Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le Système Rénine Angiotensine tient une place prépondérante au sein de la circulation cérébrale. Les Antagonistes des Récepteurs AT1 à l'Angiotensine II (ARAII) ont prouvé leur efficacité dans la prévention de l'Accident Vasculaire Cérébral (AVC), indépendamment de leur effet anti-hypertenseur. Plusieurs mécanismes pourraient être impliqués dans cette cérébroprotection. D'une part, en bloquant les récepteurs AT1, les ARAII favorisent la stimulation des récepteurs AT2 à l'angiotensine II. Le caractère bénéfique lié à la stimulation des récepteurs AT2 s'oppose au caractère délétère lié à la stimulation des récepteurs AT1. Nous avons montré que cet équilibre AT1 - AT2 est modifié au niveau cérébrovasculaire suite à un régime hypersodé. En effet, la vasodilatation des artérioles cérébrales médiée par les récepteurs AT2 est abolie, ce qui pourrait constituer un élément délétère lors de la survenue d'un évènement ischémique. D'autre part, certains ARAII présentent une affinité pour les récepteurs PPAR-gamma. Cette activité, démontrée comme protectrice à différents niveaux vasculaires, pourrait également être bénéfique pour la circulation cérébrale. Nous avons en particulier montré que l'activation PPAR-gamma améliore les effets des ARAII au niveau de la circulation cérébrale (diamètre artériolaire, réactivité à l'angiotensine II). Les mécanismes en jeu semblent impliquer des modifications de la fonction des récepteurs AT1-AT2, indépendamment de leur expression. La stimulation des récepteurs AT2 et l'activation PPAR-gamma constituent donc deux propriétés particulières des ARAII. Ces propriétés pourraient participer au caractère cérébroprotecteur des ARAII, au-delà du seul blocage des récepteurs AT1. Le développement de molécules duales regroupant les activités antagoniste AT1 - agoniste PPAR-gamma pourrait constituer un avenir thérapeutique intéressant dans le traitement de l'hypertension en apportant une protection cérébrovasculaire supérieure aux traitements actuels / The Renin Angiotensin System plays a major role in cerebral circulation. AT1 receptor blockers (ARBs) afford protection against cerebrovascular complications that go beyond that to be expected from their blood pressure lowering action. Several mechanisms could explain such beneficial effects. Firstly, by blocking AT1 receptors, ARBs promote AT2 receptor stimulation by angiotensin II. The beneficial effect related to stimulation of AT2 receptors (vasodilation) counterbalances the deleterious actions of AT1 receptors stimulation. Changes in this ratio may then alter cerebral circulation. We demonstrated that the AT1- AT2 ratio is modified at the cerebrovascular level during high salt intake, which is a risk factor for stroke. The AT2-mediated vasodilation of pial arterioles is abolished. Secondly, some ARBs act as partial agonists of PPAR-gamma. Such an activity, which has been demonstrated to protect extracerebral vessels, could also be beneficial for cerebral circulation. Our results showed that PPAR-gamma activation improves ARB effects on cerebral circulation (arteriolar diameter, angiotensin II reactivity). The underlying mechanisms could imply functional regulation of AT1-AT2 receptors without any change in expression status. AT2 receptor stimulation and PPAR-gamma activity are two special properties of ARBs. These properties could contribute to the cerebroprotection induced by ARBs, beyond the AT1-receptor blockade. Development of new molecules with AT1-receptor blockade and PPAR-gamma activity could take part into the future therapeutic management of hypertension, providing a better cerebrovascular protection

Rationnel : La vitesse d'onde de pouls (VOP) est une méthode non invasive d'estimation de la rigidité artérielle. Les recommandations internationales établissent que la VOP est un marqueur puissant du risque cardiovasculaire (CV). La corrélation entre la pression artérielle périphérique et la VOP et leurs influences respectives sur la mortalité ont été peu étudiés chez les sujets âgés. Notre objectif était d'analyser cette corrélation chez les sujets institutionnalisés de plus de 80 ans. Méthodes : PARTAGE (valeur prédictive de la pression artérielle et de la rigidité artérielle chez institutionnalisé la population très âgée) est une étude de cohorte suivant pendant 2 ans 1130 sujets de plus de 80 ans institutionnalisés dans 72 centres en France et en Italie. La corrélation entre pression artérielle systolique et diastolique (PAS et la PAD) et la VOP (mesuré avec un tonomètre PulsePen ®) a été étudié chez 1071 sujets ayant des données de VOP. Résultats : La corrélation entre la PA et la VOP dans notre étude est significative mais faible. Les coefficients de corrélation sont de 0,24 pour la corrélation PAS clinique-VOP, 0,26 pour la corrélation PP-VOP, et 0,30 pour la corrélation PA automesure-VOP. La corrélation est systématiquement plus élevée chez les femmes mais sans atteindre la significativité. Le niveau de corrélation est inversement proportionnel à l'âge : les corrélations les plus fortes sont retrouvées dans la population la plus jeune. Le traitement antihypertenseur n'a pas d'impact sur la corrélation. Conclusion : La faiblesse de la corrélation montre que la PA et la VOP expriment différents phénomènes physiopathologiques de la rigidité artérielle. L'analyse longitudinale de l'étude PARTAGE, mise en perspective avec ceux trouvés dans nos travaux, pourraient permettre de proposer la VOP comme une méthode complémentaire, voire alternative, à la mesure de la PA dans l'évaluation du risque CV dans la population des sujets très âgés / Background: Carotid-femoral pulse wave velocity (PWV) provides a comprehensive non-invasive assessment of arterial stiffness. PWV is now established as a strong marker of cardiovascular disease. The correlation between peripheral blood pressure and PWV and their respective influences on mortality have been poorly studied in the elderly. Our objective was to analyze this correlation in nursing home residents over 80 years of age. Results could ultimately be helpful in implementing strategies for diagnosis and long-term follow-up of the very elderly population. Methods: The PARTAGE (Predictive value of blood pressure and ARTerial stiffness in institutionalized very AGEd population) study is a 2-year cohort study of 1130 subjects living in 72 nursing homes in France and Italy. The correlation between baseline systolic and diastolic blood pressure (SBP and DBP) and baseline PWV (measured with a PulsePen® tonometer) was studied in 1071 subjects with available PWV measurements. Results: Correlations between peripheral blood pressure and PWV were significant but weak: r=0.24 for self-measured SBP, r=0.30 for casual SBP, r=0.11 for self measured DBP, r=0.14 for casual DBP and r=0.26 for casual pulse pressure (PP). A trend for a weaker correlation was observed in the higher age group for self measured SBP and in the lower ADL group for self measured SBP and DBP. The correlations were systematically higher in women compared to men (but did not reach statistical significance) and lower with advanced age group. The correlation was not impacted by antihypertensive. Conclusion: These findings suggest that SBP, DBP and PWV provide different information in the very elderly. The prospective, longitudinal, long term PARTAGE study results will allow further insight; provide additional in-depth information regarding the respective prognostic value of these two measurement methods. NCT00901355

La rigidité artérielle et la fibrose ont une valeur prédictive dans le développement des maladies cardiovasculaires (CV). Ces 2 phénotypes impliquent les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) notamment des récepteurs membranaires et les protéines du cytosquelette. Les objectifs ont été d’étudier : (i) l’influence du récepteur minéralocorticoïde (MR) sur la réactivité vasculaire, (ii) le rôle de l’intégrine αvβ3 dans le développement de la rigidité artérielle et la fibrose vasculaire, et (iii) l’impact de la vimentine et la synémine sur la structure et la fonction artérielle. Ces trois études ont utilisées des souris avec invalidation génétiques des protéines d’intérêt. Résultats : l’absence du MR diminue la réactivité vasculaire en altérant le couplage contraction/relaxation des CMLVs via des mécanismes Ca2+- et NO-dépendants (une diminution de la vasoconstriction en réponse au Ca2+ extracellulaire et une altération de la vasorelaxation endothélium-dépendante en réponse à l’acétylcholine). L’invalidation de la sous-unité αv prévient la fibrose en réponse à l’administration d’angiotensine II. L’absence de la vimentine et non celle de la synémine augmente la rigidité artérielle via des changements des adhésions focales des CMLVs mais aussi des cellules endothéliales. En conclusion, les récepteurs membranaires et protéines intracellulaires étudiées influencent la fonction et la structure des artères grâce à des actions spécifiques sur le tonus musculaire, la mécanotransduction et l’organisation ultra-structurale des CMLVs. Ces études montrent au niveau cellulaire et moléculaire le déterminisme plurifactoriel des phénotypes de rigidité-fibrose de la paroi artérielle. Ces résultats nécessitent des travaux plus mécanistiques pour affirmer l’implication de ces protéines dans les maladies CV liées au vieillissement / Arterial stiffness and fibrosis have a predictive value in the development of cardiovascular diseases (CV). These two phenotypes involve vascular smooth muscle cells (VSMCs) including membrane receptors and cytoskeletal proteins. The objectives were to examine: (i) the influence of the mineralocorticoid receptor (MR) on vascular reactivity, (ii) the role of avb3 integrin in the development of arterial stiffness and vascular fibrosis, and (iii) the impact of vimentin and synemin on arterial structure and function. The mice with genetic invalidation of the proteins of interest were used in these three studies. Results: the absence of MR decreased vascular reactivity by altering the contraction/relaxation coupling of VSMC through Ca2+- and NO-dependent mechanisms (a decrease of vasoconstriction in response to extracellular Ca2+ and impaired endothelium-dependent vasorelaxation in response to acetylcholine). The invalidation of the αv subunit prevented fibrosis in response to the administration of angiotensin II. The absence of vimentin, and not that of the synemin, increased arterial stiffness via changes in focal adhesions of VSMCs as well as endothelial cells. In conclusion, the studied membrane receptors and intracellular proteins that influenced the structure and function of arteries through specific actions on muscle tone, the mechanotransduction and the ultra-structural organization of VSMCs. These studies show the multifactorial dependency of the stiffness-fibrosis phenotypes of the arterial wall at the cellular and molecular levels. These results require more mechanistic work to determine the role of these proteins in CV diseases related to aging

Le syndrome d'Ehlers-Danlos (SEDv) est une maladie artérielle génétique autosomique dominante, affectant le collagène de type III au sein de la matrice extracellulaire de la paroi artérielle notamment. Les patients atteints de SEDv ont une prédisposition aux ruptures artérielles, digestives et utérines qui font toute la sévérité de cette maladie. Les mutations du gène COL3A1 codant pour le collagène de type III sont le plus souvent des mutations hétérozygotes faux-sens, responsables de la substitution d'une glycine par un autre acide aminé, affectant la structure en triple hélice du collagène de type III. Des variants d'un site d'épissage, des insertions-délétions sont également rencontrées, et plus rarement des mutations faux-sens n'affectant pas une glycine, ou des mutations responsables d'haploinsuffisance. Les mutations du COL3A1 sont presque exclusivement privées, et une corrélation entre le phénotype observé et les mutations retrouvées n'a jamais été mise en évidence. Nous avons rapporté l'expérience du centre de référence français du SEDv sur 215 patients, et retrouvé une sévérité de la maladie plus importante chez ceux avec une substitution glycine, ou une insertion/délétion du cadre de lecture dans région de la triple hélice comparativement aux autres génotypes: variants responsables d'haploinsuffisance, variants faux-sens n'affectant pas une glycine, ou les altérations des extrémités N ou C-terminales. Par ailleurs, le phénotype de ces 3 derniers groupes de génotype ne rassemblait pas l'ensemble des symptômes habituellement décrits dans le SEDv et notamment pas de complication digestive. Afin de mieux comprendre l'altération des propriétés biomécaniques de la paroi artérielle des patients atteints de SEDv nous avons utilisé une nouvelle technologie ultrasonore, ultrafastécho, permettant de visualiser et mesurer la vitesse de l'onde de pouls (VOP) localement au niveau carotidien et tout au long du cycle cardiaque. La VOP est un marqueur de rigidité artérielle bien étudié dans l'athérosclérose, et connu pour être un facteur indépendant de mortalité cardiovasculaire. Nous avons établi des valeurs normales des paramètres de l'ultrafastécho chez 102 volontaires sains et analysés 37 patients avec SEDv. Cette étude n'a pas retrouvé de différence de la VOP, donc de rigidité artérielle, en début de systole. En revanche, au cours du cycle cardiaque on a pu observer une moindre rigidification de la paroi artérielle avec l'augmentation de la pression artérielle chez les patients SEDv. Nous avons poursuivi nos explorations par ultrafastécho sur un modèle murin haploinsuffisant pour le collagène de type III (souris Col3a1 hétérozygote) et retrouvé le même profil de réponse. En effet une moindre augmentation de la rigidité artérielle alors que la pression artérielle était augmentée par perfusion de vasopresseur était constatée chez les souris col3a1 hétérozygotes comparativement aux souris sauvages. En conclusion, l'altération du collagène de type III dans le SEDv affecte les propriétés biomécaniques de la paroi artérielle des patients, avec notamment une moindre rigidification lors de l'augmentation de la pression artérielle. Nos travaux ont permis d’affiner la physiopathologie du SEDv, de préciser le phénotype vasculaire par une nouvelle mesure de la VOP et ouvrent des pistes de recherche thérapeutiques d'un traitement augmentant la rigidité artérielle afin de tenter de réduire les risques de ruptures artérielles. / Vascular Elhers-Danlos syndrome (vEDS) is an autosomal dominant genetic vascular disease, affecting the collagen type III, a component in the extracellular matrix of the arterial wall. Patients with vEDS are prone to arterial, intestine or uterine ruptures, which explain the severity of the disease. Mutations in COL3A1, gene encoding for collagen type III are usually heterozygous missense mutations responsible for the substitution of a glycine amino acid for another, which affects the triple helical conformational structure of the collagen type III. Variants of a splice site, deletions/insertions, are also encountered, and more rarely missense mutations not affecting a glycine residue, or alterations responsible for haploinsufficiency. The COL3A1 mutations are almost exclusively private, and a genotype/phenotype correlation has not been clearly studied. We reported the experience of the French reference center for vEDS of 215 patients and found a greater severity of the disease in those with a glycine substitution, or in frame insertion / deletion within the triple helix domain than in other genotypes: responsible variants of haploinsufficiency, missense variants not affecting glycine, or alteration of the N- or C-terminal ends. Furthermore, the phenotype of these last three genotype groups did not combine the complete phenotype described in vEDS especially no gastrointestinal complication. To better understand the alteration of the biomechanical properties of the arterial wall of patients with vEDS we used a new ultrasound technology, ultrafastecho, to visualize and measure the pulse wave velocity (PWV) locally on carotids, over the cardiac cycle. The PWV is a marker of arterial stiffness studied in atherosclerosis, and well known to be an independent risk factor for cardiovascular mortality. We have established normal values ultrafastecho parameters in 102 healthy volunteers and 37 patients with vEDS. This study found no difference in PWV, thus arterial stiffness, in early systole cardiac at diastolic blood pressure. However, in patients with vEDS, weaker stiffening of the arterial wall was observed when blood pressure increases during the cardiac cycle. We continued our explorations by ultrafastecho on a mouse model of vEDS, haploinsufficient for the collagen type III (Col3a1 heterozygous mice). We figured out that Col3a1 heterozygous mice presented the same response profile. Indeed a smaller increase in arterial stiffness while blood pressure was increasing secondary to vasopressor infusion was revealed in the mice compared to the wild mice. In conclusion, alterations of collagen type III in the vEDS affect the biomechanical properties of the arterial wall of the patient, through lower stiffening during the increase of blood pressure over the cardiac cycle. This provides a therapeutic approach for targeting treatment increasing arterial stiffness in vEDS in order to reduce the risk of arterial rupture.

L’hypertension artérielle (HTA) est un problème de santé publique. Largement répandue dans le monde, elle touchait 40% des adultes âgés de plus de 25 ans et causait 9.4 millions de décès en 2008. Cette pathologie est la cause la plus commune de décès dans les pays développés et constitue un facteur de risque majeur d’atteintes cardiaques, rénales et cérébrales. Bien qu'étudiés depuis maintenant plus d'un demi-siècle, les mécanismes des atteintes systémiques liées à l'hypertension restent encore peu connus. L'augmentation de la pression artérielle est multifactorielle et découle aussi du dérèglement de certains systèmes tels le système rénine-angiotensine et le système endothéline. De récentes études ont suggéré un rôle de l’immunité innée dans le développement de l’HTA et des lésions qui y sont associées. L’endothéline-1 est un puissant vasoconstricteur. Sa production est déclenchée par différents stimuli dont l’AngII et des cytokines pro-inflammatoires. L’ET-1 agit via deux récepteurs : ETAR et ETBR. Pour ce projet, nous avons généré des souris ne possédant pas le récepteur ETB myéloïde (LysM-Cre Ednrb lox/lox). Ces souris ont été soumises à une perfusion chronique d’AngII associée à un régime hyper-sodé. Nous avons observé que les deux groupes de souris développent la même hypertension et les mêmes atteintes cardiaques. En revanche les atteintes des organes cibles sont moins importantes chez les souris LysM-Cre Ednrb lox/lox. La fonction rénale de ces dernières est préservée et, histologiquement, moins de lésions sont observées. Cette protection semble être due à l’incapacité des cellules myéloïdes à infiltrer les reins. En effet, la chimioattraction des cellules myéloïdes vers ET-1 est dépendante du récepteur ETB myéloïde. De plus, les cellules inflammatoires qui sont observées dans les reins des souris LysM-Cre Ednrb lox/lox présentent un phénotype anti-inflammatoire contrairement à leur contrôles. / Arterial hypertension is a major risk factor for atherosclerosis, coronary artery disease, stroke, and chronic kidney disease (CKD) and is one of the most prominent contributors to death worldwide. However, despite the frequency of hypertension, its cause in the majority of adults is unknown. Hypertension is complex, with no single mechanism entirely explaining the blood pressure (BP) rise in any given model. The past 50 years have seen growing evidence implicating the immune system. Recent data suggest that macrophages (M)/monocytes contribute to, and protect from, hypertension and its associated end organ injury. Endothelin-1 (ET-1) is the most potent endogenous vasoconstrictor. Its production is triggered by multiple stimuli including Ang II and pro-inflammatory cytokines. ET-1 acts by binding to two distinct receptors, the endothelin-A (ETA) and the endothelin-B (ETB) receptors. Interestingly, ET antagonism can blunt BP elevation in an Ang II model suggesting that ET-1 largely mediates the effects of Ang II. Here, we have generated mice specifically lacking ETB receptors on myeloid cells. We have shown that the development of hypertension associated with Ang II infusion is not dependent on these cells. Similarly, the cardiac dysfunction seen after 6 weeks of Ang II was similar between knockout and control mice. Interestingly, mice deficient of ETB receptors on myeloid cells alone were protected from Ang II induced vascular dysfunction and kidney injury. This protection appeared to relate to an inability for ETB receptor deficient Mto infiltrate the kidneys due to impaired chemokinesis towards ET-1. Furthermore, the Minfiltrating he kidney in response to Ang II in myeloid ETB receptor deficient mice overwhelmingly possessed an anti-inflammatory phenotype.

Les nouvelles technologies d'imagerie basées sur la tomodensitométrie en coupe permettent l'évaluation de très haute qualité de la structure 3D de l'aorte thoracique. La reconstruction virtuelle et les modèles géométriques de l'aorte sont indispensables à l'exploitation des images dont le temps de traitement manuel reste cependant considérable et les outils numériques insuffisants ou inadaptés pour mesurer correctement sa morphologie. L'aorte n'est pas un simple tube de conduction du sang mais un organe de régulation de la pulsatilité des ondes de pression provoquées par l'éjection cardiaque. Ses désordres biomécaniques peuvent accélérer la formation de calcifications dans sa paroi et entrainer des risques de graves complications, comme les anévrismes et les dissections. La réparation aortique basée sur l'implantation d'endoprothèses est en pleine évolution et requiert des renseignements morphologiques précis pour en améliorer le taux de succès. Notre objectif a été d'étudier la géométrie tridimensionnelle de l'aorte en développant des algorithmes appropriés. Une plateforme informatique a été conçue et testée pour étudier trois pathologies de l'aorte: l'athérosclérose calcifiée, l'anévrisme et la dissection. L'hypothèse du travail a été que la géométrie spécifique des artères de chaque individu joue un rôle complémentaire à celui des facteurs de risque traditionnels dans le développement de ces pathologies. Notre premier travail a montré que trois facteurs résument 80% de la variabilité géométrique de l'aorte thoracique: le volume aortique, le déroulement et la symétrie de l'arche aortique, avec des taux de variabilité respectifs de 46%, 22% et 12%. Dans deux travaux suivants, nous avons montré que les calcifications de l'aorte thoracique se concentrent principalement dans la crosse et dans le segment descendant proximal, et que cette distribution était associée à la morphologie de l'aorte indépendamment de l'âge, du sexe, de la surface corporelle et des facteurs de risque traditionnels. Le quatrième travail a montré que le score de dépôt calcique dans toute l'aorte thoracique incluant la crosse était plus étroitement associé aux complications non-cardiaques, vasculaires périphériques et cérébrales, que le score traditionnel de calcium coronaire. Il faut noter que la crosse aortique n'est pas visualisée dans les études de routine de calcium coronaire sans injection. Le cinquième travail décrit un modèle déformable capable de segmenter la lumière aortique dans un contexte pathologique. Il a été appliqué pour étudier de façon automatisée la taille d'un anévrisme abdominal avant et après la pose d'une endoprothèse. Dans le dernier travail, la méthode précédente a été adaptée pour étudier la géométrie aortique des patients atteints de dissection comparativement à un groupe témoin de patients qui en étaient indemnes. Trois variables géométriques ont été identifiées dans le modèle de prédiction du risque de dissection: le diamètre de la crosse, la longueur de l'aorte thoracique et l'âge. En conclusion, nos résultats montrent que les maladies aortiques sont étroitement associées à la géométrie de l'aorte indépendamment des facteurs de risque traditionnels. Les algorithmes que nous avons développés ouvrent la voie à l'automatisation et à une réduction de la variabilité des mesures. / New imaging technologies, including those associated with multislice computed tomography, allow to evaluate the structure of the thoracic aorta in 3D with an impressive resolution. Aortic virtual reconstruction and geometric modeling are essential for imaging evaluation because manual measurements are time-consuming, and the available tools still need to be adapted to complex aortic morphologies. The aorta is more than a simple tubular conduit vessel for blood. It also regulates the pulsatile pressure waves that are injected into the arterial system by the left ventricle. The biomechanical disorders produced by these waves can accelerate the formation of calcium deposits within the arterial wall. Furthermore, they are thought to be responsible for severe aortic complications, including aneurysms and dissections. Endovascular aortic repair is a modern technique based on the implantation of an endograft to restore the normal blood flow. Precise morphological measurements are required to improve this technique, for both surgery planning and patient follow up. Our objective was to develop original algorithms to study the aortic geometry in 3D. A computing platform was designed and tested to analyze three main aortic pathologies: calcified atherosclerosis, aneurysms and dissections. The hypothesis of our study was that the individual arterial geometry of a subject plays a complementary role in the development of vascular pathologies beyond traditional risk factors. Our first work revealed that 80% of the total geometric variability in the thoracic aorta might be explained using 3 factors: the aortic volume, the aortic arc unfolding and its asymmetry. Variability percentages accounted for 46%, 22% and 12%, respectively. The next 2 works, showed that calcifications in the thoracic aorta were concentrated in the aortic arch and in the proximal descending segment. This spatial distribution was associated with aortic morphology, independently of age, sex, body surface area and traditional risk factors. Our fourth article revealed that calcium deposits in the entire thoracic aorta (including the aortic arch) was associated with non-cardiac events, beyond the standard coronary artery calcium score. It is noteworthy that the aortic arch region is systematically excluded from standard scans. Our fifth manuscript described a novel deformable model applied to the aortic segmentation under pathological contexts. It was used to estimate the size and shape of abdominal aneurysms before and after endograft implantation. In the last work, this method was adapted to study the geometry of the thoracic aorta of patients with an aortic dissection with respect to a control group. Three anatomic variables were identified for the risk prediction model: the aortic arch diameter, the thoracic aortic length and the age of the patient. In conclusion, our results show that aortic diseases are closely associated with aortic geometry, independently from traditional risk factors. The developed algorithms improved the automation of measurements and reduced the variability of the estimations.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie caractérisée par une obstruction des artères pulmonaires de petit calibre aboutissant, à terme, à une défaillance cardiaque droite. L’évolution de cette maladie est parfois émaillée d’épisodes de dégradation de l’état fonctionnel des patients, nécessitant une admission en unité de soins intensifs pour surveillance cardioscopique et administration de médicaments inotropes et/ou vasopresseurs. Peu d’éléments permettent à ce jour de guider les praticiens dans la prise en charge de ces patients et la physiopathologie de ces épisodes est assez peu connue.Dans un premier temps, nous avons retrouvé une mortalité de 41% en réanimation et testé certains facteurs pronostiques cliniques et biologiques simples issus de la pratique quotidienne dans une cohorte propective de patients avec une prise en charge standardisée. Nous avons identifié comme facteurs pronostiques la pression artérielle systémique, la natrémie, la créatininémie, la valeur de la C-reactive Proteine. Nous avons retrouvé une influence de ces épisodes sur l’évolution à moyen terme de ces épisodes. Dans un second temps nous avons testé la valeur pronostique des indices temporels de fonctionnement du ventricule gauche, suggérée par les études en imagerie par résonnance magnétique. Nous avons utilisé pour cela la tonométrie d’aplanation, outil original et non invasif. Nous avons retrouvé que la valeur de la durée d’éjection du ventricule gauche est associée au pronostic. Dans une troisième partie nous avons mesuré les conséquences et la valeur pronostique de l’épuration extra rénale en contexte d’ insuffisance rénale menaçante chez ces patients. Dans une étude rétrospective, nous avons observé 68 séances d’épuration extra-rénale continue ou discontinue. Ces séances se sont compliquées d’hypotension artérielle dans environ 50% des cas. La très haute mortalité en réanimation et à 3 mois, respectivement de 47% et 73%, soulève la question de la place de l’assistance circulatoire et de la transplantation urgente chez ces patients. Ces données soulignent la sévérité à court terme des épisodes aigus d’aggravation chez les patients porteurs d’HTAP. De plus amples données sont nécessaires pour améliorer la prise en charge de ces patients et organiser dans le meilleur délai la mise en place de thérapeutiques exceptionnelles comme l’assistance circulatoire et la transplantation pulmonaire ou cardio-pulmonaire. / Pulmonary arterial hypertension ( PAH) is a disease characterized by an obstruction of the small pulmonary arteries leading ultimately to right heart failure. The evolution of this disease is sometimes punctuated by episodes of deterioration of the functional status of patients requiring admission to intensive care unit for monitoring and administration of inotropic drugs and / or vasopressors. Few evidence to date are available to guide physicians in the care of these patients and the pathophysiology of these episodes is still elusive.In a first part, we found a mortality of 41% in the intensive care unit (ICU) and tested some simple clinical and biological prognostic factors from the daily practice in a prospective cohort of patients with a standardized management. We have identified systemic blood pressure, serum sodium, serum creatinine, serum C -reactive Protein as prognostic factors. We found an influence of these events on the medium-term evolution of the patients.In a second step we tested the prognostic value of time derived indices of left ventricular function, variables suggested by magnetic resonance imaging studies. In this purpose, we used aplanation tonometry, an original and non-invasive tool. We found that the value of the left ventricular ejection time was associated with in ICU prognosis.In the third part we measured the impact and prognostic value of renal replacement therapy in case of threatening kidney failure in these patients. In a retrospective study, we observed 68 sessions of renal replacement therapy, continuous hemofiltration and intermittent hemodialysis. These sessions were complicated by hypotension in 50 % of cases. The high in ICU mortality and three months mortilty, respectively 47% and 73%, raises the question of the role of extracorporeal life support and urgent transplantation in these patients.These data underscore the severity of acute worsening in patients with PAH. More data are needed to improve the management of these patients and determine the best timing of exceptional treatment such as circulatory support and pulmonary or cardiopulmonary transplantation.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a group of diseases characterized by avascular obstruction leading to a progressive increase of the resistances in the pulmonary blood flow. The recent progress in the understanding of mechanisms at the origin of this disease underlines the role of extrapulmonary cells, such as circulating stem cells and bone marrow-derived progenitor cells in vascular remodeling and in PAH development. In this thesis we have shown implication of the progenitor cells and chemotactic axis in the vascular remodeling in human and experimental PAH. This work could help to develop new therapies allowing more specific and more effective treatments leading to improved survival of PAH patients. / L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est un groupe de maladies qui se caractérise par une obstruction vasculaire conduisant à une augmentation progressive des résistances à l’écoulement sanguin. Le remodelage vasculaire qui implique toutes les couches de la paroi du vaisseau est considéré comme un élément clé dans la pathogenèse de l'HTAP. Les progrès récents dans la compréhension des mécanismes à l'origine de cette maladie soulignent le rôle de cellules extrapulmonaires, telles que des cellules souches circulantes et des progéniteurs dérivés de la moelle osseuse, dans le remodelage vasculaire et dans le développement de l’HTAP. Les thérapeutiques ciblées sur la dysfonction endothéliale ne permettent pas à l'heure actuelle de guérir cette maladie, il est donc nécessaire d’identifier d'autres mécanismes physiopathologiques permettant de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. C’est pourquoi nous avons exploré l’implication des cellules progénitrices et des signaux chimiotactiques dans le remodelage vasculaire au cours de l’HTAP humaine et expérimentale. Nous avons mis en évidence un recrutement de cellules c-kit+ (incluant des progéniteurs et des mastocytes) ainsi que l’expansion de vasa vasorum dans les poumons des patients atteints d’HTAP. Grâce à l’utilisation du modèle expérimentale d’HTAP induit par l’hypoxie chez la souris, nous avons montré le rôle central de la chimiokine CXCL12 et de ses deux récepteurs CXCR4 et CXCR7 dans le recrutement des progéniteurs c-kit+. Le traitement combiné par les antagonistes AMD3100 et CCX771, grâce à leurs actions synergiques, inhibe le remodelage vasculaire pulmonaire, l’hypertrophie cardiaque droite, ainsi que le recrutement des progéniteurs c-kit+, induits par l’hypoxie. Par ailleurs, le blocage de c-kit par l’imatinib améliore également les paramètres d’hémodynamique et diminue le recrutement périvasculaire des cellules c-kit+, probablement en inhibant leurs expansion dans la moelle osseuse. Nous avons également mis en évidence une altération d’une population de progéniteurs mésenchymateux d’origine hématopoïétique, appelés fibrocytes, dans le sang des patients souffrant d’HTAP.Ce travail pourrait contribuer à développer des actions thérapeutiques ciblées permettant la mise en place de traitements à la fois plus spécifiques et plus efficaces susceptibles d’améliorer la survie des patients HTAP.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare caractérisée par un remodelage des artères pré-capillaires pulmonaires lié à une dysfonction des cellules endothéliales (CE) conduisant à une prolifération cellulaire vasculaire. Cette prolifération conduit à une obstruction progressive du lit artériel et à l’augmentation des résistances vasculaires. L’hypertension pulmonaire (HTP) qui en résulte provoque une hypertrophie du ventricule droit aboutissant à la défaillance cardiaque et à la mort du patient. Actuellement le seul recours possible est la transplantation pulmonaire. Les mécanismes responsables de ce remodelage vasculaire sont encore peu connus. Les premiers travaux présentés mettent en évidence in situ un nouveau mécanisme impliqué dans ce remodelage. Au cours de ce processus, appelé transition endothélio-mésenchymateuse (EndoMT), les CE se désolidarisent de l’endothélium vasculaire et envahissent l’espace sous endothélial. Ce mécanisme s’accompagne d’une perte progressive du phénotype endothélial et du gain d’un phénotype mésenchymateux invasif et proliférant. L’EndoMT est impliquée dans la formation des lésions intimale et plexiforme. L’inhibition de l’EndoMT a donné des résultats prometteurs dans des modèles in vivo et in vitro d’HTAP. Cette découverte ouvre une nouvelle voie pour le traitement de la maladie. Dans un second projet nous avons confirmé le lien suspecté entre les chimiothérapies et la maladie veino-occlusive pulmonaire (MVOP), une forme d’HTP touchant les veines et veinules pulmonaires. L’étude des cas rapportés de MVOP consécutive à une chimiothérapie indiquent une forte incidence des agents alkylants, notamment du cyclophosphamide (CP), sur le développement de la MVOP. L’exposition au CP a provoqué une HTP associée à des lésions post-capillaires chez 3 espèces animales (souris, rat et lapin) confirmant ce lien. Nous espérons que nos travaux aboutiront à une plus grande vigilance concernant cette complication rare et sévère de l’exposition aux agents alkylants. De plus, nos travaux in vivo ont permis de mettre au point le tout premier modèle expérimental de MVOP. Au cours du dernier projet présenté, nous avons démontré que le nebivolol, un β-bloquant (β1 antagoniste β2 et β3 agoniste ayant un effet vasodilatateur) de 3ème génération, permettait d’améliorer les paramètres hémodynamiques et morphologiques, ainsi que la dysfonction endothéliale, liés à l’HTAP dans les modèles in vivo et in vitro. Ces travaux suggèrent la nécessité de réévaluer les recommandations actuelles, basées sur l’étude de β-bloquants non spécifiques de 1ère génération, qui proscrivent leur utilisation dans l’HTAP. En revisitant plusieurs aspects du remodelage vasculaire, ma thèse contribue ainsi à l’innovation thérapeutique dans l’HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disease characterized by a severe modeling of the precapillary pulmonary arteries related to an endothelial cells (EC) dysfunction leading to vascular cell proliferation. This proliferation leads to a progressive obstruction of the distal pulmonary arterial bed and increases pulmonary vascular resistance. The resulting pulmonary hypertension (PH) leads to a progressive right ventricular hypertrophy, and subsequent right heart failure and death unless the patient receives a lung transplantation. The primary mechanisms that trigger the vascular remodeling remain poorly understood. In the first presented study, we discovered in situ a new pathological process involved in vascular remodeling in PAH. During this process called endothelial-to-mesenchymal transition (EndoMT), the EC lose their cell-junctions to leave the endothelium and invade the subendothelial space. This phenomenon involves the progressive loss of the endothelial phenotype and the gain of a pro-invasive and pro-proliferative mesenchymal phenotype. This process is implicated in the pathogenesis of intimal and plexiform lesions. The inhibition of EndoMT gave promising results in experimental in vivo and in vitro models of PAH. This finding may have therapeutic implications for PAH. During a second project presented, we confirmed the suspected potential link between chemotherapies and the pulmonary veino-occlusive disease (PVOD). PVOD is a PH with vein and venular lesions. The systematic review of cases of chemotherapy induced PVOD cases suggests that alkylating agents, and cyclophosphamide (CP) in particular, represents a risk factor for the development of PVOD. In experimental models, CP exposure induced PH in three different animal models (mouse, rat, and rabbit). We hope that our findings will allow achieving greater vigilance against this rare and severe complication after alkylating agents exposure. Moreover our in vivo results lead to the development of the 1st experimental model of PVOD. In the last part, we demonstrated that nebivolol, a 3rd generation β-blocker (β1 antagonist, β2 & β3 agonist with vasodilator effect), improved PAH in in vitro and in vivo models. The actual guidelines, based on results obtained with non-specific 1st generation β-blockers, advice against the use of β-blockers in PAH. Our results suggest that the recommendation against β-blockers might be reevaluated taking into consideration their generation and specificity. By revisiting many aspects of vascular remodeling, my thesis contributes to therapeutic innovation in PAH.