Thèse-Universit́e de Paris. / Index bibliographique:-p. [107]-116.

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L'obésité (Ob) est un facteur de risque majeur pour l'arthrose (OA). L'angiogenèse de l'os sous-chondral est impliquée dans la pathophysiologie de l'OA et peut réagir différemment aux facteurs de promotion de l'OA. L’objectif était de discriminer le rôle respectif de la charge liée au surpoids et des troubles métaboliques sur la dégradation articulaire et l'angiogenèse, dans un modèle de souris arthrosique. Des souris C57BL/6j ont subi une déstabilisation chirurgicale du ménisque médiale pour induire l'OA. Des souris OA-Mince ont ensuite été soumises à une hypergravité pour imiter les effets du surpoids. Les autres souris ont été conservées à 1g. Des souris OA-mince et des souris OA-Ob ont été traitées avec un anti-VEGF. Après la perfusion de baryum, le genou droit a été imagé et la microstructure osseuse, la moelle osseuse et les réseaux vasculaires sous-chondraux ont été quantifiés. L'histologie quantitative de l'os sous-chondral a été effectué. La dégradation du cartilage articulaire était similaire entre les groupes OA. L'hypergravité n'a pas aggravé l'amincissement du cartilage induit par l’OA mais a empêché l'épaississement lié à l'OA de la plaque osseuse sous-chondrale. Les souris OA-Ob avaient un volume osseux trabéculaire épiphysaire inférieur à celui des souris Mince-OA. L’OA a induit une angiogenèse à travers la plaque sous-chondrale dans les groupes OA-Mince 1g et 2g. En revanche, la densité vasculaire de la Mo était plus faible chez les OA-Ob que chez OA-Mince. L'obésité et le 2g ont eu des effets opposés sur la taille des vaisseaux. Le bevacizumab a empêché l'angiogenèse induite par l'OA dans le groupe OA-Mince mais n'a eu aucun effet dans le groupe Ob. / Obesity is a major risk factor for osteoarthritis (OA). Subchondral bone angiogenesis is involved in OA pathophysiology and may respond differently to OA promoting factors. Aim was to discriminate the respective role of overweight-related-load and of metabolic disorders due to fat accumulation, in joint degradation and angiogenesis, in a mouse model of surgically Induced knee osteoarthritis. C57BL/6j male mice underwent surgical medial meniscus destabilization (MMD) to induce OA and Lean mice were sham operated (Sham-lean). At 2 Mo, gps were fed with high fat diet to induce insulino-resistance and obesity (Ob). OA-Lean mice were then submitted to 2g hypergravity in a centrifuge to mimic the effects of overweight. OA-lean mice and OA-Ob mice were treated with an anti-VEGF. After barium infusion, the right knee was imaged by high-resolution and bone microstructure, bone marrow (bm) and subchrondral vascular networks were quantified. After MMA embedding, OARSI scoring and subchondral bone quantitative histology were then carried out at the medial tibia plateau.Articular cartilage degradation was similar between the OA groups.

La vascularisation joue un rôle important dans la biologie de l’os. Les souris génétiquement modifiées sont devenues le modèle de choix dans ce champ de recherche ; cependant les outils permettant son exploration structurelle (réseau capillaire) et fonctionnelle (perfusion) dans ce modèle animal, demeurent imparfaits. Notre travail a consisté en une adaptation chez la souris de la technique d’histomorphométrie quantitative vasculaire des os longs, fondée sur le remplissage du réseau par du sulfate de baryum, précédemment développée chez le rat. Nous avons, par ailleurs, mis au point une technique reproductible de mesure de la perfusion osseuse dans le tibia en utilisant le Laser Doppler. En termes d’exploration structurelle, et grâce à une imagerie par microtomographie 3D (Synchrotron ou Nano scanner) nous montrons la supériorité du sulfate de baryum sur le Microfil®, (produit associant silicone et plomb) et sa compatibilité avec les colorations histologiques usuelles et les marquages immuno histochimiques de la paroi vasculaire. Nous établissons la reproductibilité de la technique et nous proposons une nomenclature. En termes de perfusion, après avoir optimisé le protocole en limitant les facteurs de variabilité, nous montrons que le Laser Doppler permet de mesurer de façon reproductible une perfusion strictement osseuse dans le tibia de souris. Sous réserve de recourir { des groupes d’animaux de taille suffisante, (n=15), il devient possible de réaliser des comparaisons intergroupes. Ces deux approches combinées et intégrées, menées sur des souris C57BL/6 et 129sv/Cd1 nous ont permis de montrer (1) qu’il n’y a pas de corrélation entre paramètres de perfusion et de densité vasculaire, (2) que lors du vieillissement chez les mâles, la cinétique d’évolution de la vascularisation osseuse diffère selon le fond génétique, et que la perte osseuse n’est pas accompagnée d’une diminution de la perfusion dans ce modèle, (3) que l’ovariectomie (OVX) induit une diminution de la vascularisation et de la perfusion osseuses qui précède la perte osseuse. Enfin, notre étude des effets vasculaires osseux structurels et fonctionnels de la parathormone 1-84 a montré qu’ils dépendent, à l’instar de ses effets sur la masse osseuse, de son mode d’administration, intermittent ou continu et qu’ils ne sont pas impactés par l’OVX / Vascularisation plays a major role in bone biology. Genetically modified mice became the most favorite model in this research field; however, the tools allowing bone vessel analysis on both structural (capillary network) and functional aspects (perfusion) in this animal model remain unsatisfactory. Our work consisted in adapting in mice the quantitative histomorphometry technique allowing the analysis of long bone vascularization, based on the infusion of barium sulfate, which was previously developed in the rat. In addition, we set up a reproducible Laser Doppler-Based technique for measurement of mouse tibia perfusion. In terms of structural analyses, and thank to 3D micro-Tomography imaging (Synchrotron or Nano scanner), we show the superiority of barium sulfate on a lead/silicon-Based contrast product (Microfil®)and its compatibility with common staining used in histology and with immuno-Histochemsitry of the vessel wall. We establish the reproducibility of the technique and propose a nomenclature. In terms of perfusion, we show, after having optimized the protocol by limiting the factors of variability, that Laser Doppler allows to measure, in a reproducible way, perfusion signals specific to bone. As long as the animal group size is appropriate (n=15), it becomes possible to carry out intergroup comparisons. These combined and integrated approaches, carried out on C57BL/6 and 129sv/Cd1 mice allowed us to show that (1) there is no correlation between perfusion and vascular density parameters (2) during ageing in males, the kinetics of bone vascularisation evolution differ according to the genetic background and that bone loss was not associated with decrease in perfusion in this model (3) that ovariectomy (OVX) induces a decrease in both bone vessel density and perfusion which precedes bone loss. Finally, we studied the structural and functional vascular effects of 1-84 parathyroid hormone and show that, as for its effects on bone mass, they depend on its mode of administration, intermittent or continuous and that they are not affected by OVX

Each year millions of plastic and reconstructive procedures are performed to regenerate soft tissue defects after, for example, traumata, deep burns or tumor resections. Tissue engineered adipose tissue grafts are a promising alternative to autologous fat transfer or synthetic implants to meet this demand for adipose tissue. Strategies of tissue engineering, especially the use of cell carriers, provide an environment for better cell survival, an easier positioning and supplemented with the appropriate conditions a faster vascularization in vivo. To successfully engineer an adipose tissue substitute for clinical use, it is crucial to know the actual intended application. In some areas, like the upper and lower extremities, only a thin subcutaneous fat layer is needed and in others, large volumes of vascularized fat grafts are more desirable. The use and interplay of stem cells and selected scaffolds were investigated and provide now a basis for the generation of fitted and suitable substitutes in two different application areas. Complex injuries of the upper and lower extremities, in many cases, lead to excessive scarring. Due to severe damage to the subcutaneous fat layer, a common sequela is adhesion formation to mobile structures like tendons, nerves, and blood vessels resulting in restricted motion and disabling pain [Moor 1996, McHugh 1997]. In order to generate a subcutaneous fat layer to cushion scarred tissue after substantial burns or injuries, different collagen matrices were tested for clinical handling and the ability to support adipogenesis. When testing five different collagen matrices, PermacolTM and StratticeTM showed promising characteristics; additionally both possess the clinical approval. Under culture conditions, only PermacolTM, a cross-linked collagen matrix, exhibited an excellent long-term stability. Ranking nearly on the same level was StratticeTM, a non-cross-linked dermal scaffold; it only exhibited a slight shrinkage. All other scaffolds tested were severely compromised in stability under culture conditions. Engineering a subcutaneous fat layer, a construct would be desirable with a thin layer of emerging fat for cushioning on one side, and a non-seeded other side for cell migration and host integration. With PermacolTM and StratticeTM, it was possible to produce constructs with ASC (adipose derived stem cells) seeded on one side, which could be adipogenically differentiated. Additionally, the thickness of the cell layer could be varied. Thereby, it becomes possible to adjust the thickness of the construct to the surrounding tissue. In order to reduce the pre-implantation time ex vivo and the costs, the culture time was varied by testing different induction protocols. An adipogenic induction period of only four days was demonstrated to be sufficient to obtain a substantial adipogenic differentiation of the applied ASC. Thus, seeded with ASC, PermacolTM and StratticeTM are suitable scaffolds to engineer subcutaneous fat layers for reconstruction of the upper and lower extremities, as they support adipogenesis and are appropriately thin, and therefore would not compromise the cosmesis. For the engineering of large-volume adipose tissue, adequate vascularization still represents a major challenge. With the objective to engineer vascularized fat pads, it is important to consider the slow kinetics of revascularization in vivo. Therefore, a decellularized porcine jejunum with pre-existing vascular structures and pedicles to connect to the host vasculature or the circulation of a bioreactor system was used. In a first step, the ability of a small decellularized jejunal section was tested for cell adhesion and for supporting adipogenic differentiation of hASC mono-cultures. Cell adhesion and adipogenic maturation of ASC seeded on the jejunal material was verified through histological and molecular analysis. After the successful mono-culture, the goal was to establish a MVEC (microvascular endothelial cells) and ASC co-culture; suitable culture conditions had to be found, which support the viability of both cell types and do not interfere with the adipogenic differentiation. After the elimination of EGF (epidermal growth factor) from the co-culture medium, substantial adipogenic maturation was observed. In the next step, a large jejunal segment (length 8 cm), with its pre-existing vascular structures and arterial/venous pedicles, was connected to the supply system of a custom-made bioreactor. After successful reseeding the vascular structure with endothelial cells, the lumen was seeded with ASC which were then adipogenically induced. Histological and molecular examinations confirmed adipogenic maturation and the existence of seeded vessels within the engineered construct. Noteworthily, a co-localization of adipogenically differentiating ASC and endothelial cells in vascular networks could be observed. So, for the first time a vascularized fat construct was developed in vitro, based on the use of a decellularized porcine jejunum. As this engineered construct can be connected to a supply system or even to a patient vasculature, it is versatile in use, for example, as transplant in plastic and reconstruction surgery, as model in basic research or as an in vitro drug testing system. To summarize, in this work a promising substitute for subcutaneous fat layer reconstruction, in the upper and lower extremities, was developed, and the first, as far as reported, in vitro generated adipose tissue construct with integrated vascular networks was successfully engineered. / Jedes Jahr werden Millionen von plastischen und wiederherstellenden Eingriffe durchgeführt, um zum Beispiel nach Traumata, hochgradigen Verbrennungen oder Tumorekonstruktionen, die natürliche Erscheinung und Funktion im Bereich von Weichgewebsdefekt wiederherzustellen. Gezüchtete Fettgewebskonstrukte sind eine vielversprechende Alternative zu autologen Fettgewebstransfers oder synthetischen Implantaten, um dem Bedarf an Fettgewebe gerecht zu werden. Die Strategien der Gewebezüchtung, besonders das Verwenden von Zellträgern, schaffen eine Umgebung für besseres Zellüberleben, eine einfachere Positionierung und - versehen mit den entsprechenden Eigenschaften - eine schnellere Vaskularisierung in vivo. Um erfolgreich einen Fettgewebe-Ersatz für die klinische Anwendung herzustellen, ist es notwendig das spätere Anwendungsgebiet zu kennen. In manchen Bereichen, wie in den oberen und unteren Extremitäten, braucht man nur eine dünne Unterhautfettschicht, und in anderen Bereichen wiederum ist ein großes Volumen an vaskularisiertem Fettgewebskonstrukt anzustreben. Die Nutzung und das Zusammenspiel von Stammzellen und ausgewählten Zellträgern wurden untersucht und legen nun eine Basis für die Herstellung von passendem und zweckmäßigem Ersatzgewebe zweier unterschiedlicher Anwendungsgebiete. Komplexe Verletzungen der oberen und unteren Extremitäten führen oftmals zu beträchtlicher Narbenbildung. Eine häufige Folgeerscheinung, hervorgerufen durch eine schwere Beschädigung des Unterhautfettgewebes, ist die Adhäsion zwischen mobilen Strukturen wie Sehnen, Nerven und Blutgefäßen. Dies resultiert dann in eingeschränkter Beweglichkeit und lähmenden Schmerzen [Moor 1996, McHugh 1997]. Um eine subkutane Fettschicht herzustellen, die das vernarbte Gewebe nach schwerer Verbrennung oder Verletzung polstert, wurden verschiedene Kollagenmaterialien auf die klinische Handhabung und die Unterstützung der Adipogenese untersucht. In der Untersuchung von fünf verschiedenen Kollagenmatrices zeigten PermacolTM und StratticeTM vielversprechende Eigenschaften. Beide besitzen außerdem die klinische Zulassung. PermacolTM, eine chemisch quervernetzte Kollagenmatrix, zeigte unter Kulturbedingungen hervorragende Langzeitstabilität. Fast ebenso gute Eigenschaften konnten bei StratticeTM, einem nicht vernetzten dermalen Gerüstmaterial, beobachtet werden; es zeigte lediglich leichte Schrumpfung. Alle sonst getesteten Kollagenmaterialien waren unter Kulturbedingungen stark in ihrer Stabilität beeinträchtigt. Zur Herstellung einer subkutanen Fettschicht wäre ein Konstrukt wünschenswert mit einer dünnen, gerade entstehenden Fettschicht für die Polsterung auf der einen Seite und einer nicht besiedelten anderen Seite für die Zelleinwanderung und die Integration in das umliegende Gewebe. Mit PermacolTM und StratticeTM war es möglich Konstrukte herzustellen, welche auf einer Seite mit ASC (aus dem Fettgewebe isolierte Stammzellen) besiedelt und anschließend adipogen differenziert werden konnten. Zusätzlich konnte die Dicke der Zellschicht hierbei variiert werden. Somit ist es möglich die Dicke des Konstruktes an das umliegende Gewebe anzupassen. Um die Preimplantationszeit ex vivo zu verkürzen und damit auch die Kosten zu senken, wurde die Kulturzeit variiert, indem verschiedene Induktionsprotokolle getestet wurden. Eine adipogene Induktionsperiode von nur vier Tagen erwies sich als ausreichend, um eine substantielle adipogene Differenzierung der eingesetzten ASC zu erreichen. Das heißt, die mit ASC besiedelten PermacolTM und StratticeTM Matrices sind zweckdienliche Zellträgermaterialien, um eine subkutane Fettschicht für die oberen und unteren Extremitäten herzustellen, da sie die Adipogenese unterstützen und durch die nur geringe und anpassbare Dicke die Kosmesis nicht beeinträchtigen. Für die Entwicklung von großvolumigem Fettgewebe stellt die adäquate Vaskularisierung noch immer eine große Herausforderung dar. Mit dem Ziel ein vaskularisiertes Fettkonstrukt herzustellen, ist es wichtig die langsame Kinetik der Revaskularisierung in vivo zu berücksichtigen. Daher wurde hier ein dezellularisiertes Schweinedarmsegment mit schon vorhandenen Gefäßstrukturen und Gefäßanschlüssen für die Verbindung zum Kreislaufsystem des Patienten oder eines Bioreaktor-Systems verwendet. Im ersten Schritt wurden auf einem kleinen dezellularisierten Schweinedarm-Stück die Zelladhäsion und die adipogene Differenzierung der ASC in Monokultur getestet. Die Zelladhäsion und die adipogene Reifung konnte mittels histologischer und molekularer Analysen auf dem jejunalen Material nachgewiesen werden. Nach der erfolgreichen Monokultur musste die Co-Kultur von MVEC (micro vaskuläre Endothelzellen) und ASC etabliert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden geeignete Kulturbedingungen gesucht, die die Lebensfähigkeit beider Zelltypen unterstützen und gleichzeitig die adipogene Differenzierung nicht beeinträchtigen. Nach dem Ausschluss von EGF (epidermaler Wachstumsfaktor) aus dem Co-Kulturmedium wurde eine substantielle adipogene Reifung der ASC beobachtet. Im nächsten Schritt wurde ein großes dezellularisiertes jejunales Darmsegment (Länge 8 cm) mit der schon existenten Gefäßstruktur und dem arteriellen und venösen Gefäßstiel an den spezialangefertigten Bioreaktor angeschlossen. Nach der erfolgreichen Wiederbesiedelung der Gefäßstrukturen mit Endothelzellen wurde das Darmlumen mit ASC besiedelt, welche anschließend adipogen induziert wurden. Histologische und molekulare Untersuchungen konnten die adipogenen Reifung und die Existenz von besiedelten Gefäßen im hergestellten Konstrukt bestätigen. Besonders erwähnenswert ist die Beobachtung der Co-Lokalisierung von adipogen differenzierenden ASC und Endothelzellen in vasculären Netzwerken. Somit wurde zum ersten Mal - basierend auf einem dezellularisierten Schweinedarm - ein vaskularisiertes Fettgewebskonstrukt in vitro hergestellt. Da dieses Konstrukt an das Versorgungssystem angeschlossen oder mit dem Blutkreislauf des Patienten verbunden werden kann, ist es vielfältig einsetzbar, zum Beispiel in der plastisch-rekonstruktiven Chirurgie, als Modell in der Grundlagenforschung oder als ein in vitro Medikamenten-Testsystem. Zusammengefasst, wurde in der vorgelegten Arbeit ein vielversprechendes Ersatzmaterial für die Rekonstruktion des Unterhautfettgewebes für die unteren und oberen Extremitäten entwickelt, und zum ersten Mal erfolgreich, so weit in der Literatur bekannt, ein Fettgewebskonstrukt mit integriertem vaskularisiertem Netzwerk in vitro generiert.

L'épilepsie du lobe temporal est fréquente et souvent pharmacorésistante. L'épileptogenèse est imputée à la mort neuronale, l'inflammation ou au déséquilibre de la neurotransmission. Récemment, la perméabilité vasculaire a été reconnue comme une cause de crises d'épilepsie. Dans un modèle d'épilepsie chronique, nous avons montré une angiogenèse associant vascularisation, surexpression de VEGF, perte de protéines des jonctions serrées et perméabilité de la BHE. L'observation des immunoglobulines G (IgGs) comme marqueurs de perméabilité vasculaire nous a permis de découvrir que les IgGs s'accumulent dans les neurones. Nous avons alors étudié le rôle de ces protéines dans l'épileptogenèse. Ensuite, afin de corréler la perméabilité de la BHE à l'épileptogenèse, nous avons étudié le kindling, un modèle dans lequel les crises sont induites mais pas spontanées. Nous n'avons observé aucun remaniement vasculaire, si ce n'est une dérégulation transitoire de deux protéines de jonctions serrées. La comparaison de ces deux modèles confirme la contribution de la dérégulation de la BHE dans la genèse des crises et la désigne comme une nouvelle cible thérapeutique. / Temporal lobe epilepsy is the most frequent form of pharmacoresistant epilepsies. Epileptogenesis is commonly imputed to neuronal loss, inflammation and an imbalance in neurotransmission. Now, vascular permeability was shown to participate in epileptic seizures generation. In a model of chronic epilepsy, we showed a neo-vascularisation associated with VEGF over expression, loss of tight junction proteins and BBB permeability. The use of immunoglobulins G (IgGs) as markers of permeability vascular allowed us to discover that the IgGs accumulates in neurones. We then studied the role of these proteins in epileptogenesis. Then, to correlate BBB permeability to epileptogenesis, we studied the kindling, a model in which seizures are induced but never spontaneous. We observed no vascular remodeling, except for a transient deregulation of tight junctions proteins. The comparison of these models confirms the contribution of BBB deregulation and points it as new therapeutic target.

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

L’artériopathie oblitérante des membres inférieurs conduit progressivement au rétrécissement des artères qui assurent la vascularisation des membres inférieurs. Il en résulte une ischémie des tissus irrigués par ces artères et à terme, en cas d’occlusion artérielle, une ischémie critique conduisant à une amputation du membre. De nouvelles stratégies de thérapie cellulaire basées sur l’injection de cellules progénitrices capables d’induire une angiogenèse thérapeutique se sont développées ces dernières années. Cependant le faible taux d’incorporation des cellules transplantées dans le tissu ischémique limite le développement de ces nouvelles approches. Dans ce contexte, mon travail de thèse a consisté à étudier deux approches thérapeutiques distinctes pouvant améliorer les thérapies pro-angiogènes. La première étude porte sur le fucoïdane, polysaccharide sulfaté d’origine naturelle, antithrombotique favorisant la formation de nouveaux vaisseaux sanguins dans le modèle murin d’ischémie du membre inférieur. Nous avons montré qu’il induisait le recrutement de monocytes en améliorant leur adhésion à l’endothélium activé en condition dynamique, ainsi que leur adhésion à la matrice et leur transmigration in vitro. Cette action est médiée par l’activation des voies de signalisation ERK et p38 et la sécrétion de métalloprotéinases 9. De plus, le fucoïdane entraine une polarisation des macrophages de type pro-angiogènes in vitro. Il augmente leur recrutement dans le muscle ischémié permettant de réduire ainsi la phase inflammatoire post-ischémique, la nécrose et de favoriser le processus de cicatrisation. La deuxième étude porte sur le rôle des neuropilines (NRP), co-récepteurs du VEGF (facteur de croissance pro-angiogène) exprimés à la surface des ECFC, afin de comprendre leur implication au niveau moléculaire dans le mécanisme d’action pro-angiogène des ECFCs et optimiser l’efficacité de la thérapie cellulaire. A l’aide du système d’extinction par ARN interférent, nous avons découvert un mécanisme de compensation jamais étudié auparavant puisque l’inhibition de NRP1 entraine une augmentation de celle de NRP2 et une diminution de la prolifération et de la migration des ECFCs. En revanche, l’extinction de NRP2 n’a pas d’effet sur l’expression de NRP1, mais induit une augmentation de l’adhésion des ECFCs à la matrice extracellulaire associée à une augmentation de la phosphorylation des ERK1/2. / Vascular diseases such as Peripheral Arterial Disease may evolve towards critical limb ischemia, requiring revascularization or amputation. New strategies of cell therapy based on the injection of progenitor cells able to induce therapeutic angiogenesis have been recently developed. However the low level of incorporation of transplanted cells in the ischemic tissue limits the development of these new approaches. In this context, my thesis was to study two different therapeutic approaches that can improve the pro-angiogenic therapies. The first focuses on fucoidan, a marine sulphated polysaccharide with antithrombotic properties. We have previously shown promising angiogenic properties of fucoidan in vivo. We found that fucoidan increases monocyte recruitment and improves their adhesion to activated endothelium under dynamic condition. It also increases in vitro transmigration. This action is mediated by the activation of ERK and p38 signaling pathways and metalloproteinase 9 secretion. Further, fucoidan can lead macrophage polarization to the pro-angiogenic type in vitro. It increases macrophage recruitment in ischemic muscle that could reduce post-ischemic inflammatory phase and necrosis leading to healing process. The second study focuses on the role of neuropilin (NRP), co-receptors of VEGF (pro-angiogenic growth factor). The aim of this part was to understand their involvement in the pro-angiogenic properties of ECFC at molecular level and optimize the efficiency of cell therapy. Using siRNA, we found a compensation mechanism never studied before. The NRP1 inhibition leads to an increase in the NRP2 expression and a decrease of ECFC proliferation and migration. The NRP2 silencing has no impact on NRP1, but induces ECFC adhesion to the extracellular matrix correlated with an increased level of ERK1 / 2 phosphorylation.

L’artériopathie oblitérante des membres inférieurs conduit progressivement au rétrécissement des artères qui assurent la vascularisation des membres inférieurs. Il en résulte une ischémie des tissus irrigués par ces artères et à terme, en cas d’occlusion artérielle, une ischémie critique conduisant à une amputation du membre. De nouvelles stratégies de thérapie cellulaire basées sur l’injection de cellules progénitrices capables d’induire une angiogenèse thérapeutique se sont développées ces dernières années. Cependant le faible taux d’incorporation des cellules transplantées dans le tissu ischémique limite le développement de ces nouvelles approches. Dans ce contexte, mon travail de thèse a consisté à étudier deux approches thérapeutiques distinctes pouvant améliorer les thérapies pro-angiogènes. La première étude porte sur le fucoïdane, polysaccharide sulfaté d’origine naturelle, antithrombotique favorisant la formation de nouveaux vaisseaux sanguins dans le modèle murin d’ischémie du membre inférieur. Nous avons montré qu’il induisait le recrutement de monocytes en améliorant leur adhésion à l’endothélium activé en condition dynamique, ainsi que leur adhésion à la matrice et leur transmigration in vitro. Cette action est médiée par l’activation des voies de signalisation ERK et p38 et la sécrétion de métalloprotéinases 9. De plus, le fucoïdane entraine une polarisation des macrophages de type pro-angiogènes in vitro. Il augmente leur recrutement dans le muscle ischémié permettant de réduire ainsi la phase inflammatoire post-ischémique, la nécrose et de favoriser le processus de cicatrisation. La deuxième étude porte sur le rôle des neuropilines (NRP), co-récepteurs du VEGF (facteur de croissance pro-angiogène) exprimés à la surface des ECFC, afin de comprendre leur implication au niveau moléculaire dans le mécanisme d’action pro-angiogène des ECFCs et optimiser l’efficacité de la thérapie cellulaire. A l’aide du système d’extinction par ARN interférent, nous avons découvert un mécanisme de compensation jamais étudié auparavant puisque l’inhibition de NRP1 entraine une augmentation de celle de NRP2 et une diminution de la prolifération et de la migration des ECFCs. En revanche, l’extinction de NRP2 n’a pas d’effet sur l’expression de NRP1, mais induit une augmentation de l’adhésion des ECFCs à la matrice extracellulaire associée à une augmentation de la phosphorylation des ERK1/2. / Vascular diseases such as Peripheral Arterial Disease may evolve towards critical limb ischemia, requiring revascularization or amputation. New strategies of cell therapy based on the injection of progenitor cells able to induce therapeutic angiogenesis have been recently developed. However the low level of incorporation of transplanted cells in the ischemic tissue limits the development of these new approaches. In this context, my thesis was to study two different therapeutic approaches that can improve the pro-angiogenic therapies. The first focuses on fucoidan, a marine sulphated polysaccharide with antithrombotic properties. We have previously shown promising angiogenic properties of fucoidan in vivo. We found that fucoidan increases monocyte recruitment and improves their adhesion to activated endothelium under dynamic condition. It also increases in vitro transmigration. This action is mediated by the activation of ERK and p38 signaling pathways and metalloproteinase 9 secretion. Further, fucoidan can lead macrophage polarization to the pro-angiogenic type in vitro. It increases macrophage recruitment in ischemic muscle that could reduce post-ischemic inflammatory phase and necrosis leading to healing process. The second study focuses on the role of neuropilin (NRP), co-receptors of VEGF (pro-angiogenic growth factor). The aim of this part was to understand their involvement in the pro-angiogenic properties of ECFC at molecular level and optimize the efficiency of cell therapy. Using siRNA, we found a compensation mechanism never studied before. The NRP1 inhibition leads to an increase in the NRP2 expression and a decrease of ECFC proliferation and migration. The NRP2 silencing has no impact on NRP1, but induces ECFC adhesion to the extracellular matrix correlated with an increased level of ERK1 / 2 phosphorylation.

L’artériopathie oblitérante des membres inférieurs conduit progressivement au rétrécissement des artères qui assurent la vascularisation des membres inférieurs. Il en résulte une ischémie des tissus irrigués par ces artères et à terme, en cas d’occlusion artérielle, une ischémie critique conduisant à une amputation du membre. De nouvelles stratégies de thérapie cellulaire basées sur l’injection de cellules progénitrices capables d’induire une angiogenèse thérapeutique se sont développées ces dernières années. Cependant le faible taux d’incorporation des cellules transplantées dans le tissu ischémique limite le développement de ces nouvelles approches. Dans ce contexte, mon travail de thèse a consisté à étudier deux approches thérapeutiques distinctes pouvant améliorer les thérapies pro-angiogènes. La première étude porte sur le fucoïdane, polysaccharide sulfaté d’origine naturelle, antithrombotique favorisant la formation de nouveaux vaisseaux sanguins dans le modèle murin d’ischémie du membre inférieur. Nous avons montré qu’il induisait le recrutement de monocytes en améliorant leur adhésion à l’endothélium activé en condition dynamique, ainsi que leur adhésion à la matrice et leur transmigration in vitro. Cette action est médiée par l’activation des voies de signalisation ERK et p38 et la sécrétion de métalloprotéinases 9. De plus, le fucoïdane entraine une polarisation des macrophages de type pro-angiogènes in vitro. Il augmente leur recrutement dans le muscle ischémié permettant de réduire ainsi la phase inflammatoire post-ischémique, la nécrose et de favoriser le processus de cicatrisation. La deuxième étude porte sur le rôle des neuropilines (NRP), co-récepteurs du VEGF (facteur de croissance pro-angiogène) exprimés à la surface des ECFC, afin de comprendre leur implication au niveau moléculaire dans le mécanisme d’action pro-angiogène des ECFCs et optimiser l’efficacité de la thérapie cellulaire. A l’aide du système d’extinction par ARN interférent, nous avons découvert un mécanisme de compensation jamais étudié auparavant puisque l’inhibition de NRP1 entraine une augmentation de celle de NRP2 et une diminution de la prolifération et de la migration des ECFCs. En revanche, l’extinction de NRP2 n’a pas d’effet sur l’expression de NRP1, mais induit une augmentation de l’adhésion des ECFCs à la matrice extracellulaire associée à une augmentation de la phosphorylation des ERK1/2. / Vascular diseases such as Peripheral Arterial Disease may evolve towards critical limb ischemia, requiring revascularization or amputation. New strategies of cell therapy based on the injection of progenitor cells able to induce therapeutic angiogenesis have been recently developed. However the low level of incorporation of transplanted cells in the ischemic tissue limits the development of these new approaches. In this context, my thesis was to study two different therapeutic approaches that can improve the pro-angiogenic therapies. The first focuses on fucoidan, a marine sulphated polysaccharide with antithrombotic properties. We have previously shown promising angiogenic properties of fucoidan in vivo. We found that fucoidan increases monocyte recruitment and improves their adhesion to activated endothelium under dynamic condition. It also increases in vitro transmigration. This action is mediated by the activation of ERK and p38 signaling pathways and metalloproteinase 9 secretion. Further, fucoidan can lead macrophage polarization to the pro-angiogenic type in vitro. It increases macrophage recruitment in ischemic muscle that could reduce post-ischemic inflammatory phase and necrosis leading to healing process. The second study focuses on the role of neuropilin (NRP), co-receptors of VEGF (pro-angiogenic growth factor). The aim of this part was to understand their involvement in the pro-angiogenic properties of ECFC at molecular level and optimize the efficiency of cell therapy. Using siRNA, we found a compensation mechanism never studied before. The NRP1 inhibition leads to an increase in the NRP2 expression and a decrease of ECFC proliferation and migration. The NRP2 silencing has no impact on NRP1, but induces ECFC adhesion to the extracellular matrix correlated with an increased level of ERK1 / 2 phosphorylation.