京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第23802号 / 医博第4848号 / 新制||医||1058(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 永井 洋士, 教授 羽賀 博典, 教授 木村 剛 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Chez les patients atteints d'athérosclérose, les calcifications vasculaires sont une caracteristique des plaques d'athérome. Elles résultent de la trans-différenciation des cellules musculaires lisses (CMLs) en cellules de type ostéoblastique et/ou chondrocytaire, notamment en réponse à des cytokines inflammatoires. Les CMLs forment alors des cristaux par l'activité de la phosphatase alcaline non-spécifique du tissu (TNAP). A la lumière de résultats récents, nous avons émis l'hypothèse que la TNAP module la trans-différenciation des CMLs. Nos objectifs étaient donc de déterminer l'effet de la TNAP dans la trans-différenciation des CMLs, et d'étudier les mécanismes impliqués dans son induction. Nous avons observé que l'ajout de phosphatase alcaline purifiée ou la surexpression de TNAP stimule l'expression de marqueurs chondrocytaires en culture de CMLs et de cellules souches mésenchymateuses. De plus, l'inhibition de la TNAP bloque la maturation de chondrocytes primaires. Nous avons observé un rôle des cristaux formés par la TNAP, puisque l'ajout de cristaux seuls ou associés à une matrice collagénique a reproduit les effets de la TNAP. Nous suspectons que la TNAP agit en hydrolysant le PPi et en générant des cristaux. Ces cristaux ensuite induisent l'expression du facteur ostéogénique BMP-2 et l'inhibition des effets de la BMP-2 annule les effets de la TNAP. De plus, nous étions intéressés par les la localisation et la fonction de marqueurs de minéralisation comme les annexines en parallèle de la TNAP. Nous avons observé que l'activité TNAP des CMLs induit la minéralisation en grande partie quand la TNAP est associée aux vésicules matricielles et au fibres de collagène / Vascular calcification (VC) is a hallmark of atherosclerosis plaques. Calcification (formation of apatite) of advanced lesions share common features with endochondral ossification of long bones and appears to stabilize plaques. This process is associated with trans-differentiation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) into chondrocyte-like cells. On the other hand, microcalcification of early plaques, which is poorly understood, is thought to be harmful. The two proteins necessary for physiological mineralization are tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) and collagen. Under pathological conditions, TNAP is activated by inflammatory cytokines in VSMCs, whereas collagen is produced constantly. The activation of TNAP appears to induce calcification of these cells. Therefore, the objective of this PhD thesis was to study the role of TNAP and generated apatite crystals in the VSMC trans-differentiation and determine underlying molecular mechanisms. Based on the obtained results, we propose that activation of BMP-2, a strong inducer of ectopic calcification, and formation of apatite crystals generated by TNAP represents a likely mechanism responsible for stimulation of VSMC trans-differentiation. Moreover, we were interested in localization and function of mineralization markers such as TNAP and annexins in mineralization process mediated by trans-differentiated VSMCs and VSMC-derived matrix vesicles (MVs). We observed that, similarly as in the case of typical mineralizing cells, increased TNAP activity in VSMC-derived MVs and association with collagen were important for their ability to mineralize

Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a disease of the aorta characterized by pathological remodeling and progressive weakening of the vessel resulting in the increased risk of rupture and sudden death. In a mouse model of the disease induced by chronic Angiotensin II (AngII) infusion, progression of AAAs is associated with reduced differentiation of smooth muscle cells (SMCs) at the site of lesion development. In the mouse model, the effectiveness of cyclooxygenase-2 (COX-2) inhibition for attenuating AAA progression is associated with maintenance of a differentiated SMC phenotype. However, the safety of COX-2 inhibitors is currently in question due to the increased risk of adverse cardiovascular events. Thus, it is crucial to identify mediators downstream of COX-2 that may provide new targets for treatment of this disease. Recent studies in humans and mouse models have suggested that the microsomal prostaglandin E synthase (mPGES-1) enzyme, which acts downstream of COX-2, may also be involved in the pathogenesis of the disease. We hypothesized that increased prostaglandin E2 (PGE2) synthesis resulting from the induction of both COX-2 and mPGES-1 may result in reduced differentiation of SMCs, and that disruption of this pathway would preserve the differentiated phenotype. To test this hypothesis, human aortic smooth muscle cells (hASMCs) were utilized to examine the effects of a variety of agents involved in AAA development and the COX-2 pathway. My findings suggest that one of the effects of exposing hASMCs to AngII involves a specific induction of mPGES-1 expression. Furthermore, although different COX-2-derived products may have opposing effects, mPGES-1-derived PGE2 may be the primary prostanoid synthesized by SMCs which functions to attenuate differentiation. Therefore, mPGES-1 inhibition may provide inhibition of PGE2 that is more specific than COX-2 inhibitor treatment and may serve as a therapeutic target for attenuating AAA progression by maintaining a differentiated SMC phenotype.

Les deux nucléotides cycliques, AMPc et GMPc, sont des seconds messagers importants qui régulent une grande variété de fonctions cellulaires, en particulier la fonction contractile cardiovasculaire, la croissance des cardiomyocytaires et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires. Les phosphodiestérases (PDE) dégradent les nucléotides cycliques et exercent un contrôle local de leur concentration intracellulaire. Une altération de la voie de signalisation des nucléotides cycliques est impliquée dans plusieurs situations pathologiques telles que l’hypertension artérielle systémique ou pulmonaire, l’athérosclérose et l'hypertrophie cardiaque. Ainsi, les PDE constituent de puissantes cibles thérapeutiques pour restaurer un contrôle correct des nucléotides cycliques. Onze familles de PDEs sont actuellement décrites, les PDE1-6 étant les plus étudiées et les PDE 7-11 représentant de nouvelles familles.L'objectif de cette thèse était d'étudier le rôle respectif de 4 familles de PDEs, la PDE1, famille stimulée par le complexe Ca2+/calmoduline, les PDE5 et PDE9 spécifiques du GMPc, et la PDE8 spécifique de l'AMPc, dans le contrôle des concentrations intracellulaires d'AMPc ([AMPc]i) et de GMPc ([GMPc]i) dans les cellules musculaires lisses aortiques de rat (CMLARs) et les myocytes cardiaques de rat en utilisant une approche pharmacologique facilitée par le développement de nouveaux inhibiteurs sélectifs de PDEs. Les activités d'hydrolyse d’AMPc et de GMPc ont été mesurées par dosage enzymatique, tandis que les [AMPc]i et [GMPc]i ont été suivies sur cellules isolées, in situ, en temps réel, grâce à l'utilisation de l'imagerie FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer). Dans les CMLARs en culture, une activité d'hydrolyse des nucléotides cycliques via les PDE1, PDE5 et PDE9 a été observée. Nous avons montré un rôle fonctionnel de la PDE1 non stimulée dans le contrôle de l’augmentation de la [GMPc]i induite par le peptide natriurétique de type C (CNP). Il est intéressant de noter que, lors de l’élévation de la concentration intracellulaire en Ca2+, la PDE1 exerce également un contrôle de la réponse GMPci induite par le monoxyde d’azote (NO) et de la réponse AMPc médiée par la stimulation des récepteurs β-adrénergiques (β-AR). La PDE5 exerce un rôle majeur dans la réponse GMPc provoquée par l'activation de la guanylyl cyclase (GC) soluble par le NO ou des GC membranaires par les peptides natriurétiques, CNP et ANP. En revanche, la PDE9 ne régule que la réponse GMPc induite par le NO dans les RASMC cultivées. Aucune activité ou fonction hydrolytique de l'AMPc n'a été révélée avec l'inhibiteur de la PDE8 dans les CMLARs ou les cardiomyocytes de rat. Dans ces cellules cardiaques, l'activité d'hydrolyse médiée par la PDE1 n'a été détectée que sur la réponse GMPc et uniquement en présence de Ca2 +/Calmoduline. L'inhibiteur de la PDE1 n'a que légèrement affecté la réponse AMPc médiée par les récepteurs β-AR, par augmentation du pic du signal FRET.En conclusion, notre travail démontre que dans les cellules musculaires lisses vasculaires, les PDE1, PDE5 et PDE9 exercent une régulation spécifique et locale des [AMPc]i et [GMPc]i, renforçant le rôle clé des PDEs dans la compartimentation subcellulaire de la signalisation des nucléotides cycliques. / The two cyclic nucleotides cAMP and cGMP are important second messengers that regulate a large variety of cellular functions, in particular cardiovascular contractile function, cardiomyocyte cell growth and vascular smooth muscle cell proliferation. Phosphodiesterases (PDEs) degrade cyclic nucleotides, and exert a fine local control of their intracellular concentration. Alteration of cyclic nucleotides signaling pathway is involved in several pathological situations such as systemic and pulmonary arterial hypertensions, atherosclerotic lesions and cardiac hypertrophy. Thus, PDEs constitute potent therapeutic targets to restore a right cyclic nucleotide function. Eleven families of PDEs are now described, PDE1-6 being the most studied and PDE 7-11 representing the new families.The aim of the present thesis was to investigate the respective role of 4 PDE families, the Ca2+/calmodulin-stimulated PDE1, the cGMP-specific PDE5 and PDE9, and the cAMP-specific PDE8, in controlling intracellular cAMP ([cAMP]i) and intracellular cGMP ([cGMP]i) concentrations in both rat aortic smooth muscle cells (RASMCs) and cardiac myocytes by using a pharmacological approach taken advantage of the development of new selective PDE inhibitors. Cyclic AMP- and cGMP-hydrolyzing activities were measured by enzymatic assay on cell lysate, whereas real-time [cAMP]i and [cGMP]i were followed in situ in isolated cells using Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) imaging. In cultured RASMCs, PDE1, PDE5 and PDE9 hydrolyzing activities were observed. We showed a functional role of basal PDE1 in controlling [cGMP]i increased by the C-type Natriuretic Peptide (CNP). Interestingly, upon high intracellular Ca2+ concentration, PDE1 also regulated the Nitric Oxide (NO)-mediated [cGMP]i response and the β-adrenoceptor (β-AR)-mediated [cAMP]i response. PDE5 exerted a major role in degrading [cGMP]i produced by the activation of either the soluble guanylyl cyclase (GC) elicited by NO or the particulate GCs by the natriuretic peptides, CNP and ANP. By contrast, PDE9 only regulated NO-induced [cGMP]i increase in cultured RASMCs. No cAMP-hydrolyzing activity or function was revealed with the PDE8 inhibitor in RASMCs or cardiac myocytes. In rat cardiomyocytes, PDE1-mediated hydrolyzing activity was only detected on cGMP in the presence of Ca2+/calmodulin. Unexpectedly, PDE1 inhibition slightly affected the β-AR-mediated [cAMP]i response by increasing the peak of FRET signal.In conclusion, our work underscores the distinct role of PDE1, PDE5, and PDE9 in locally regulating the [cAMP]i and [cGMP]i, in vascular smooth muscle cells, strengthening the concept of PDEs as key actors of cyclic nucleotide subcellular compartmentation.

Atherosclerotic disease is characterized by the formation of lipid-ladden plaques in artery walls. During later stages of disease, these plaques become calcified by mechanisms involving the trans-differentiation of vascular smooth muscle cells (VSMC) to osteoblast-like cells. Although vascular calcification was thought to be a passive mechanism, evidence shows that this process is heavily modulated by various cell signaling mechanisms, including CB2 endocannabinoid receptors. Previous studies have shown that known CB2 antagonists accelerate VSMCs trans-differentiation to an osteoblast-like phenotype, indicating that this receptor serves an anti-calcification signal. The goal of this investigation is to determine if a series of 11-[2-arylmethylene)hydrazono]-PBD derivatives with established CB2 binding affinity function as CB2 antagonists or agonists in a cell culture model of VSMC osteoblastic trans-differentiation. MOVAS cells were grown in standard media or osteogenic media (to induce trans-differentiation) supplemented with and without the various PBD derivatives. Following the treatment period, the extent of osteoblast-like activity was evaluated by alizarin red staining for calcium deposition. To quantify the staining present, the dye was extracted using cetylpyridinium chloride hydrate solution and then analyzed via UV-Vis spectroscopy at 570 nm. The ability of the derivatives to modulation of osteoblastic transdifferentiation of MOVAS cells was further evaluated by performing Western blot analysis for expression of Runx2, an essential transactivator of osteoblast differentiation. Results of this work determined that some of the PBD derivatives increased the calcification compared to the control, indicating that they likely act as CB2 receptor antagonists, while others decreased calcification compared to the control, indicating that they likely act as CB2 receptor agonists. Not only do these results characterize the interactions of these compounds with CB2 receptors, they demonstrate that these PBD derivatives have biological activity. These results also further implicate CB2 receptors as a regulator of VSMC cell calcification, which could lead to novel drug therapies for the treatment of atherosclerotic plaques.

L’hypertension artérielle est le facteur de risque le plus important dans les maladies cardiovasculaires (MCV) et les accidents vasculaires cérébraux (AVC). L’hypertension artérielle essentielle est une maladie complexe, multifactorielle et polygénique. Même si on a identifié de nombreux facteurs de risque de l’hypertension artérielle, on ne comprend pas encore clairement les mécanismes qui la régissent. Les kinases hépatocytes produisant l’érythropoïétine (Eph) constituent la plus grande famille des récepteurs tyrosine kinase qui se lient à des ligands de surface cellulaire appelés éphrines sur les cellules avoisinantes. On sait que les interactions de Eph et des éphrines sont essentielles aussi bien dans les processus de développement que dans le fonctionnement des organes et des tissus adultes. Cependant on n’a pas encore étudié la relation entre Eph/éphrines et l’hypertension artérielle. Nous avons créé des modèles de souris knockout (K.O.) Ephb6-/-, Efnb1-/- et Efnb3-/- pour cette étude. Dans le modèle EphB6-/-, nous avons observé que les souris K.O. Ephb6 castrées, mais pas les femelles, ainsi que les souris mâles non castrées présentaient une tension artérielle élevée (TA) par rapport à leurs homologues de type sauvage (TS). Ceci suggère que Ephb6 doit agir de concert avec l’hormone sexuelle mâle pour réguler la TA. Les petites artères des mâles castrés Ephb6-/- présentaient une augmentation de la contractilité, une activation de RhoA et une phosphorylation constitutive de la chaîne légère de la myosine (CLM) lorsque comparées à celles de leurs homologues TS. Ces deux derniers résultats indiquent que la phosphorylation de CLM et de RhoA passe par la voie de signalisation de Ephb6 dans les cellules du muscle lisse de la paroi vasculaire (CMLV). Nous avons démontré que la réticulation de Efnbs mais non celle de Ephb6 aboutit à une réduction de la contractilité des CMLV. Ceci montre que l’effet de Ephb6 passe par la signalisation inversée à travers Efnb. Dans le modèle Efnb1-/- conditionnel spécifique au muscle lisse, nous n’avons observé aucune différence entre Efnb1-/- et les souris de TS concernant la mesure de la TA dans des conditions normales. Cependant, la TA des souris K.O. Efnb1 lors d’un stress d’immobilisation est supérieure à celle des souris de TS. Dans les petites artères des souris K.O. Efnb1, le rétrécissement et la phosphorylation de CLM étaient élevés. In vitro, la contractilité et l’activation RhoA de la CMLV des souris TS étaient augmentées quand leur Efnb1 était réticulé. Ces résultats corroborent ceux des souris KO Ephb6 et prouvent que l’effet de Ephb6 dans le contrôle de la TA se produit au moins par l’intermédiaire d’un de ses ligands Efnb1 dans les CMLV. Dans le modèle Efnb3-/-, on a observé une augmentation de la TA et du rétrécissement des vaisseaux chez les femelles Efnb3-/-, mais non chez les mâles; l’échographie a aussi révélé une résistance accrue au débit sanguin des souris K.O. femelles. Cependant la mutation de Efnb3 ne modifie pas la phosphorylation de la CLM ou l’activation de RhoA in vivo. Dans l’expérience in vitro, les CMLV des souris femelles Efnb3-/- ont présenté une augmentation de la contractilité mais pas celle des souris mâles Efnb3-/-. La réticulation des CMLV chez les mâles ou les femelles de TS avec solide anti-Efnb3 Ab peut réduire leur contractilité. Notre étude est la première à évaluer le rôle de Eph/éphrines dans la régulation de la TA. Elle montre que les signalisations Eph/éphrines sont impliquées dans le contrôle de la TA. La signalisation inverse est principalement responsable du phénotype élevé de la TA. Bien que les Efnb1, Efnb3 appartiennent à la même famille, leur fonction et leur efficacité dans la régulation de la TA pourraient être différentes. La découverte de Eph/Efnb nous permet d’explorer plus avant les mécanismes qui gouvernent la TA. / Hypertension is the most important risk factor for the cardiovascular diseases (CVD) and strokes. The essential hypertension is a complex, multifactorial and polygenic disease. Although many hypertension risk factors have been identified, the comprehensive understanding of mechanisms remains elusive. Erythropoietin-producing hepatocyte kinases (Ephs) are the largest family of receptor tyrosine kinases, which bind to cell surface ligands called ephrins on neighboring cells. Eph and ephrin interactions are known to be essential in developmental processes, as well as in functions of adult organs and tissues. However the relationship between Ephs/ephrins and hypertension has not been studied. Ephb6-/-, Efnb1-/- and Efnb3-/-knockout mice models were established for this study. In the EphB6-/- model, we observed that the castrated Ephb6 KO mice but not female or uncastrated male mice presented heightened blood pressure (BP) compared to the wild type (WT) counterparts. This suggests that Ephb6 needs to act in concert with sex hormone to regulate blood pressure. Small arteries from castrated Ephb6-/- males showed increased contractility, RhoA activation and constitutive myosin light chain (MLC) phosphorylation compared to their WT counterparts. The latter two findings indicate that RhoA and MLC phosphorylation are in the signaling pathway of Ephb6 in vascular smooth muscle cell (VSMC). We demonstrated that, crosslinking of Efnbs but not Ephb6 resulted in reduced VSMC contractility. This indicates that the effect of Ephb6 is via reverse signaling through Efnbs. In smooth muscle-specific conditional Efnb1-/- model, no difference was observed between Efnb1-/- and WT mice in BP measurement under a normal condition. However, the BP of Efnb1 KO mice during immobilization stress were higher than that of WT mice. In the small arteries from Efnb1 KO mice, the constriction and MLC phosphorylation were elevated. In vitro, the contractility and RhoA activation of WT VSMC were augmented when their Efnb1 was crosslinked. These results corroborate the findings from Ephb6 KO mice, and prove that the effect of Ephb6 in BP control is at least via one of its ligand Efnb1 in VSMC. In the Efnb3-/- model the heightened BP and increased vessel constriction were observed in Efnb3-/-females but not males; the echography also revealed the increased blood flow resistance of female KO mice. However the mutation of Efnb3 doesn’t alter the MLC phosphorylation or RhoA activation in vivo. In in vitro experiment, VSMCs from Efnb3-/- female mice showed increased contractility but did not Efnb3-/- male mice. Crosslinking of VSMCs from WT males or females with solid anti-Efnb3 Ab can reduce their contractility. Our study is the first to assess the role of Eph/ephrins in BP regulation. Eph/ephrins signalings are involved in the regulation of BP. The reverse signaling is mainly responsible for the elevated BP phenotype. Although the Efnb1, Efnb3 belongs to the same family, their function and effectiveness in the regulation of BP might be different. The discovery of Eph/Efnbs allows us to further explore the mechanism in BP.

La trans-différenciation des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) vers un phénotype migratoire, prolifératif et sécrétoire joue un rôle clé dans la progression des lésions athéromateuses et l’hyperplasie intimale qui sous-tend la resténose post-angioplastie. Nos travaux suggèrent que la transition phénotypique des CMLV implique, chez le rat, la souris et l’Homme, l’expression de novo de l’Adénylyl Cyclase 8 (AC8), une enzyme catalysant la synthèse de l’AMP cyclique (AMPc) (Clément et al., 2006; Gueguen et al., 2010; Keuylian et al., 2012; résultats non publiés). Ce travail de thèse avait pour objectif d’appréhender le rôle de l’AC8 dans la trans-différenciation des CMLV en évaluant son impact sur la signalisation AMPc. L’étude des dynamiques de production du second messager avec le biosenseur T-Epac-VV montre que l’AC8 inhibe les hausses d’AMPc dans les CMLV trans-différenciées à l’Interleukine-1β. Cette fonction non canonique est assurée par de nouvelles isoformes d’AC8 que nous avons identifiées et clonées, les AC8E1 à 4, qui partagent une délétion des cinq premiers domaines transmembranaires. Des dosages de l’accumulation d’AMPc couplés à des expériences de co-immunoprécipitation et d’immunocytochimie révèlent que les AC8E exprimées de façon hétérologue dans des cellules HEK s’hétéro-dimérisent avec les AC en transit dans le réticulum, suppriment leur activité enzymatique et préviennent leur adressage à la membrane plasmique. L’induction des AC8E dans les CMLV trans-différenciées pourrait prévenir les effets vasculoprotecteurs de l’AMPc (Douglas et al., 2005; Katakami et al., 2010), favorisant ainsi l’acquisition et/ou le maintien du phénotype synthétique. / The phenotypic switch of vascular smooth muscle cells (VSMC) towards a migratory, proliferative and secretory state plays a key role in atherosclerotic plaque expansion and intimal hyperplasia leading to post-angioplasty restenosis. Our previous results suggest that the trans-differentiation of rat, mouse and human VSMC involves the de novo expression of the Adenylyl Cyclase 8 (AC8), an enzyme that catalyzes the synthesis of cyclic AMP (cAMP) (Clement et al., 2006; Gueguen et al., 2010; Keuylian et al., 2012; unpublished results). The main goal of my PhD was to decipher the impact of AC8 expression on cAMP signaling in trans-differentiated VSMC. Using the FRET-based biosensor T-Epac-VV, we showed that the de novo expression of AC8 limits increases in cellular cAMP. This non-canonical function relies on a new family of AC8 isoforms that we have identified and cloned: the AC8E1 to 4. They share a common deletion of the first five transmembrane domains. The biochemical characterization of AC8E over-expressed in HEK cells allowed us to elucidate their functioning. cAMP accumulation assays, co-immunoprecipitation experiments and immunocytochemistry revealed that AC8E hetero-dimerize with functional AC during their maturation in the reticulum, suppress their enzymatic activity and prevent their traffic to the plasma membrane. Numerous studies have shown that increases in cAMP concentration within trans-differentiated VSMC antagonize pathological vascular remodeling (Douglas et al., 2005; Katakami et al., 2010). Thus, the induction of AC8E in trans-differentiated VSMC could prevent the vasculoprotective effects of cAMP and promote the acquisition of a synthetic phenotype.

L’hypertension artérielle est le facteur de risque le plus important dans les maladies cardiovasculaires (MCV) et les accidents vasculaires cérébraux (AVC). L’hypertension artérielle essentielle est une maladie complexe, multifactorielle et polygénique. Même si on a identifié de nombreux facteurs de risque de l’hypertension artérielle, on ne comprend pas encore clairement les mécanismes qui la régissent. Les kinases hépatocytes produisant l’érythropoïétine (Eph) constituent la plus grande famille des récepteurs tyrosine kinase qui se lient à des ligands de surface cellulaire appelés éphrines sur les cellules avoisinantes. On sait que les interactions de Eph et des éphrines sont essentielles aussi bien dans les processus de développement que dans le fonctionnement des organes et des tissus adultes. Cependant on n’a pas encore étudié la relation entre Eph/éphrines et l’hypertension artérielle. Nous avons créé des modèles de souris knockout (K.O.) Ephb6-/-, Efnb1-/- et Efnb3-/- pour cette étude. Dans le modèle EphB6-/-, nous avons observé que les souris K.O. Ephb6 castrées, mais pas les femelles, ainsi que les souris mâles non castrées présentaient une tension artérielle élevée (TA) par rapport à leurs homologues de type sauvage (TS). Ceci suggère que Ephb6 doit agir de concert avec l’hormone sexuelle mâle pour réguler la TA. Les petites artères des mâles castrés Ephb6-/- présentaient une augmentation de la contractilité, une activation de RhoA et une phosphorylation constitutive de la chaîne légère de la myosine (CLM) lorsque comparées à celles de leurs homologues TS. Ces deux derniers résultats indiquent que la phosphorylation de CLM et de RhoA passe par la voie de signalisation de Ephb6 dans les cellules du muscle lisse de la paroi vasculaire (CMLV). Nous avons démontré que la réticulation de Efnbs mais non celle de Ephb6 aboutit à une réduction de la contractilité des CMLV. Ceci montre que l’effet de Ephb6 passe par la signalisation inversée à travers Efnb. Dans le modèle Efnb1-/- conditionnel spécifique au muscle lisse, nous n’avons observé aucune différence entre Efnb1-/- et les souris de TS concernant la mesure de la TA dans des conditions normales. Cependant, la TA des souris K.O. Efnb1 lors d’un stress d’immobilisation est supérieure à celle des souris de TS. Dans les petites artères des souris K.O. Efnb1, le rétrécissement et la phosphorylation de CLM étaient élevés. In vitro, la contractilité et l’activation RhoA de la CMLV des souris TS étaient augmentées quand leur Efnb1 était réticulé. Ces résultats corroborent ceux des souris KO Ephb6 et prouvent que l’effet de Ephb6 dans le contrôle de la TA se produit au moins par l’intermédiaire d’un de ses ligands Efnb1 dans les CMLV. Dans le modèle Efnb3-/-, on a observé une augmentation de la TA et du rétrécissement des vaisseaux chez les femelles Efnb3-/-, mais non chez les mâles; l’échographie a aussi révélé une résistance accrue au débit sanguin des souris K.O. femelles. Cependant la mutation de Efnb3 ne modifie pas la phosphorylation de la CLM ou l’activation de RhoA in vivo. Dans l’expérience in vitro, les CMLV des souris femelles Efnb3-/- ont présenté une augmentation de la contractilité mais pas celle des souris mâles Efnb3-/-. La réticulation des CMLV chez les mâles ou les femelles de TS avec solide anti-Efnb3 Ab peut réduire leur contractilité. Notre étude est la première à évaluer le rôle de Eph/éphrines dans la régulation de la TA. Elle montre que les signalisations Eph/éphrines sont impliquées dans le contrôle de la TA. La signalisation inverse est principalement responsable du phénotype élevé de la TA. Bien que les Efnb1, Efnb3 appartiennent à la même famille, leur fonction et leur efficacité dans la régulation de la TA pourraient être différentes. La découverte de Eph/Efnb nous permet d’explorer plus avant les mécanismes qui gouvernent la TA. / Hypertension is the most important risk factor for the cardiovascular diseases (CVD) and strokes. The essential hypertension is a complex, multifactorial and polygenic disease. Although many hypertension risk factors have been identified, the comprehensive understanding of mechanisms remains elusive. Erythropoietin-producing hepatocyte kinases (Ephs) are the largest family of receptor tyrosine kinases, which bind to cell surface ligands called ephrins on neighboring cells. Eph and ephrin interactions are known to be essential in developmental processes, as well as in functions of adult organs and tissues. However the relationship between Ephs/ephrins and hypertension has not been studied. Ephb6-/-, Efnb1-/- and Efnb3-/-knockout mice models were established for this study. In the EphB6-/- model, we observed that the castrated Ephb6 KO mice but not female or uncastrated male mice presented heightened blood pressure (BP) compared to the wild type (WT) counterparts. This suggests that Ephb6 needs to act in concert with sex hormone to regulate blood pressure. Small arteries from castrated Ephb6-/- males showed increased contractility, RhoA activation and constitutive myosin light chain (MLC) phosphorylation compared to their WT counterparts. The latter two findings indicate that RhoA and MLC phosphorylation are in the signaling pathway of Ephb6 in vascular smooth muscle cell (VSMC). We demonstrated that, crosslinking of Efnbs but not Ephb6 resulted in reduced VSMC contractility. This indicates that the effect of Ephb6 is via reverse signaling through Efnbs. In smooth muscle-specific conditional Efnb1-/- model, no difference was observed between Efnb1-/- and WT mice in BP measurement under a normal condition. However, the BP of Efnb1 KO mice during immobilization stress were higher than that of WT mice. In the small arteries from Efnb1 KO mice, the constriction and MLC phosphorylation were elevated. In vitro, the contractility and RhoA activation of WT VSMC were augmented when their Efnb1 was crosslinked. These results corroborate the findings from Ephb6 KO mice, and prove that the effect of Ephb6 in BP control is at least via one of its ligand Efnb1 in VSMC. In the Efnb3-/- model the heightened BP and increased vessel constriction were observed in Efnb3-/-females but not males; the echography also revealed the increased blood flow resistance of female KO mice. However the mutation of Efnb3 doesn’t alter the MLC phosphorylation or RhoA activation in vivo. In in vitro experiment, VSMCs from Efnb3-/- female mice showed increased contractility but did not Efnb3-/- male mice. Crosslinking of VSMCs from WT males or females with solid anti-Efnb3 Ab can reduce their contractility. Our study is the first to assess the role of Eph/ephrins in BP regulation. Eph/ephrins signalings are involved in the regulation of BP. The reverse signaling is mainly responsible for the elevated BP phenotype. Although the Efnb1, Efnb3 belongs to the same family, their function and effectiveness in the regulation of BP might be different. The discovery of Eph/Efnbs allows us to further explore the mechanism in BP.

L'angiodermite nécrotique ou "Hypertensive Leg Ulcer" (HLU) est un ulcère de jambe inflammatoire de traitement difficile, associé à une hypertension artérielle chronique. La douleur est très importante et nécessite l'utilisation de la morphine pour soulager les patients. Notre objectif était d'analyser les caractéristiques de l'inflammation et d'étudier son implication dans la physiopathologie de la nécrose cutanée. La peau inflammatoire est le siège d'un infiltrat composé de macrophages et de lymphocytes. L'épiderme et les cellules vasculaires lisses des microvaisseaux présentent des troubles de la différenciation et une importante prolifération. Nous observé une forte augmentation des transcrits de l'interleukine 1β (IL-1β), de l'IL-6 et de l'Oncostatin M (OSM), qui sont exprimées par les macrophages.Les kératinocytes humains in vitro et in vivo chez la souris montrent un phénotype semblable lorsqu'ils sont exposés à ces cytokines.Comparée à la peau inflammatoire et à la peau saine, la peau en périphérie de l'inflammation est douloureuse et présente des altérations histologiques intermédiaires. On observe une légère augmentation de l'expression des cytokines inflammatoires IL-1β et OSM. D'autre part, la consommation de morphine est associée au niveau d'expression de l'OSM et l'inflammation systémique reflète la douleur ressentie par le patient. Ces éléments sont en faveur d'une implication des cytokines inflammatoires IL-1β et OSM dans la physiopathologie de la douleur et de la nécrose dans l'HLU. Le cercle vicieux pourrait être bloqué par l'utilisation des biothérapies anticytokines, ce qui met en avant de nouvelles cibles thérapeutiques. / Hypertensive Leg Ulcer (HLU) is an inflammatory skin lesion associated to chronic high blood pressure. The ulcer is painful requiring morphine to relieve patients. Our objective was to analyze the characteristics of the inflammation and to study it’s implication in pathogenesis of skin necrosis. Inflammatory skin is infiltrated by macrophages and lymphocytes. Keratinocytes and vascular smooth muscle cells of microvessels display an alteration of differentiation and an important proliferation. We studied the expression of cytokines associated to skin inflammation and we observed a strong augmentation of the transcripts for the interleukin 1β (IL-1β), the IL-6 and the Oncostatin M (OSM); which are expressed by the macrophages. The reconstructed human epidermis in vitro exposed to these cytokines showed a similar phenotype of the histological studies in human. At least, injection of these cytokines to the mouse produces an inflammation and an alteration of the epidermis comparable to HLU.Compared to the inflammatory skin and to the healthy skin, the skin in periphery of the inflammation is painful and presents intermediate histological alterations. We observed a slight augmentation of the inflammatory cytokines IL-1β and OSM. On the other hand, the consumption of morphine is associated with the level of expression of the OSM and systemic inflammation reflects the pain felt by the patient.The present evidence indicates an involvement of inflammatory cytokines IL-1β and OSM in the pathogenesis of pain and skin necrosis in the HLU. The vicious circle may be blocked by the use of biotherapies against inflammatory cytokines, which highlights new therapeutic targets.

L’AMPc est un second messager exerçant un rôle vasculoprotecteur majeur, par ses effets relaxants et inhibiteurs de la prolifération et de la migration cellulaires. Les concentrations intracellulaires d’AMPc sont finement régulées par leur synthèse via les adénylates cyclases et leur dégradation par les phosphodiestérases (PDEs). Nous avons évalué l’impact de l’environnement cellulaire sur la voie de signalisation couplée au récepteur β-adrénergique (β-AR/AMPc/PDE) dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs), ainsi que les altérations potentielles de celle-ci en situation pathologique d’insuffisance cardiaque (IC).Notre première étude montre que dans les CMLs d’aorte de rat en culture, adoptant un phénotype synthétique, la voie de signalisation β-AR/AMPc/PDE est hautement modulée par la densité cellulaire Ainsi, une faible densité cellulaire est associée à une régulation négative de l’expression fonctionnelle du récepteur β1-AR, à une activité hydrolytique des PDEs-AMPc plus faible et à des concentrations d’AMPc intracellulaire plus élevées que celles observées dans des cellules confluentes.Notre deuxième étude montre que dans l’aorte de rat, l’IC est associée à une dysfonction endothéliale (DE), une hyperréactivité aux agents contractants et une altération de la fonction et de l’expression des PDEs-AMPc. Nos résultats suggèrent que l’altération de la voie du NO/GMPc suite à la DE conduit à une hyper-activation de la PDE3, qui masque la fonction de la PDE4 et altère la relaxation β-AR.L’ensemble de ce travail met en évidence le rôle critique de l'environnement cellulaire dans le contrôle de la voie β-AR/AMPc/PDE des CMLVsMots clés : Muscle lisse vasculaire, récepteur β-adrénergique, AMPc, phosphodiestérases, densité cellulaire, insuffisance cardiaque / CAMP is second messenger which plays a prominent vasculoprotective role by its relaxing effects and inhibition of cell proliferation and migration. Intracellular cAMP level is regulated by its synthesis by adenylate cyclase and its degradation by phosphodiesterases (PDEs). We evaluated the influence of cellular environment on signaling pathway coupled to β-adrenoceptors (β-AR/cAMP/PDE) on vascular smooth muscle cells (VSMCs), as well as potential alterations in heart failure (HF).The first study showed that in cultured rat aortic SMCs exhibiting synthetic phenotype, the β-AR/cAMP/PDE signaling pathway is highly modulated by the cellular density.Thus, the low density state being associated to a downregulation of the β1-AR, a lower cAMP-PDE activity and a higher basal [cAMP]i compared to confluent cells.Our second study showed that in rat aorta, HF is associated with endothelial dysfunction, hyper-reactivity to contractile agents and an alteration of function and expression of cAMP-PDEs. Our results suggest that NO/cGMP pathway alteration following the ED in HF leads to hyper-activation of PDE3 which masks PDE4 function and alters β-adrenoceptor relaxationThus, our works highlights the critical role of the cellular environment in controlling the vascular β-AR signaling.Keywords: Vascular smooth muscle, β-adrenoceptor, cAMP, phosphodiesterases, cellular density, heart failure.