La prééclampsie est la première cause de mortalité et de morbidité périnatale et aucun traitement, mis à part l’accouchement, n’est connu à ce jour. Pour mieux comprendre cette maladie, nous avons utilisé trois modèles animaux. Dans un premier temps, nous avons voulu confirmer la présence de prééclampsie chez les souris déficientes en p57kip2, une protéine impliquée dans le cycle cellulaire des trophoblastes. Contrairement au groupe japonais, l’hypertension et la protéinurie au cours de la gestation ne survenaient pas, malgré une perte de structure des trophoblastes dans le labyrinthe ainsi qu’une microcalcification au niveau de leurs placentas. Nous avons alors observé que la diète japonaise induisait à elle seule une diminution de la croissance fœtale, ainsi qu’une dysfonction endothéliale chez ces souris. Nos résultats démontrent que ni les altérations placentaires, ni la génétique ne sont suffisantes pour induire les symptômes de la prééclampsie dans ce modèle, et que la diète peut avoir des effets délétères chez la souris gestante peu importe le génotype. Ensuite, nous avons démontré que les souris hypertendues surexprimant la rénine et l’angiotensinogène humaine développent de la protéinurie et une augmentation de la pression artérielle au cours de la gestation. Leurs placentas sont affectés par de la nécrose et une perte de structure des trophoblastes du labyrinthe en plus de surexprimer le gène du récepteur sFlt-1. Ces souris représentent le premier modèle animal de prééclampsie superposée à de l’hypertension chronique. Finalement, en utilisant des femelles normotendues surexprimant l’angiotensinogène humaine qui développent les symptômes de la prééclampsie lorsqu’elles sont accouplées à des mâles qui surexpriment la rénine humaine, nous avons établi que l’entraînement physique normalisait la hausse de pression ainsi que l’apparition de protéinurie en fin de gestation. Aussi, l'entraînement améliorait la croissance fœtale et placentaire ainsi que la réponse vasculaire indépendante de l’endothélium, et ce, indépendamment du génotype des souris. La présence d’une prolifération exagérée et désorganisée des trophoblastes dans ce modèle était aussi normalisée. L’entraînement physique prévient donc l’apparition des symptômes de la prééclampsie dans ce modèle. Mis ensemble, nos résultats aideront à mieux comprendre les mécanismes à l’origine de la prééclampsie et de sa prévention. / Preeclampsia is the primary cause of maternal and foetal mortality and morbidity and no treatment, apart from delivery are known to date. To better understand this pathology, we investigated three different animal models. First, we needed to confirm preeclampsia-like symptoms in p57kip2 deficient mice, a protein implicated in the trophoblast cell cycle. Conversely to the Japanese group, we observed neither hypertension nor proteinuria in this model. However their placentas showed labyrinthine trophoblast structure loss as well as microcalcification. We therefore studied the impact of Japanese diet, which induced foetal growth restriction and endothelial dysfunction independently from genotype. Our results demonstrate that placental alterations and genetics are not sufficient to induce preeclampsia-like symptoms in this model, and that diet can have deleterious effects on pregnant mice, independently from genotype. We then demonstrated that hypertensive mice overexpressing human angiotensinogen and renin developed de novo proteinuria and had a significant increase of their hypertension during gestation. Their placentas are affected by necrosis and labyrinthine trophoblast structure loss as well as an overexpression of sFlt-1 receptors. These mice represent the first animal model of superimposed preeclampsia on chronic hypertension. Finally, we used normotensive females overexpressing human angiotensinogen, which develop preeclampsia-like symptoms when they are mated with males overexpressing human rennin, to establish that exercise training normalised hypertension and proteinuria at the end of gestation. Moreover, exercise training ameliorates foetal and placental growth as well as endothelium-independent relaxation, independently from the genotype. Exaggerated and disorganised proliferation of trophoblasts in this model is also normalised. Exercise training prevents preeclampsia-like symptoms in this model. Taken together, our results will help a better understanding of this disease and its prevention.

Les évidences scientifiques révèlent l’implication des actions proinflammatoires de l’angiotensine II (Ang II) dans le développement de l’athérosclérose. Cependant, la caractérisation des bases moléculaires de l’Ang II sur le tissu vasculaire n’est pas totalement élucidée. La majorité des actions de l’Ang II implique l’activation d’une variété de cascades de signalisation dont les voies mitogen-activated protein kinases (MAPKs) ; c-Jun N-terminal kinases (JNKs), p38 kinases et extracellular signal-regulated kinases (ERK) et l’activation du facteur de transcription NF-κB via le complexe IKK. Récemment, une nouvelle modification post-traductionnelle dans les actions de l’Ang II, soit la polyubiquitination de la sous-unité NF-κB essential modulator (NEMO) du complexe IKK, a été révélée. L’objectif de mon projet de recherche est de vérifier l’importance de la polyubiquitination en K63 tout en caractérisant les protéines impliquées dans la modification de NEMO dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) exposées à l’Ang II. Notre étude suggère, selon une approche siARN combinant Ubc7 et Ubc13, la diminution de la phosphorylation du complexe IKK, de Akt et des MAPKs. De plus, nos résultats illustrent l’implication de TRAF6 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II. Finalement, notre étude révèle la présence de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II par chromatographie d’affinité. Cette étude met en évidence l’implication de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation de l’Ang II dans des CMLV et implique Ubc13 et Ubc7 dans le remodelage vasculaire et l’inflammation dépendante de l’Ang II dans des CMLV. / Several studies have demonstrated that the proinflammatory and growth promoting actions of Angiotensin II (Ang II) are implicated in cardiovascular disease. However, the underlying molecular mechanisms involved in Ang II actions are still not completely elucidated. Most of the known biological effects of Ang II are through the activation of several cell signaling pathways, such as the mitogen-activated protein kinase pathways (MAPKs; c-Jun N-terminal kinases (JNKs), p38 kinases and extracellular signal-regulated kinases (ERK)), and nuclear factor kappaB transcription factor (NF-κB) pathway by IKK complex activation. Recently, another post-translational modification, polyubiquitination of the IKK complex sub-unit NF-κB essential modulator (NEMO) has been demonstrated to be implicated in Ang II signaling. The objective of my research project was to illustrate the importance of K63-linked polyubiquitination, and characterizing the proteins involved in the modification of NEMO in vascular smooth muscle cells (VSMC) exposed to Ang II. Using siRNA, we show that Ubc7 and Ubc13 together are involved in MAPK, IKK and Akt phosphorylation in VSMC exposed to Ang II. Moreover, our results show that TRAF6, a ubiquitin ligase, is involved in Ang II signaling. Finally, our study reveals involvement of K63-linked polyubiquitination in Ang II signaling by chromatography affinity. Here, we report K63-linked polyubiquitination involvement in Ang II signaling and also identify Ubc7 and Ubc13 as a ubiquitin conjugating enzymes involved in MAPKs, ERK and NF-kB signalling pathway suggesting a role of these proteins in Ang II-dependent vascular remodelling and proinflammatory effects in VSMC.

Outre les facteurs métaboliques et hémodynamiques, l’inflammation est actuellement considérée comme un facteur pathogénique potentiel de la néphropathie diabétique (ND), pouvant contribuer à l’initiation et à la progression de la maladie. Les mécanismes menant au développement de l’inflammation rénale dans la ND sont encore peu connus, bien qu’une augmentation d’activité des systèmes rénine angiotensine (RAS) et de l’endothéline (ET) semble y contribuer. L’objectif général de cette étude mono-centre, à double aveugle, randomisée et incluant un groupe placebo était de démontrer que l’inhibition simultanée du RAS et du système de l’ET chez des patients avec ND induisait des effets rénoprotecteurs et anti-inflammatoires supérieurs à ceux observés par blocage du RAS seul. L’objectif spécifique de notre étude était d’évaluer la possibilité que l’administration d’un bloqueur des récepteurs de l’ET-1, le bosentan, à des patients atteints de ND et traités par bloqueurs des récepteurs de l’angiotensine II (BRA), réduisait, chez ces derniers, la protéinurie et les marqueurs inflammatoires systémiques et rénaux. Ce travail constitue un rapport d’un cas clinique et illustre les résultats obtenus suite à l’administration pendant 16 semaines du bosentan chez un patient diabétique de type 2 avec néphropathie clinique traité au long cours par BRA. Le protocole de recherche comprenait 6 visites médicales à 4 semaines d’intervalle, la première visite (V1) correspondant au recrutement du patient, la deuxième visite (V2) constituant le temps 0 de l’étude et la dernière visite (V6) représentant la fin de l’étude. Des échantillons de sang et d’urine étaient prélevés à 3 reprises soit à V2, V4 c’est-à-dire 8 semaines après le début du traitement et à V6 soit 16 semaines après le début du traitement pour mesure des taux sériques et urinaires de divers facteurs pro-inflammatoires incluant l’ET-1, le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α), l’interleukine-6 (IL-6), le facteur chémoattractant des monocytes-1 (MCP-1), la molécule d’adhésion intracellulaire-1 (ICAM-1), la molécule d’adhésion vasculaire-1 (VCAM-1) et la protéine C-réactive (CRP). Un profil lipidique était aussi déterminé au début et à la fin de l’étude. La fonction rénale était mesurée aux visites V1, V2, V4 et V6 par détermination du taux de filtration glomérulaire (TFG) et de l’excrétion urinaire d’albumine (UAE). Des tests biochimiques de routine étaient aussi faits à chaque visite. La corrélation entre les paramètres inflammatoires et rénaux sous étude et la filtration glomérulaire était enfin déterminée. Nos résultats chez ce sujet ont démontré que le bosentan réduisait l’UAE de 32 % et 35% aux semaines 8 et 16, et ce, sans affecter la pression artérielle ou la filtration glomérulaire. L'effet anti-protéinurique du bosentan était associé à une réduction des concentrations urinaires de VCAM-1, ICAM-1, IL-6, TNF-α et d’ET-1 ainsi qu’à une diminution des concentrations sériques de TNF-α. Le changement dans la protéinurie était corrélé de manière positive avec les changements des niveaux urinaires de VCAM-1 (r=0.86), ICAM-1 (r=0.88), ET-1 (r=0.94), et du TNF-α (r=0.96) ainsi qu’avec les changements des niveaux sériques de TNF-α (r=0.98). Ces données suggèrent que l’inhibition du système de l’ET induit dans la ND des effets rénoprotecteurs additifs à ceux observés par blocage du RAS seul. Ils supportent le concept que l’activation du système de l’ET au niveau rénal, par ses effets inflammatoires, puisse jouer un rôle important dans la pathogenèse de la ND. L’effet anti-inflammatoire et anti-protéinurique du bosentan constitue une découverte intéressante susceptible d’engendrer dans le futur une alternative thérapeutique et préventive dans la prise en charge de la ND. / Apart from metabolic and hemodynamic factors, inflammation has recently been introduced as a potential key pathogenic mechanism involved in the development and progression of diabetic nephropathy (DN). The mechanisms by which renal inflammation occurs in DN are still poorly understood, yet increased renal activity of the renin-angiotensin system (RAS) and endothelin (ET) system may play a key role. The main objective of this mono-centre, double blind, randomized, placebo-controlled study was to demonstrate that concomitant blockade of the RAS and ET system in patients with DN produces greater renal protective effects and exerts greater anti-inflammatory changes than those seen with blockade of the RAS system alone. The specific aim of the study was to evaluate whether administration of bosentan to patients with DN on angiotensin II receptor blockers (ARB) reduces systemic and renal inflammation and improves glomerular filtration. The work presented herein illustrates the results obtained in one type 2 diabetic patient with clinical DN and treated with ARB following the administration of bosentan for 16 weeks. The study protocol included 6 medical visits at 4 weeks interval, with the first visit (V1) being the screening visit and the second visit (V2) being the baseline and randomization visit. Blood and urine samples were taken at V2, after 8 weeks of treatment (V4), and at the end of the study (V6) for determination of serum and urinary inflammatory markers including ET-1, tumour necrosis factor alpha (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1), intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) and C-reactive protein (CRP). Lipid profile was done at the beginning and end of the study. Renal function was assessed at V1, V2, V4 and V6 by determination of glomerular filtration rate and urinary albumin excretion (UAE). Routine biochemical analyses were done at each visit. Correlation between serum and urinary inflammatory markers and UAE was determined. Our results demonstrated that bosentan administration to this patient reduced UAE by 32% and 35% at weeks 8 and 16, respectively, without affecting blood pressure and glomerular filtration. The anti-proteinuric effect of bosentan was associated with a reduction in urinary levels of VCAM-1, ICAM-1, IL-6, TNF- and ET-1 and a reduction in serum TNF- levels. Change in UAE was positively correlated with changes in urinary levels of VCAM-1 (r=0.86), ICAM-1 (r=0.88), ET-1 (r=0.94), and TNF- (r=0.96) and with change in serum TNF- levels (r=0.98). Our data suggest that blockade of the ET system in top of RAS inhibition exerts additive renoprotective effects in DN. They support the notion that activation of the ET system, by promoting renal inflammation, may play a role in the pathogenesis of DN. The anti-inflammatory and anti-proteinuric effect of bosentan represents an interesting finding which may leads in the future to an alternate therapeutic and preventive for the treatment of DN.

L’inflammation est un procédé complexe qui vise l’élimination de l’agent causal de dommages tissulaires en vue de faciliter la réparation du tissu affecté. La persistance de l’agent causal ou l’incapacité à résoudre l’inflammation mène à un dérèglement homéostatique chronique qui peut avoir une incidence sur la morbidité et la mortalité. L’athérosclérose est une condition inflammatoire chronique des vaisseaux sanguins dont l’origine est multifactorielle. L’hypertension et l’état infectieux représentent respectivement des facteurs de risque classiques et émergents du développement de cette maladie. Les fondements initiaux de l’inflammation font intervenir l’immunité innée, la première ligne de défense dont disposent les cellules pour répondre à un signal de danger. Le but de cette thèse est d’examiner le rôle pro-inflammatoire d’une famille de kinases essentielles à l’immunité innée, soit celle des kinases de IkappaB (IKK) et des kinases IKK-related. Les kinases IKKalpha et IKKbeta forment le complexe IKK avec la molécule adaptatrice NEMO/IKKgamma. Ce complexe est chargé d’effectuer la phosphorylation de l’inhibiteur de NF-kappaB, IkappaBalpha, ce qui mène à sa dégradation et à la libération du facteur de transcription NF-kappaB. Nous montrons que le peptide vasoactif angiotensine II (AngII) induit l’activité phosphotransférase d’IKKbeta dans les VSMC par immunoprécipitation de NEMO puis essai kinase in vitro. Grâce à une approche ARN interférence (ARNi) dirigée contre IKK, nous montrons que cette kinase est responsable de la phosphorylation de p65/RelA. Nous montrons que le mécanisme d’induction de NF-kappaB par l’AngII est atypique, puisqu’il ne module pas IkappaBalpha, et montrons à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques que l’activation de p65 est indépendante des voies MEK-ERK-RSK, PI3K et de la transactivation du récepteur de l’EGF. Les kinases IKK-related Tank-binding kinase 1 (TBK1) et IKK-i sont quant à elles principalement activées suite à une infection bactérienne ou virale. Ces kinases phosphorylent directement le facteur de transcription interferon regulatory factor (IRF)-3. Nous montrons que le cytomégalovirus humain, un pathogène associé à l’athérosclérose, a la capacité d’induire l’activation de TBK1 dans les VSMC. L’usage d’ARNi dirigé contre TBK1 et IKKi montre que les 2 kinases sont impliquées dans l’activation d’IRF-3. De plus, nous montrons à l’aide d’une lignée de VSMC exprimant une version dominante négative d’IRF-3 que ce dernier est essentiel à la synthèse des chimiokines RANTES et IP-10, tel qu’analysé par RT-PCR. Par ailleurs, il a récemment été montré que les kinases IKK-related étaient étroitement liées à la transformation oncogénique, et que TBK1 était pro-angiogénique. Or, l’angiogenèse est le plus souvent modulée par la réponse hypoxique qui est d’ailleurs commune à la majorité des processus inflammatoires. Le facteur de transcription hypoxia inducible factor (HIF)-1 module l’angiogenèse, l’inflammation et la survie cellulaire. Nous montrons à l’aide de cellules Tbk1 et Ikbke -/- et d’une approche lentivirale que TBK1 est spécifiquement impliquée dans l’induction traductionnelle de HIF-1alpha en condition de stress hypoxique. L’expression de TBK1 est induite sous ces conditions, et cette kinase module la phosphorylation de ERK, RSK, Akt et TSC1. Les résultats originaux présentés dans cette thèse montrent donc que les kinases IKK et IKK-related exercent leurs actions pro-inflammatoires par des mécanismes distincts. / Inflammation is a complex process that allows elimination of tissular damaging agents and thus facilitates wound repair. Persistance of a damaging agent or the incapacity to resolve the inflammatory state leads to chronic homeostatic deregulation with putative incidence on morbidity and mortality. Atherosclerosis is an inflammatory state of blood vessels which origins are multifactorial. Hypertension and the infectious state represent classical and emerging factors of atherosclerosis development, respectively. The innate immune response takes place in the initial steps of inflammation, and represents the first cellular line of defense against danger signals. The goal of this thesis is to examine the pro-inflammatory roles of the IkB kinases (IKK) and the IKK-related kinases, which are essential innate immune response protein kinases. IKKalpha and IKKbeta form, together with NEMO/IKKgamma, the IKK complex. This complex is responsible of the phosphorylation of the inhibitor of NF-kappaB, IkappaBalpha, a process that leads to its degradation and NF-kappaB release. By immunoprecipitation of NEMO and assessment of the IKK complex activity in vitro, we show that the vasoactive peptide angiotensin II (AngII) induces IKKbeta phosphotransferase activity in vascular smooth muscle cells (VSMC). The use of RNA interference (RNAi) against IKKbeta reveals that this kinase is responsible for p65/RelA phosphorylation. AngII modulation of NF-kappaB is atypical since it does not modulate IkappaB. Moreover, the use of pharmacological inhibitors shows that p65 induction is independent of both MEK-ERK-RSK and PI3K pathways, and that it does not involve EGF receptor transactivation. IKK-related kinases Tank-binding kinase 1 (TBK1) and IKK-i are known to be induced by bacterial and viral infections. These kinases are able to phosphorylate directly interferon regulatory factor (IRF)-3 transcription factor. Human cytomegalovirus (HCMV) seropositivity was shown to be linked to atherosclerosis development. We show that TBK1 activity is induced in HCMV-infected VSMC. RNAi directed against TBK1 and IKK-i reveals that both kinases are required for IRF-3 activation. The use of a VSMC line that express a dominant negative version if IRF-3 shows that this transcription factor is involved in the induction of RANTES and IP-10 chemokines, as assessed by RT-PCR. In addition, IKK-related kinases were recently shown to be implicated in oncogenic transformation. TBK1 was also shown to be pro-angiogenic. Angiogenesis is known to be regulated by the hypoxic response, a common condition of inflammatory processes. Hypoxia-inducible factor (HIF)-1 is a transcription factor that modulates angiogenesis, inflammation and cell survival. We show with the use of Tbk1 and Ikbke -/- cells combined with the use of a lentiviral approach that TBK1 is specifically involved in HIF-1alpha translational induction under hypoxic stress. We also show that TBK1 expression is enhanced under theses conditions, and that this kinase modulates the phosphorylation of ERK, RSK, Akt and TSC1. In conclusion, the results presented in this thesis show that the IKK and IKK-related kinases are both pro-inflammatory, and exert their actions by distinct mechanisms.

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

Contexte : Les carcinomes rénaux à cellules claires (ccRCC) sont des tumeurs particulièrement agressives et de mauvais pronostic lorsqu'elles sont métastatiques. L'apport des traitements anti-angiogéniques et notamment des inhibiteurs de tyrosine kinases (TKI), a permis une amélioration nette en terme de survie de ces patients, mais parfois au prix d'effets secondaires tels que l'HTA. L'angiotensine-II stimule la croissance des cellules cancéreuses et la sécrétion de VEGF via le récepteur de type 1. Dans différents types de cancers, les antagonistes des récepteurs de type 1 de l'angiotensine-II (ARA-2) utilisés à visée anti-hypertensive ont pu démontrer une diminution de la prolifération cellulaire et une inhibition de la néo-angiogénèse tumorale. Objectif : Mettre au point différents modèles animaux de ccRCC et tester l'effet de l'association des traitements par sunitinib (TKI) et telmisartan (ARA-2). Matériels & Méthodes : Des souris Nude ont été injectées avec des cellules tumorales 786-O, permettant d'obtenir une tumeur sous-cutanée. Les souris ont été réparties en 4 groupes gavées quotidiennement pendant 4 semaines : avec le vecteur (DMSO), du Telmisartan, du Sunitinib ou une association Telmisartan + Sunitinib à doses thérapeutiques, puis euthanasiées pour analyse de la tumeur. Dans un 2ème temps, un autre modèle animal a été mis au point avec des cellules tumorales issues d'une lignée primaire. Résultats : L'association des traitements (TKI + ARA-2) dans le 1er modèle montrait une augmentation de la nécrose tumorale par diminution de la densité microvasculaire et de la sécrétion de VEGF circulant. Dans le modèle issu d'une lignée primaire, on notait une réduction du volume tumoral mais sans augmentation de la nécrose. Conclusion : Ce travail a permis de mettre au point 2 modèles de ccRCC. L'association d'un ARA-2 au sunitinib semble potentialiser l'effet anti-tumoral dans ces modèles expérimentaux. De plus amples études sont nécessaires pour comprendre les mécanismes impliqués.

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[...]L'ensemble de nos études soulignent le rôle important du stress oxydant qui est lié à la stimulation du SRAA dans la survenue de la dysfonction endothéliale chez le rat présentant une cirrhose biliaire. L'action sur des facteurs pouvant induire le stress oxydant comme la translocation bactérienne et le traitement par des antioxydants (polyphénols) ont clairement montré leurs actions bénéfiques chez nos rats cirrhotiques. Le rôle du NO, en tous cas en tant que vasodilatateur pur, n'est peut-être pas primordial ce qui peut expliquer les résultats décevants en clinique publiés parcertains auteurs. / [...]The important role of oxidative stress in the development of endothelial dysfonction in rats with biliary cirrhosis is emphasized in our studies. Oxidative stress is associated with the stimulation of the RAAS and bacterial translocation. Treatment with antioxidants (polyphenols) and probiotics have clearly demonstrated their beneficial effects on the endothelial dysfonction in our cirrhotic rats. The role of NO as a pure vasodilator is perhaps not essential which may explain the disappointing clinical results published by some authors.

La sénescence endothéliale est une étape précoce menant à la dysfonction endothéliale, laquelle favorise la pathogénèse de maladies cardiovasculaires lors du vieillissement physiologique et, de manière prématurée, chez le sujet diabétique. La première étude indique que le stress oxydant favorise l’induction du système angiotensine local menant à la sénescence et la dysfonction endothéliale dans les cellules endothéliales en culture. La deuxième étude indique que l’expression redox-sensible des co-transporteurs sodium-glucose 2 (SGLT2) entraîne via le système angiotensine la sénescence et la dysfonction endothéliale en réponse au high glucose. De plus, les observations indiquent que l’Empagliflozine, un inhibiteur sélectif de SGLT2, et les anthocyanes du jus de cassis sont capables d’inhiber l’induction de la sénescence endothéliale au glucose. De ce fait, le système angiotensine local et le SGLT2 sont des cibles intéressantes pour retarder le vieillissement vasculaire. / Endothelial senescence is an early step to endothelial dysfunction, known to favor the development of cardiovascular diseases during ageing, or its accelerated form in diabetes. The first in vitro study shows that the activation of the local angiotensin system is favored by the oxidative stress and leads to endothelial senescence and dysfunction. The second study indicates that endothelial senescence and dysfunction in response to high glucose are driven by the redox-sensitive expression of sodium-glucose co-transporters SGLT-2, via the angiotensin system. Moreover, data also indicate that empagliflozin, a SGLT2 selective inhibitor, and anthocyans from black-currant juice can inhibit the glucose-induced endothelial senescence. Therefore, the local angiotensin system and SGLT2 are promising targets to stunt vascular ageing.