Acute lung injury (ALI) is a critical manifestation of sepsis/septic shock. Heat shock protein A12B (HSPA12B), an endothelial cell-expressed heat shock protein, shows a negative regulation of lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammation in myocardium and endothelial cells. However, it is unclear whether HSPA12B exerts protective effects against ALI during sepsis/septic shock. In this study, we treated HSPA12B transgenic mice (Tg) and wild type littermates (WT) with LPS for 6 h to induce endotoxemia. LPS treatment significantly caused pulmonary injuries as evidenced by microarchitecture destruction, vascular leakage and neutrophil recruitment in lungs of WT mice. However, the LPS-induced pulmonary injuries were significantly attenuated in Tg mice. Moreover, the LPS-induced activation of extracellular signal-regulated kinases (ERKs) and upregulation of intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) and Cyclooxygenase-2 (Cox-2) were inhibited in Tg lungs compared with that in WT mice. Additionally, Tg lungs showed a significant lower level of vascular endothelial growth factor (VEGF) compared with WT mice. Our results demonstrate a pulmonary protective effect of HSPA12B against endotoxin challenge, which indicates management of HSPA12B expression could serve as a potential therapeutic target for ALI during sepsis/septic shock.

Dengue, a group of four similar viruses transmitted through the bite of a mosquito, is estimated to infect upwards of 100 million annually in over 100 nations throughout the global equatorial belt. Distribution of global dengue is highly skewed as Southeast Asian and Western Pacific regions endure 75% of the global dengue burden. Similar to other regional countries, Malaysia has been rapidly urbanizing, which has supported a hyperendemic dengue state. The biological pathway by which dengue infection causes a wide range of clinical manifestations, spanning asymptomatic to life-threatening severe complications, is not comprehensively understood. Historically, severe dengue complications have primarily occurred in children. Consequentially, the majority of the dengue biological pathway research has been conducted on children; however, extrapolation of research findings to adults may be inappropriate as dengue manifestations have differed between age groups. As developing countries undergo epidemiologic transitions and dengue continues to spread geographically to non-endemic regions, youth and adult populations have been subjected to more of the severe dengue burden. Epidemiology and laboratory-based evidence has supported both memory T-cell and antibody independent enhancement hypotheses to explain the biological pathway of severe dengue. Both hypotheses employ the central idea that a primary infection alters immune components so that during a secondary heterotypic dengue infection, an individual is more at risk for severe complications. Monocytes, immune cells that are pivotal in both hypotheses, have been highly examined through in vivo and in vitro experimentation; however, epidemiological evidence for monocyte involvement is incomplete. The primary objective of the study was to examine if a difference in absolute monocyte count, considering independent risk factors, is present in individuals with primary and secondary dengue infections. A secondary dengue infection was found to raise absolute monocyte count during the defervescence phase of dengue illness in individuals aged 15 years and older 0.71 ± 0.15 (x10^9) compared to those experiencing primary dengue infection. Gender and distance of study participants' residences from Hospital Ampang were found to be risk factors for the relationship of interest; whereas, age and race were not found to be significant risk factors. The study helps expand current knowledge of the severe dengue biological pathway with respect to immunological differences between primary and secondary dengue infections. Further research is needed to confirm and expand the findings of this initial study, specifically to include infecting dengue serotype, education, and socioeconomic status which are known dengue risk factors.

L’endothélium préserve l'homéostasie vasculaire et tissulaire qui contrôle plusieurs processus physiologiques dans les corps humain. Lors de certaines pathologies, l'intégrité vasculaire peut être perturbée par une diversité de médiateurs de perméabilité qui interrompent la fonction barrière de cet épithélium, et provoquer des lésions tissulaires au cours de la progression de la maladie. Par conséquent, l'intégrité de la barrière endothéliale est essentielle pour l'homéostasie vasculaire. Dans le cas de la fièvre hémorragique due à la dengue, de nombreuses voies de signalisation induisent une perméabilité vasculaire qui résulte d'une rupture de la barrière hémato-encéphalique qui, dans certains cas, peuvent permettre la pénétration virale dans le système nerveux central (SNC). La plupart de ces voies de signalisation (y compris le TNF-alpha) sur-activent les enzymes appelées métalloprotéinases matricielles (MMP), qui induisent la dégradation de la matrice extracellulaire (MEC) et des protéines intercellulaires régissant la perméabilité vasculaire. Parmi ces enzymes, les MMP gélatinolytiques (MMP-9 et MMP-2) sont considérées comme la classe la plus importante de MMP puisqu'elles sont capables de dégrader le collagène de type IV, constituant principal de la MEC, et les jonctions cellulaires PECAM- 1 et VE-cadhérine. Ainsi, dans cette étude, nous avons développé deux approches pour inhiber l'activité de MMP-9 et protéger la perméabilité vasculaire in vitro. Ces approches incluent (i) des antagonistes de MMP-9 conçus in silico, tels que le composée HA048 (ii) des composés lipophénoliques synthétiques dérivés du resvératrol. Ce dernier existe naturellement dans les tiges de raisin, les arachides et plusieurs autres plantes et qui est capable d'inhiber l'expression et l'activité de la MMP-9. Bien que le resvératrol ait plusieurs activités biologiques testées in vitro, son utilisation dans des modèles animaux est limitée en raison de sa faible biodisponibilité, de son métabolisme rapide et de son élimination. Par conséquent, cette étude a trois objectifs principaux. Premièrement, de trouver un nouveau composé capable d'inhiber l'activité de MMP-9 in vitro. Deuxièmement, de vérifier s’il peut protéger l'intégrité de la couche endothéliale dans les HUVEC. Enfin, de passer à des études précliniques sur le modèle de souris dengue afin de vérifier son activité, sa toxicité et sa biodisponibilité. Outre le resvératrol et le SB-3CT (inhibiteur commercial de la MMP-9), nous avons constaté que le resvératrol-acide linoléique oméga 6 (RES-LA), le resvératrol-docosanoïque (RES-C22) et le HA048 ont montré la plus forte activité anti-MMP-9 parmi d'autres composés. Cependant, RES-LA a été préférentiellement choisi par rapport à RES-C22 en raison de sa meilleure solubilité. Par conséquent, nous avons utilisé un nouveau concept de formulation de ces composés en les solubilisant dans un solvant compatible et moins toxique pour des expériences in vivo, un solvant eutectique profond naturel (NADES), composé de 1,2-propanediol:ChCl: eau (1:1:1) (NADES/PCW). Les résultats de la perméabilité vasculaire in vitro ont révélé que les inhibiteurs de la MMP-9 ont diminué la perméabilité endothéliale exacerbée induite par le TNF-α dans les HUVEC, mesurée à la fois en temps réel et en fluorescence. En outre, l'examen microscopique des jonctions cellulaires adhérentes a montré qu’il y avait plus de CD31/PECAM-1 entre les HUVEC traitées à la fois par le TNF-α et les inhibiteurs de la gélatinase par rapport au témoin positif (TNF-alpha).Le mécanisme d'action des lipophénols dérivés du resvératrol a été évalué. Nos résultats ont révélé que les lipophénols dérivés du resvératrol ont inhibé l'expression de la MMP-9 en atténuant la phosphorylation des kinases MAPK ERK1/2 et JNK1/2. / The endothelial barrier preserves the vascular and tissue homeostasis that controls several physiological processes inside the body. In pathologies, vascular integrity could be disrupted by a diverse of permeability mediators that interrupt the barrier function and cause tissue damage during disease progression. Therefore, endothelial barrier integrity is critical for vascular homeostasis. Although the mechanisms leading to vascular leakage have been studied over several past decades, recent approaches have pointed new therapeutic targets in pre-clinical studies. In the pathogenesis of dengue hemorrhagic fever (DHF), many signaling pathways induce vascular permeability that result of disruption of blood brain barrier, that in some cases could allow viral penetration into the central nervous system (CNS). Most of these signaling pathways (including TNF-alpha) activate the overproduction active enzymes called matrix metalloproteinases (MMPs) that induce degradation of the extracellular matrix (ECM) and intercellular proteins governing vascular permeability. Among these enzymes, gelatinolytic MMPs, (MMP-9 and MMP-2), which are considered the most important class of MMPs since they are capable of degrading collagen type-IV, the main constituent of ECM, and cell junctions (PECAM-1 and VE-cadherin). Thus, in this study, we have developed two approaches to inhibit MMP-9 activity and protect the vascular permeability in vitro. Those approaches include, (i) in silico designed MMP-9 antagonists, where we had determined a lead MMP-9 blocker (HA048). The second approach is to synthesize derived lipophenolic compounds from resveratrol, that naturally exists in grape stalks, peanuts, and several other plants, which is capable of inhibiting the expression and activity of active MMP-9 inside the cells. Despite that resveratrol has several biological activities tested in vitro, its use in animal models is limited due to its poor bioavailability, rapid metabolism, and elimination. Therefore, this study has three main goals. First, is to find a novel compound capable of inhibiting MMP-9 activity in vitro. Second, is to verify whether it can preserve the endothelial monolayer integrity. Finally, is to move to the preclinical studies in dengue mouse model to verify its activity in vivo, toxicity, and bioavailability.Besides resveratrol and SB-3CT (commercial MMP-9 inhibitor), we found that resveratrol-linoleic acid, omega-6 (RES-LA), resveratrol-Docosanoic acid (RES-C22) and HA048 (in silico designed inhibitor) have demonstrated the highest MMP-9 inhibitory activity among dozens of synthesized compounds. However, RES-LA was preferably selected over RES-C22 due to for solubility reasons. Moreover, we formulated these compounds in novel solvents that could be compatible and less toxic for in vivo experiments, which is known as natural deep eutectic solvent (NADES) based on 1,2-propanediol:ChCl:water (1:1:1) (NADES/PCW).Results of in vitro vascular permeability revealed that MMP-9 inhibitors have decreased TNF-α induced-exacerbated endothelial permeability in HUVEC, measured in both real-time impedance sensing and fluorescence count. In addition, microscopic examination of cell junction proteins showed that CD31/PECAM-1 were more adherent and attached between HUVEC treated with both TNF-α and gelatinase inhibitors comparing to the positive control (TNF-alpha).The mechanisms of action of resveratrol derived lipophenols were assessed. Our findings revealed that resveratrol derived lipophenols have inhibited MMP-9 expression by attenuating the phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2) and c-Jun N-terminal kinases (JNK) mitogen-activated protein kinases (MAPK).

Les jonctions adhérentes (JA) sont nécessaires à l’élaboration d’une barrière vasculaire sélective dans laquelle la VE-cadhérine joue un rôle crucial. En effet, la VE-cadhérine est une molécule d’adhérence entrant dans la constitution des JA et présente spécifiquement au sein de l’endothélium. Lorsque la VE-cadhérine est exprimée à la surface des cellules endothéliales, l’intégrité de la barrière est préservée. En revanche, des modifications de la VE-cadhérine, comme par exemple sa phosphorylation, provoquent son internalisation, la dissociation des complexes adhésifs ou la désorganisation générale des jonctions endothéliales, défavorisant ainsi la sélectivité de la barrière. De manière générale, une perméabilité vasculaire élevée peut être observée au cours de l’activation de l’endothélium, telle que l’angiogenèse ou la réponse inflammatoire, en conditions physiologiques comme pathologiques. Par exemple, la phosphorylation de la VE-cadhérine provoquée par le facteur VEGF (vascular growth endothelial facteur) entraîne l’augmentation de la perméabilité vasculaire. En outre, une molécule pro-inflammatoire telle que l’interleukine-8 (IL-8) peut également provoquer la phosphorylation de la VE-cadhérine, aboutissant ainsi à l’augmentation de la perméabilité vasculaire. Tandis que les voies de signalisation régissant les effets pro-angiogéniques ou pro-inflammatoires du VEGF et de l’IL-8, respectivement, sont bien caractérisées, les mécanismes moléculaires sous-tendant spécifiquement l’augmentation de perméabilité endothéliale sont moins bien connus. Au cours de mon doctorat, je me suis donc attachée à examiner les interactions moléculaires entre la VE-cadhérine phosphorylée et la molécule d’échafaudage β-arrestine1, dans les cellules endothéliales humaines exposées au VEGF. J’ai également exploré la distribution de la VE-cadhérine dans les cellules endothéliales cérébrales dans un contexte tumoral, récapitulé par le sécrétome de cellules gliomateuses (GB). Mon travail a permis d’identifier la partie C-terminale (C-tail) de la β-arrestine1 qui comporte 43 acides aminés, comme une région interagissant directement avec la VE-cadhérine lorsqu’elle est phosphorylée sur le résidu S665. Cette liaison pourrait conduire alors à l’internalisation de la VE-cadhérine, lors de la stimulation par le VEGF. En outre, nous avons démontré le rôle inattendu du domaine C-tail de la β-arrestine1 dans la régulation négative de l’activité du promoteur de la VE-cadhérine. Ceci se traduit par une réduction des niveaux d’expression de la VE-cadhérine, contribuant ainsi à l’affaiblissement de la barrière endothéliale en réponse au VEGF. En outre, nous avons voulu évaluer l’effet des différents facteurs secrétés par le GB sur la perméabilité vasculaire. L’étude du sécrétome du GB a révélé une production abondante et majoritaire d’IL-8, qui provoque l’internalisation de la VE-cadhérine et la désorganisation des jonctions endothéliales. En plus de son action sur la perméabilité, l’IL-8 favorise la tubulogenèse des cellules endothéliales cérébrales. En conclusion, nous avons mis en évidence un rôle nouveau de la β-arrestine1 dans la régulation de la VE-cadhérine dans les cellules endothéliales humaines. Nous avons également démontré que la sécrétion d’IL-8 par le GB entraîne le remodelage des jonctions de la VE-cadhérine et conduit à une perte de la fonction de barrière des cellules endothéliales cérébrales. L’ensemble de nos résultats a donc permis d’améliorer nos connaissances des mécanismes moléculaires modulant la perméabilité endothéliale. / VE-cadherin is a major adhesion molecule composing endothelial adherens junctions (AJ), which ensure selectivity of the endothelial barrier. Stabilization of the VE-cadherin complex at the surface of endothelial cells plays a pivotal role in the maintenance of vascular homeostasis. Conversely, the disorganization or internalisation of VE-cadherin is a frequent consequence of VE-cadherin modifications (e.g phosphorylation), which promotes in turn vascular permeability. In general, vascular leakage can be observed in both physiological and pathological conditions. Indeed, VE-cadherin phosphorylation caused by pro-angiogenic and pro-permeability factors, among which vascular endothelial growth factor (VEGF) is the prototype, occurs during physiological angiogenesis, as well as tumour-associated angiogenesis. Besides, pro-inflammatory molecules, such as interleukin-8 (IL-8) can also participate in the phosphorylation of VE-cadherin and thereby promote vascular permeability. To best characterise VE-cadherin-mediated increase in vascular permeability under physiological VEGF challenge, we notably investigated the molecular interactions between serine (S665) phosphorylated VE-cadherin and the scaffolding molecule β-arrestin. We also studied the distribution of VE-cadherin in brain endothelial cells under pathological conditions, as provided by the secretome of glioblastoma (GB) brain tumour cells. My work allows the identification of a 43 amino-acid sequence within the C-terminus tail of β-arrestin1 (C-tail) that can directly bind to (S665) phosphorylated VE-cadherin and further triggers its internalisation upon VEGF stimulation. Moreover, we demonstrated the unexpected role of β-arrestin1 C-tail in the down-regulation of the VE-cadherin promoter activity, which results in reduction of VE-cadherin RNA and protein levels, thus contributing to the endothelial barrier properties. Furthermore, in order to evaluate the effects of tumour-secreted factors on the hyper-permeability associated with the tumour microenvironment, we explored the composition and function of the GB secretome on brain endothelial cells. We found that abundant secretion of IL-8 by GB cells causes VE-cadherin-mediated endothelial junction disorganization. Moreover, IL-8 promotes both brain endothelial cell permeability and tubulogenesis. In conclusion, we established a new role for β-arrestin1 in the control of VE-cadherin-based junctions in human endothelial cells. Likewise, we demonstrated that tumour cell-released IL-8 chemokine provokes VE-cadherin-dependent junction remodelling and thereby increases the permeability of human brain endothelial cells. Our results reinforce the central role of VE-cadherin in the modulation of the vascular barrier function in physiological and pathological conditions.