets fuse together to heal the injured endothelium.

La thromboélastométrie (TEM) rotative est un examen évaluant les propriétés viscoélastiques du sang dans des conditions de faible cisaillement. La TEM est capable d'apprécier dynamiquement la fonction hémostatique globale d'un patient depuis la formation du caillot à sa lyse. Le profil obtenu par cette technique peut être classé en hypercoagulable, normal ou hypocoagulable. Les études de ce travail révèlent que le sexe et la stérilisation n'affectent pas la valeur des différents paramètres TEM. L'âge est associé à l'apparition de profils hypercoagulables et à une diminution de l'activité fibrinolytique chez le beagle en bonne santé. La présence d'une inflammation évoluant à bas bruit semble impliquée dans ce processus. L'âge devrait être considéré comme un facteur de complications thromboemboliques chez le Chien. Par ailleurs, la TEM semble peu sensible dans le monitorage biologique des effets anticoagulants de l'énoxaparine sodique, une héparine à bas poids moléculaire, chez le beagle en bonne santé. Enfin, la TEM s'avère utile dans la description et la caractérisation des désordres de l'hémostase chez des chiens souffrant de leptospirose. Un profil hypocoagulable est associé à la présence de saignements et les paramètres TEM sont significativement différents entre les chiens avec et sans coagulation intravasculaire disséminée. Certains paramètres et indices TEM ont une valence pronostique à l'admission de ces chiens, un profil hypocoagulable étant associé à une augmentation du taux de mortalité / Rotational thromboelastometry (TEM) can be used to assess the viscoelastic properties of clot formation in whole blood under low shear conditions, which provides information on global hemostatic function from the beginning of clot formation through fibrinolysis. The shape of the TEM profile defines a patient’s hemostatic condition as normal, hypercoagulable, or hypocoagulable. First, the studies of this work emphasize that sex and neutered status does not affect the values of TEM parameters. The second study demonstrated an age-related hypercoagulable profile that was associated with decreased fibrinolysis ability in healthy Beagles. Low-grade inflammation seemed to be involved in this process. The incidence of thromboembolic diseases remains to be established in old dogs, but age should be considered a primary risk factor. Third, TEM is insensitive to detect the biological activities of a particular low molecular weight heparin, sodium enoxaparin, in healthy Beagles. Finally, TEM is useful for the description of hemostatic disorders in dogs with naturally occurring leptospirosis. A hypocoagulable profile is associated with bleeding diatheses and the measured TEM parameters are significantly different between dogs with and without disseminated intravascular coagulation. Some measured TEM parameters and calculated indices are associated with outcomes: a hypocoagulable profile is correlated with a higher mortality rate

Lors d'une lésion vasculaire, les plaquettes adhèrent, s’activent et agrègent pour former un clou hémostatique qui stoppe le saignement. Dans un contexte pathologique, l’agrégation plaquettaire mène à la formation d’un thrombus qui peut obstruer une artère malade et entrainer des pathologies ischémiques graves. Les agents antiplaquettaires actuels, qui ciblent l’activation et l’agrégation des plaquettes, ont une efficacité reconnue, mais ont pour limites, la récurrence d'événements ischémiques et le risque hémorragique. L’objectif central de ma thèse a été d’explorer l’importance des étapes initiales d’adhérence des plaquettes aux protéines sous-endothéliales et du rôle du flux sanguin dans l’agrégation des plaquettes. J’ai pu montrer qu’un anticorps dirigé contre la GPIbβ, RAM.1, réduit la signalisation du complexe GPIb-V-IX et la formation de thrombi sans affecter l'hémostase. J’ai également mis en évidence que la fibronectine cellulaire fibrillaire est une surface thrombogène qui assure l’adhérence, l'activation, l'agrégation et l'activité pro-coagulante des plaquettes. Enfin, mes travaux indiquent que la pulsatilité du flux sanguin possède un rôle inverse sur la croissance des thrombi en conditions physiologique et pathologique. En conclusion, ce travail met en lumière l’importance des étapes initiales d’adhérence des plaquettes et de la pulsatilité du flux sanguin dans l’agrégation plaquettaire. / Following vascular injury, blood platelets adhere, become activated and aggregate to form a hemostatic plug which stops the bleeding. In a pathological context, platelet aggregation can also lead to the formation of an occlusive thrombus, responsible for lifethreatening ischemic events. Current antiplatelet drugs targeting platelet activation and aggregation, have a recognized efficacy, but also present some limitations including the recurrence of ischemic events and the risk of bleeding. The aim of my thesis was to explore the importance of the initial step of platelet adhesion to subendothelial proteins and the role of pulsatile blood flow in platelet aggregation. I provided evidence that RAM.1 an antibody directed against GPIbβ, reduces GPIb signaling and thrombus formation without affecting hemostasis. My work also showed that fibrillar cellular fibronectin is a thrombogenic surface which supports efficient adhesion, activation, aggregation and procoagulant activity of platelets. Finally, I observed that the pulsatility of the blood flow has an inverse role in the growth of thrombi in physiological and pathological settings. In conclusion, this work highlights the importance of initial stages of platelet adhesion and of the blood flow pulsatility in platelet aggregation.

Le cancer colorectal (CRC) est le plus fréquent des cancers digestifs. Cependant, il est moins grave et moins fréquemment associé à une complication thrombo-embolique que le cancer du pancréas (PC). Les microparticules (MPs) sont de petites vésicules produites par bourgeonnement de la membrane cellulaire. Les MPs sont impliquées dans la croissance tumorale, le développement de métastases et l’activité pro-coagulante associée aux cancers. Les objectifs de ces travaux étaient d’identifier et de caractériser les différentes MPs dans le CRC and le PC, afin de décrire une signature microparticulaire, puis d’évaluer leur implication dans la survenue de complications thrombo-emboliques. Nous avons donc rapporté une signature microparticulaire spécifique dans le CRC et le PC par rapport à des pathologies bénignes colorectales et pancréatiques, ainsi que des sujets sains, que nous avons appelé “microparticulosome”. Le microparticulosome se modifie avec l’évolution de la maladie, pour se rapprocher des formes bénignes voire des sujets sains, en cas de rémission du CRC. De plus,il varie en présence ou non d'une complication thrombo-embolique. Nous avons également rapporté le cas d’un cancer du sein diagnostiqué grâce à des taux élevés de MPs exprimant la fibrine. En conclusion, les MPs pourraient constituer de nouveaux bio-marqueurs pertinents en cancérologie, dans le diagnostic, le pronostic de survie et de survenue d’une complication thrombo-embolique. La connaissance des interactions des MPs avec le microenvironnement tumoral permettra de mettre au point des thérapeutiques adaptées et efficaces dans la croissance tumorale et l’extension métastatique. / Colorectal cancer (CRC) is the most common gastrointestinal cancer. It is less serious and less frequently associated with thrombo-embolic event than pancreatic cancer (PC). Microparticles (MPs) are small vesicles produced and released by exocytic blebbing of the activated and apoptotic cell membrane from most, if not all, types of cells. They are known to be implicated in the tumor growth, the development of metastases and the cancer-associated procoagulant activity. Our objectives were to identify and to characterize the different concentrations of circulating MPs in CRC and PC, in order to describe a MPs hallmark, and to evaluate their implication in the occurrence of a venous thromboembolism. We have thus reported a specific hallmark of MPs in CRC and PC, comparing to benign colorectal and pancreatic diseases and healthy subjects, so-called the “microparticulosome”. We have observed that microparticulosome changed with the evolution of the disease, and tended to the signature observed for benign diseases or healthy subject in case of CRC remission. We also reported variations in the microparticulosome in case of an occurrence of a thrombo-embolic event.In conclusion, MPs may constitute new pertinent biomarkers in cancers, in the diagnosis, the survival prognostic and the prognostic of the occurrence of thrombo-embolic events. Understanding the interactions of MPs with tumor environment will allow to find efficient treatments against tumor growth and metastases development.

Le CD40 ligand (CD40L) est une molécule thrombo-inflammatoire qui prédit des événements cardiovasculaires. Les plaquettes constituent la principale source du CD40L soluble (sCD40L) dans la circulation, avec la capacité d’influencer la fonction des plaquettes par l'intermédiaire de sa liaison à ses récepteurs plaquettaires : CD40, αIIbβ3 et α5β1. Nous avons précédemment démontré que la stimulation des plaquettes humaines avec le sCD40L induit une activation du nuclear factor kappa B (NF-κB), qui pourra jouer un rôle non génomique en amorçant les plaquettes. En effet, l’amorçage des plaquettes par le sCD40L augmente fortement l’activation et l’agrégation plaquettaire en réponse à des doses sous-optimales d’agonistes. Cependant, l’implication des différents récepteurs dans l’amorçage des plaquettes suite à l’activation du NF-κB par le sCD40L demeure inconnue. De plus, le transforming growth factor-B (TGF-B)-activated Kinase (TAK1), un régulateur majeur de l’inflammation, est activé par le sCD40L dans les cellules nucléées, et pourra ainsi être impliqué dans la signalisation sCD40L/NF-κB plaquettaire. D’autre part, le sCD40L se trouve en quantité élevée dans la circulation sanguine des patients coronariens. De plus, le traitement antiplaquettaire à l’Aspirine (ASA) est inefficace chez certains patients et son efficacité est réduite chez les patients à hauts risques d’évènements coronariens, ce qui augmente leur risque de sur-activation plaquettaire et de développer une thrombose. Des taux sanguins élevés de médiateurs thrombo-inflammatoires, tels que le sCD40L, peuvent expliquer de telles variabilités. Ainsi, ce projet a été entrepris dans le but d’élucider l’impact de l’axe sCD40L/NF-κB sur la fonction plaquettaire et sa modulation par l’ASA. Dans le premier volet de mon projet, nous avons identifié les récepteurs de sCD40L impliqués dans l'activation du NF-κB plaquettaire, leur signalisation en aval et leur implication dans l'agrégation plaquettaire. Nous avons montré que les plaquettes exprimaient les récepteurs du CD40L : CD40, αIIbβ3 et α5β1 et libéraient du sCD40L. Le sCD40L seul a induit une activation de NF-κB plaquettaire. Cet effet était absent des plaquettes de souris déficientes en CD40 (CD40-/-) et inhibé par le blocage de CD40, mais n'était pas affecté par le blocage de αIIbβ3 ou α5β1. L’axe sCD40L/CD40 a aussi activé TAK1 en amont de NF-κB. Dans les études fonctionnelles, le sCD40L seul n’a pas eu d’effet sur l’agrégation plaquettaire, mais a potentialisé l’agrégation en présence de doses sous-optimales de thrombine; cet effet a été aboli par des inhibiteurs de CD40, TAK1 et NF-κB. Cette première étude nous a permis de conclure que le sCD40L amorce les plaquettes via des voies de signalisation impliquant CD40/TAK1/NF-κB, ce qui prédispose les plaquettes à une activation et agrégation accrues en réponse à des stimuli thrombotiques. Dans le deuxième volet de mon projet, nous avons émis l’hypothèse qu’en présence de taux élevés de sCD40L, l’efficacité de l’ASA peut varier et avons visé à déterminer les effets de l’ASA sur la signalisation et l’agrégation des plaquettes en présence de sCD40L. Les effets de l'ASA sur les plaquettes humaines traitées au sCD40L, en réponse à des concentrations sous-optimales de collagène ou de thrombine, ont été évalués sur l'agrégation, la sécrétion de thromboxane A2 (TxA2) et la phosphorylation de p38 MAPK, NF-κB, TAK1 et la chaîne légère de la myosine (MLC). Le sCD40L a significativement augmenté la sécrétion de TxA2 par les plaquettes, en réponse à des doses sous-optimales de collagène et de thrombine; cet effet a été inversé par l'ASA. L'ASA n'a pas inhibé la phosphorylation de p38 MAPK, NF-κB, TAK1, que ce soit avec une stimulation plaquettaire par le sCD40L seul ou en présence des agonistes. Le sCD40L a potentialisé l'agrégation plaquettaire, un effet complètement inversé et partiellement réduit par l'ASA en réponse à une dose sous-optimale de collagène et de thrombine, respectivement. Les effets de l'ASA sur les plaquettes traitées au sCD40L avec du collagène étaient liés à l'inhibition du changement de forme des plaquettes et à la phosphorylation de la MLC. En résumé, l'ASA n'affecte pas la signalisation plaquettaire du sCD40L, mais empêche son effet sur la sécrétion de TxA2 et l'agrégation plaquettaire en réponse au collagène, via un mécanisme impliquant l'inhibition de la MLC. En conclusion, ce projet nous a permis de déterminer que l’amorçage des plaquettes par le CD40L via l’activation de NF-κB dépend du récepteur CD40 et la signalisation via TAK1. Ainsi, l’axe sCD40L/CD40/TAK1/NF-κB potentialise l’activation et l’agrégation en réponse à des stimuli thrombotiques, ce qui peut favoriser l’occurrence d’événements athéro-thrombotiques chez les patients coronariens. De plus, étant donné que l’ASA n’a pas d’effet sur la signalisation via l’axe sCD40L, le ciblage de cet axe dans les plaquettes peut avoir un potentiel thérapeutique chez les patients coronariens présentant des taux élevés de sCD40L et ne réagissant pas ou moins à l'ASA. / CD40 ligand (CD40L) is a thrombo-inflammatory molecule that predicts cardiovascular events. Platelets are the main source of soluble CD40L (sCD40L) in the circulation, with the ability to influence platelet function through its binding to platelet receptors: CD40, αIIbβ3, and α5β1. We have previously demonstrated that stimulation of human platelets with sCD40L induces activation of nuclear factor kappa B (NF-κB), which may play a non-genomic role in priming platelets. Indeed, platelet priming by sCD40L strongly enhances platelet activation and aggregation in response to suboptimal doses of agonists. However, the involvement of the different receptors in platelet priming following activation of NF-κB by sCD40L remains unknown. In addition, the transforming growth factor-B (TGF-B) -activated Kinase (TAK1), a major regulator of inflammation, is activated by sCD40L in nucleated cells, and may be involved in sCD40L/NF-κB signaling. On the other hand, sCD40L is high in the bloodstream of coronary patients, who receive Aspirin (ASA) for secondary prevention. However, antiplatelet therapy with ASA is ineffective in some patients and its efficacy is reduced in patients at high risk for coronary events, increasing their risk of platelet over-activation and developing thrombosis. High blood levels of thrombo-inflammatory mediators, such as sCD40L, may explain such variability. Thus, we undertake this project to elucidate the impact of the sCD40L/NF-κB axis on platelet function and its modulation by ASA. In the first part of our project, we aimed to identify the sCD40L receptors involved in the activation of platelet NF-κB, their downstream signaling and their involvement in platelet aggregation. We have shown that platelets express CD40L receptors: CD40, αIIbβ3 and α5β1 and release sCD40L. sCD40L alone induced activation of platelet NF-κB. This effect was absent in CD40-/- mouse platelets and inhibited by CD40 blockade, but was not affected by αIIbβ3 or α5β1 blockade. The sCD40L/CD40 axis has also activated TAK1 upstream of NF-kB. In functional studies, sCD40L alone had no effect on platelet aggregation but potentiated aggregation in the presence of suboptimal thrombin doses. The inhibitors of CD40, TAK1 and NF-κB abolished this effect. This first study concluded that sCD40L primes platelets via CD40/TAK1/NF-κB signaling pathways, which predisposes platelets to increased activation and aggregation in response to thrombotic stimuli. In the second part of our project, we hypothesized that in the presence of high levels of sCD40L; the effectiveness of ASA may vary. Accordingly, we aimed at determining the effects of ASA on signaling and aggregation of platelets in the presence of sCD40L. The effects of ASA on human platelets treated with sCD40L, in response to suboptimal concentrations of collagen or thrombin, were evaluated on aggregation, thromboxane A2 (TxA2) secretion and phosphorylation p38 MAPK, NF-κB, TAK1 and myosin light chain (MLC). sCD40L significantly increased TxA2 secretion by platelets in response to suboptimal doses of collagen and thrombin; this effect has been reversed by the ASA. ASA did not inhibit the phosphorylation of p38 MAPK, NF-κB, TAK-1, with platelet stimulation by sCD40L either alone or in the presence of agonists. sCD40L potentiated platelet aggregation, an effect completely reversed and partially reduced by ASA in response to a suboptimal dose of collagen and thrombin, respectively. In addition, the effects of ASA on sCD40L-treated platelets with collagen related to inhibition of platelet shape change and phosphorylation of MLC. In summary, ASA does not affect platelet signaling via sCD40L, but prevents its effect on TXA2 secretion and platelet aggregation in response to collagen, via a mechanism involving inhibition of MLC. In conclusion, this project allowed us to determine that platelet priming by sCD40L via activation of NF-κB depends on the CD40 receptor and signaling via TAK1. Thus, the sCD40L/CD40/TAK1/NF-κB axis potentiates activation and aggregation in response to thrombotic stimuli, which may promote occurrence of atherothrombotic events in coronary patients. In addition, since ASA has no effect on platelet signaling via the sCD40L axis, targeting of this axis in platelets may have therapeutic potential in coronary patients with high levels of sCD40L that are none or less responding to ASA.

Les Cellules Endothéliales Progénitrices ("Endothelial Progenitor Cells", EPCs) sont des précurseurs endothéliaux qui jouent un rôle émergeant en biologie vasculaire. Les EPCs ont été localisées dans le cordon ombilical, la moelle osseuse, le sang périphérique et dans certains tissus régénérateurs. Les interactions des EPCs avec les cellules sanguines et vasculaires peuvent largement influencer leurs propriétés biologiques et dicter leur fonctionnement pendant la réparation endothéliale. Plus spécifiquement, les interactions des EPCs avec les plaquettes circulantes induisent leur migration, leur recrutement et leur différentiation en cellules endothéliales aux sites de lésions vasculaires. Cependant, l’impact d’une telle interaction sur la fonction plaquettaire n’a pas été recherché. Le but de mon projet était de :1) générer des EPCs à partir des cellules mononucléaires du sang humain périphérique ("Peripheral Blood Mononuclear Cells", PBMCs); 2) étudier les interactions adhésives entre les EPCs et les plaquettes; 3) déterminer leur impact sur la fonction plaquettaire et la formation du thrombus et 4) décrire le mécanisme d’action des EPCs sur les plaquettes et le thrombus. Mises en culture sur une surface de fibronectine dans un milieu conditionné, les PBMCs fraîchement isolées possédaient une morphologie ronde et une petite taille. Après cinq jours, les PBMCs adhérentes donnaient naissance à des colonies, puis formaient une monocouche de cellules aplaties caractéristiques des EPCs après dix jours de culture. Les EPCs différenciées étaient positives pour l’Ulex-lectine et l’Acétyle des lipoprotéines de faible densité ("Acetylated Low Density Lipoprotein", Ac-LDL), exprimaient les marqueurs progéniteurs (CD34, P-sélectine, VEGFR2, vWF et VE-Cadhérine) tandis que les marqueurs leucocytaires (CD14, PSGL-1 et L-sélectine) étaient absents. Ces EPCs interagissaient avec les plaquettes activées par un mécanisme dépendant de la P-sélectine plaquettaire, inhibaient l’activation et l’agrégation plaquettaire et réduisaient significativement l’adhésion plaquettaire, principalement par l’action de prostacycline (PGI2). En fait, ceci était associé avec une augmentation de l’expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2) et du monoxyde d’azote (NO) synthéthase inductible (iNOS). Toutefois, les effets inhibiteurs des EPCs sur la fonction plaquettaire ont été renversés par une inhibition de la COX et non pas du NO. Bien que les EPCs fussent en mesure de lier les plaquettes via la P-sélectine, leurs effets prédominants étaient médiés essentiellement par une sécrétion paracrine, impliquant la PGI2. Néanmoins, un rapprochement étroit ou un bref contact entre les EPCs et les plaquettes était requis pour que cette fonction soit complètement réalisée. D’ailleurs, cet aspect a été investigué chez des souris déficientes en P-sélectine (P-sel-/-) et chez leurs congénères de phénotype sauvage (Wild Type, WT). Chez les souris WT, les EPCs inhibaient l’agrégation plaquettaire dans le sang complet de manière concentration-dépendante alors que dans les souris P-sel-/-, l’action des EPCs n’avait pas d’effet significatif. De plus, en utilisant un modèle murin de thrombose artérielle, nous avons démontré que l’infusion systémique des EPCs altéraient la formation du thrombus et réduisaient significativement sa masse chez les souris WT, mais non pas chez les souris P-sel-/-. En outre, le nombre des EPCs incorporées au niveau du thrombus et de la paroi vasculaire était visiblement réduit chez les P-sel-/- par rapport aux souris WT. Dans cette étude, nous sommes parvenus à différentier adéquatement des EPCs à partir des PBMCs, nous avons étudié les interactions adhésives entre les EPCs et les plaquettes, et nous avons décrit leur impact sur la fonction plaquettaire et la formation du thrombus. De plus, nous avons identifié la PGI2 comme étant le principal facteur soluble sécrété par les EPCs en culture et responsable de leurs effets inhibiteurs sur l’activation, l’adhésion et l’agrégation plaquettaire in vitro. De surcroît, nous avons élucidé le mécanisme d’action des EPCs sur l’agrégation plaquettaire et la formation du thrombus, in vivo, et nous avons souligné le rôle de la P-sélectine plaquettaire dans ce processus. Ces résultats ajoutent de nouvelles connaissances sur la biologie des EPCs et définissent leur rôle potentiel dans la régulation de la fonction plaquettaire et la thrombogenèse. / Endothelial Progenitor Cells (EPCs) are believed to contribute to vascular biology and endothelial repair. EPCs have been isolated from umbilical cord, bone marrow, peripheral blood and in some regenerative tissues. Interactions of EPCs with vascular and blood cells can largely influence their functional properties and predict their destiny in the target tissues. More specifically, interactions of EPCs with circulating platelets provide the critical signal to ensure their migration and homing at the sites of vascular injury and their differentiation into endothelial cells. However, the functional consequences of such interactions on platelets remain unknown. Accordingly, this project was designed to investigate the impact of EPCs on platelet function and the specific objectives of this study were to: 1) generate EPCs from human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs); 2) characterize the adhesive interactions between EPCs and platelets; 3) determine their impact on platelet function and thrombus formation and 4) elucidate the mechanistic action of EPCs on platelets and thrombus. Cultured on fibronectin in conditioned media, PBMCs differentiated, within ten days of culture, into EPCs, which were positive for Ulex-lectin and Ac-LDL (Acetylated Low Density Lipoprotein), and expressed progenitor markers (CD34, VEGFR2, vWF, and VE-Cadherin). These EPCs bind activated platelets through P-selectin-dependent mechanism, inhibited platelet activation, aggregation and adhesion, mainly via prostacyclin (PGI2) secretion. Indeed, this was associated with up-regulation of cyclooxygenase-2 (COX-2) and inducible nitric oxide (NO) synthase (iNOS). However, the effects on platelets were reversed by COX, but not by NO inhibition. Although EPCs bound platelets via platelet P-selectin, their predominant effects occurred via a paracrine secretion, implying PGI2. Nevertheless, a transitory link or brief contact between EPCs and platelets was required for this function to be fully realized. This was further depicted using a murine arterial thrombosis model in P-selectin deficient mice (P sel-/-) and their wild-type counterparts (WT). EPCs significantly impaired, in a concentration dependent-manner, collagen-induced whole blood platelet aggregation in WT mice; whereas in P-sel-/- mice, EPCs had no significant effect. Moreover, in murin model of arterial thrombosis, infusion of EPCs altered thrombus formation and significantly reduced the mass of thrombi generated in WT, but not in P-sel-/- mice. Furthermore, the number of EPCs recruited within the thrombi and along the vascular wall was visually reduced in P-sel-/- mice as compared to WT mice. In this project, we succeeded in adequately differentiating EPCs from PBMCs, we characterized the adhesive interaction between EPCs and platelets, and we addressed the impact of EPCs on platelet function and thrombus formation. Moreover, we identified PGI2 as the principal soluble factor secreted by cultured EPCs and responsible of their inhibitory effects on platelet function in vitro. In addition, using a murine model of arterial carotid injury in WT and P-sel-/- mice, we elucidate the mechanistic action of EPCs on platelet aggregation and thrombus formation, in vivo, and we highlighted the role of platelet P-selectin in this process. These findings add new insights into the biology of EPCs and reveal a potential role for EPCs in regulating platelet function, which in turn may limit thrombogenesis and maintain hemostasis at the sites of vascular injury.

Les efforts investis pour diminuer les risques de développer un infarctus du myocarde sont nombreux. Aujourd’hui les médecins prennent connaissance des divers facteurs de risque connus prédisposant aux syndromes coronariens aigus (SCA) dans le but de prendre en charge les patients «à risque» [1]. Bien que le suivi rigoureux et le contrôle de certains facteurs de risque modifiables aient permis une meilleure gestion des cas de SCA, les cas d’infarctus persistent de manière encore trop fréquente dans le monde. Puisque d’importantes études ont démontré que les SCA pouvaient survenir sans même la présence des facteurs de risque conventionnels [2, 3], les chercheurs se sont penchés sur un autre mécanisme potentiellement responsable de l’avènement des SCA : l’inflammation. L’inflammation joue un rôle prépondérant dans l’initiation, la progression et les complications de l’athérosclérose [4, 5] mais aussi dans les situations post-infarctus [6, 7]. Au cours des dernières années, le contrôle du processus inflammatoire est devenu une cible de choix dans la prévention et le traitement des SCA. Cependant, malgré les efforts investis, aucun de ces traitements ne s’est avéré pleinement efficace dans l’atteinte du but ultime visé par une diminution de l’inflammation : la diminution de la mortalité. Le complément est un système complexe reconnu principalement pour son rôle primordial dans l’immunité [2]. Cependant, lorsqu’il est activé de manière inappropriée ou excessive, il peut être à l’origine de nombreux dommages cellulaires caractéristiques de plusieurs pathologies inflammatoires dont font partie les complications de l’athérosclérose et des événements post-infarctus. Le travail effectué dans le cadre de mon doctorat vise à établir les rôles physiopathologiques du complément dans les interactions de l’axe thrombose-inflammation caractéristiques des SCA dans le but ultime d’identifier des cibles thérapeutiques permettant le développement de nouvelles approches pour la prévention et le traitement de ces pathologies. Les principaux résultats obtenus durant mon cursus suggèrent d’abord que la voie alterne du complément peut représenter une cible thérapeutique de choix dans les maladies coronariennes aiguës puisque l’activation terminale du complément semble y être principalement causée par l’activation du cette voie. De faibles niveaux sériques de MBL (mannan-binding lectin) et une activation terminale négligeable du complément caractérisent plutôt la maladie coronarienne stable. En comparant l’activité relative de chacune des voies du complément chez des cohortes de patients traités ou non par un anticorps spécifique à la protéine C5 du complément (pexelizumab), un second volet démontre quant à lui qu’une inhibition de l’activation du C5 n’a pas d’effet bénéfique majeur sur l’inhibition de la formation du complexe sC5b-9 ou sur les événements cliniques subséquents. Par conséquent, nous avons exploré, à l’aide d’un modèle in vitro, les raisons de l’inefficacité du traitement. Les résultats révèlent que le blocage du C5 avec le pexelizumab inhibe la production de l’anaphylatoxine pro-inflammatoire C5a et du complexe terminal du complément sans toutefois avoir d’effet sur l’apoptose des cellules endothéliales produites induite par le sérum des patients atteints de STEMI. Finalement, une autre section stipule que l’atorvastatine diminue l’activation du complément induite par les plaquettes sanguines chez des patients hypercholestérolémiques, mettant en évidence l’importance du rôle de cette statine dans la réduction des effets délétères de l’activation du système du complément médié par les plaquettes. Ensemble, l’étude du rôle spécifique des différentes voies d’activation du complément dans des contextes pathologiques variés, l’analyse des effets d’une inhibition spécifique de la protéine C5 du complément dans la progression des SCA et la mise en évidence des interactions entre l’activation du complément et les plaquettes activées ont contribué au développement d’une meilleure connaissance des rôles physiopathologiques du complément dans la progression de la maladie coronarienne. / Many efforts have been made in lowering the risk of myocardial infarction in the general population. Most clinicians are knowledgeable of the several identified risk factors leading to the development of acute coronary syndromes (ACS), and in turn, insure a better follow-up for “at risk” patients [1]. Despite the fact that intensive efforts in controlling modifiable risk factors have led to a better management of new cases of ACS, myocardial infarction and its deleterious consequences are still a world plague. Because it as been shown that ACS can occur without the presence of traditional risk factors [3, 4], researchers have been interested in modifying new ACS biological pathways such as inflammation. Inflammation plays a key role in the initiation, progression, and complications of atherosclerosis [5, 6], but also in post-infarction situations [7, 8]. In the past years, inflammation markers have become important targets for the prevention and treatment of ACS. Despite intensive efforts, none of the yet tested drug was found to be effective in decreasing mortality. The complement system is mainly known for its fundamental role in innate and adaptive immunity [2]. However, excessive activation of the complement can lead to a significant number of deleterious effects such as inflammation, apoptosis, necrosis and cell lysis. Earlier findings have shown that complement is extensively activated in atherosclerotic lesions, particularly in vulnerable and ruptured plaques. The objective of my doctoral project was to establish the pathophysiological roles of complement in the axis inflammation-thrombosis of ACS with the ultimate goal of identifying new therapeutic targets leading to the development of new drugs for the prevention and treatment of these diseases. The main results obtained first suggest that the complement alternative pathway represents a potential therapeutic target in acute coronary disease since terminal complement activation occurs mainly by this specific pathway. Low MBL levels (mannan-binding lectin) in serum and negligible terminal complement activation rather characterize stable coronary artery disease. By comparing the relative activity of each pathway of the complement in patients treated or not by an antibody specific to the C5 protein of the complement (pexelizumab), other results show that an inhibition of C5 activation does not have a major beneficial effect on the inhibition of the sC5b-9 complex expression or on the subsequent clinical events. Consequently, we explored, using an in vitro model of endothelial cells, the reasons of this inefficiency. This work reveals that C5 inhibition by pexelizumab inhibits the production of the pro-inflammatory anaphylatoxin C5a and of the terminal complement complex without, however, effecting endothelial cell apoptosis induced by the serum of patients with STEMI. Finally, another section stipulates that atorvastatin decreases platelet-induced complement activation in hypercholesterolemic patients, highlighting the importance of statins in the reduction of the deleterious effects of platelets-induced complement activation. All together, the study of the specific role of the various pathways of complement activation in different pathological contexts, the analysis of the effects of a specific inhibition of the C5 complement protein in the progression of ACS and the highlighting of the interactions between complement and platelet activation contribute to the development of a better knowledge of the pathophysiological roles of the complement system in ACS.

Drs Dandachli and Arzamendi contributed equally to this work. / L’adhésion, l’activation et l’agrégation des plaquettes représentent les étapes initiales dans la formation du thrombus aux sites des lésions vasculaires. Malgré l’utilisation des médicaments antiplaquettaires comme l’Aspirine, le Plavix et les inhibiteurs de la glycoprotéine IIb/IIIa (GPIIb/IIIa), l’incidence de thrombus dans la maladie coronarienne aigue reste élevée. Le dommage aux artères coronaires induit l’exposition du collagène de la matrice sous-endothéliale et sa liaison au facteur Von-Willebrand (vWF). Ceci contribue au recrutement et à l’adhésion des plaquettes via la liaison du domaine A1 du vWF à la GPIb des plaquettes. Nous avons postulé que l’inhibition de la liaison vWF/GPIb pourra représenter une stratégie efficace pour inhiber l’adhésion initiale des plaquettes et ainsi réduire la propagation du thrombus. L’objectif de notre étude était de déterminer le potentiel anti-thrombotique d’un inhibiteur du vWF. L’aptamère dirigé contre le domaine A1 du vWF (ARC1779) a été développé et fourni par la compagnie Archemix. Son effet et celui du Reopro (abciximab, inhibiteur de la GPIIb/IIIa comme témoin positif) ont été testés en utilisant du sang provenant de 5 volontaires sains et de 27 patients coronariens traités avec l’Aspirine (inhibiteur du cyclo-oxygénase ou COX) et le Plavix (anti-récepteur de l’adénosine diphosphate ou ADP), en accord avec le comité d’éthique de l’ICM. Les plaquettes ont été marquées avec l’Indium-111 afin de pouvoir quantifier leur adhésion dans le sang complet sur des surfaces artérielles porcines dénudées. L’adhésion des plaquettes a été effectuée dans des chambres de perfusion sous des forces de cisaillement de 6974/sec pendant 15 minutes à 37 °C. L’activation plaquettaire, suite à l’étude de l’adhésion, a été évaluée par l’expression de la P-sélectine et du vWF par la cytométrie en flux. L’effet de l’ARC1779 a été également déterminé sur l’agrégation plaquettaire, dans le sang complet par impédance, induite par l’acide arachidonique (AA), l’ADP, la Ristocétine et le peptide agoniste du récepteur de la thrombine-1 (TRAP-1). L’adhésion des plaquettes a été également observée par microscopie électronique à balayage. Dans un premier temps, nous avons trouvé que l’adhésion des plaquettes des volontaires sains à l’artère endommagée était élevée (80 x 106/cm2). Cette adhésion a été réduite significativement de plus que 90% par l’abciximab (100 nM) et d’une façon dose dépendante avec l’ARC1779 (25-250 nM). La perfusion du sang avec ou sans ARC1779 n’entraine pas une activation plaquettaire, telle que déterminée par l’expression de la P-sélectine et du vWF à la surface des plaquettes. Suite à ces résultats, l’étude avec le sang des patients a été poursuivie avec des doses de 25, 83 et 250 nM d’ARC1779. L’agrégation plaquettaire du sang des patients a été complètement inhibée en réponse à l’AA et à l’ADP, ce qui confirme que ces patients étaient bien traités avec l’Aspirine et le Plavix. L’adhésion des plaquettes aux surfaces artérielles endommagées a été réduite, chez les volontaires sains et les patients, d’une manière dépendante de la dose d’ARC1779, lorsqu’il était incubé avant la perfusion. Cependant, l’ARC1779 et aussi l’abciximab étaient sans effets significatifs sur l’adhésion plaquettaire, lorsqu’ils étaient ajoutés 10 minutes après la perfusion. L’inhibition de l’adhésion avec 25 nM d’ARC1779 était comparable à celle obtenue avec l’abciximab. Cependant, l’agrégation plaquettaire en réponse au TRAP-1 n’était pas affectée par l’ARC1779, alors qu’elle était complètement inhibée par l’abciximab. L’ARC1779 est un inhibiteur spécifique de la liaison du vWF au GPIb des plaquettes. Il inhibe l’adhésion plaquettaire aux surfaces artérielles endommagées sans affecter l’agrégation plaquettaire et confère une protection anti-thrombotique similaire à l’abciximab. L’ARC1779 pourra être considéré comme un nouvel antiplaquettaire qui possède des propriétés anti-thrombotiques plus intéressantes que l’abciximab. / Anti-platelet therapy in coronary artery disease (CAD) patients reduces recurrent athero-thrombosis, but at the cost of increased risk of bleeding. Because von Willebrand factor (vWF) functions predominantly in a high-shear environment, the vWF-specific aptamer, ARC1779 that blocks the binding of vWF A1-domain to platelet glycoprotein Ib, may deliver a site-specific anti-thrombotic effect while minimizing bleeding risk. We investigated the efficiency of ARC1779 on platelet activation, adhesion, and aggregation in CAD patients on double anti-platelet therapy. Blood from 27 patients taking aspirin and clopidogrel and 5 normal volunteers was labeled with 111In-autologous platelets and perfused over denuded porcine arteries at high shear rate for 15 minutes. Blood was treated with either 25, 83 and 250 nM ARC1779; 100nM abciximab or placebo, 5 min before (upstream therapy) or 10 min after (downstream therapy) beginning the perfusion. Under upstream, but not downstream therapy, platelet adhesion was significantly reduced by ARC1779 at 83 and 250 nM and by abciximab vs. placebo (4.8, 3.8 and 2.9 vs. 7.3 platelets x 106/cm2, p <0.05). In contrast to abciximab, ARC1779 did not significantly affect platelet aggregation in response to thrombin receptor activating peptide-1, arachidonic acid and adenosine diphosphate. In addition, ARC1779 was without any effect on P-selectin expression and platelet-leukocyte binding. In conclusion, ARC1779 has comparable anti-thrombotic efficacy to abciximab among CAD patients receiving aspirin and clopidogrel, but with lesser systemic effects on platelet activation and aggregation. These important proof-of-concept data form the framework for randomized clinical investigations of this novel anti-platelet therapy among CAD patients.