青少年特發性脊柱側凸(Adolescent idiopathic scoliosis , AIS)是一種複雜的脊柱三維畸形，常見於10-16 歲處於生長發育高峰期的青少年女性。儘管AIS 發生率較高並且臨床影響較大，但是到目前為止其病因未明。在眾多關於AIS 病因學的假設和理論研究中，普遍認為低骨密度是AIS 的一個重要影響因素。然而近年來對於AIS 患者低骨密度研究不足，其潛在的機制尚不明確。我們之前初步的組織學研究發現，AIS 患者的松質骨中成骨細胞功能下降，此研究為AIS中存在骨礦化異常提供了初步依據。 / 骨橋蛋白是骨組織中一種重要的非膠原細胞外基質蛋白，其在骨礦化過程中起著重要作用。近期的研究報導AIS 患者血漿中骨橋蛋白水準高於年齡匹配的正常對照。因此本研究假設AIS 患者血漿及骨組織中骨橋蛋白高於正常對照，并可能影響了骨基質的礦化，從而導致低骨密度。 / 本系列研究的第一部分旨在通過外周定量電腦斷層掃描（pQCT）明確AIS患者中皮質骨密度及松質骨密度是否均低於正常對照。pQCT 可以準確地三維評估皮質骨密度，松質骨密度及其他骨品質的相關參數。採用雙能X 線骨密度儀（DXA）測量受試者的非優勢側近端股骨面積骨密度（包括股骨頸，Ward’s 三角及大轉子）。而採用pQCT 測量受試者非優勢側橈骨遠端容積骨密度，包括皮質骨密度及松質骨密度。結果顯示AIS 患者面積骨密度，皮質骨密度及松質骨密度在不同年齡段和月經時間分組中均低於正常對照。並且AIS 與正常對照皮質骨密度的差異隨著年齡增長越來越大，而松質骨密度差異則隨著年齡增長越來越小。 / 第二部分通過顯微CT 及組織形態測定研究AIS 及正常骨組織的骨礦化及骨微結構。採用顯微CT 檢測骨組織的三維結構參數，包括材料骨密度及骨微結構。未脫鈣骨組織的切片通過Goldner’s 染色進行組織形態學測量。結果顯示AIS患者的骨體積分數，骨小梁數目，骨小梁厚度及結構模型指數與正常對照之間均無顯著差異，而材料骨密度顯著低於正常對照。組織形態學分析結果顯示AIS中低礦化骨顯著多於正常對照。 / 第三部分旨在研究AIS 及正常對照血漿中骨橋蛋白水準及其與骨密度的關係。採用酶聯吸附免疫法測量AIS 患者及年齡匹配的正常對照血漿中的骨橋蛋白水準。血漿骨橋蛋白水準與骨密度的關係採用多元回歸分析。研究結果顯示AIS 患者及正常對照血漿骨橋蛋白水平均與年齡及月經時間呈負相關。AIS 患者的血漿骨橋蛋白水準顯著高於正常對照，並且與松質骨密度呈顯著負相關。 / 本研究第四部分旨在探討骨組織中的骨橋蛋白表達與骨形態學及骨礦化指標在AIS 及正常對照中的關係。骨組織中骨橋蛋白的表達採用半定量免疫組織化學法評估。研究結果顯示在AIS 中血漿骨橋蛋白水準與骨組織中骨橋蛋白的表達呈正相關。且AIS 骨組織中骨橋蛋白的表達也顯著高於正常對照。進一步的研究發現骨組織中骨橋蛋白的表達與材料骨密度呈負相關，而與低礦化骨量呈正相關。 / 本研究明確了AIS 中骨礦化水準低於正常對照，進一步證明AIS 患者中的皮質骨及松質骨密度下降可能與骨礦化的調控異常有關。本研究發現的骨橋蛋白與低骨密度及低骨礦化水準的關係，可以推測AIS 患者中異常升高的骨橋蛋白水準可能在骨礦獲取的調解中起重要作用。本系列研究提供證據支援AIS 患者中骨橋蛋白的異常表達可能影響了骨基質的礦化，從而導致低骨密度。本研究為AIS 中低骨密度可能的機制提供了全新的見解，並可能進一步解釋AIS 的發病機理及其發生，發展。 / Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is a complex three-dimensional deformity of the spine occurring most commonly in girls between ages 10-16 during the pubertal growth spurt. Despite its high prevalence and clinical impact, etiology of AIS remains largely unknown. Among the number of proposed hypothesis and observations on the etiopathogenesis of AIS, low bone mineral density (BMD) is one of the most reported factor (Cheng et al. 1999; Hung et al. 2005; Cheung et al. 2006; Hui et al. 2011). However, the underlying mechanism of low BMD in AIS has not been sufficiently studied scientifically and its link to the etiopathogenesis is still not clear. From a previous pilot study, our group has reported the histological features of reduced osteoblastic activity in bone biopsy specimens obtained from AIS subjects intraoperatively, thus providing the early evidence of abnormal bone mineral acquisition and mineralization (Cheng et al. 2001). / Osteopontin (OPN) has been recognized as one the major non-collagen extracellular matrix proteins in bone and plays an important role in bone mineralization. Recent report suggested that AIS patients have higher OPN level than normal controls (Moreau et al. 2009). It was hypothesized that the low BMD in AIS is associated with abnormal bone matrix mineralization which may be related to abnormal expression of OPN in the plasma and at tissue level. / In this series of studies, the first part aimed to investigate the differential cortical and trabecular bone mineral density of AIS Vs normal controls. The non-dominant proximal femur areal BMD (aBMD) (femoral neck, Ward’s triangle and greater trochanter) of the subjects were measured with dual-energy x-ray absorptiometry (DXA). The volumetric bone mineral density (vBMD) in non-dominant distal radius was measured with peripheral quantitative computed tomography (pQCT) that allows accurate three dimensional assessment of the cortical and trabecular bone mineral density and other parameters of bone quality. AIS was found to have lower aBMDs, trabecular BMD (TBMD) and cortical BMD (CBMD) in different age groups and year since menarche (YSM) groups. Furthermore, the percentage difference of CBMD between AIS and controls was increased with age while a decreasing trend was observed in the TBMD. / The second part of the study investigated the bone mineralization and bone micro-architecture with micro-computed tomography (micro-CT) and histomorphometry study of bone biopsies obtained from AIS and normal controls. Three-dimensional structural parameters including material bone mineral density (mBMD) and bone architecture were evaluated by micro-CT. Bone histomorphometry was assessed by undecalcified sectioning with Goldner’s trichrome staining. mBMD of trabecular bone in AIS was found to be significantly lower than the normal control while no difference could be demonstrated in BV/TV, Tb.N, Tb.Th and SMI measurement between the two groups. It was also shown that the percentage of low-mineralized bone in AIS was significantly higher than that in normal controls. / The third part aimed to study the plasma OPN level and its association with the BMD in AIS Vs normal controls. Plasma OPN level in AIS and age-matched controls was measured by ELISA. With multivariate regression analysis, the plasma OPN level was found to be negatively correlated with Age and YSM in both AIS and normal controls. In addition, the plasma OPN level in AIS was significantly higher and correlated with the low trabecular BMD. / The fourth part of the study investigated the OPN expression in bone tissues level and its association with histomorphometric bone mineralization and bone micro-architectural parameters in AIS Vs normal controls. OPN expression in bone biopsy was semi-quantified by immunohistochemistry. It was found that the bone tissue OPN level was significantly higher in AIS and also positively correlated with plasma OPN level. In addition, in this pilot study, we found the trend that OPN expression in trabecular bone was negatively associated with mBMD, and positively with the percentage of low-mineralized bone. / The present study showed that AIS had lower bone mineralization than normal controls. The low cortical and trabecular BMD found in AIS is likely to be resulting from abnormal regulation of bone mineralization. The association of OPN with abnormal BMD and bone mineralization further suggested that abnormal OPN level might play an important role in affecting the bone mineral acquisition in AIS. All of these findings strongly supported the hypothesis that the low BMD in AIS is associated with abnormal bone matrix mineralization which could be related to abnormal expression of OPN. This study provided important additional insight into the possible mechanism of lower bone mineral density that might be linked to theetiopathogenesis, development and progression of the spinal deformity in AIS. / Detailed summary in vernacular field only. / Detailed summary in vernacular field only. / Detailed summary in vernacular field only. / Detailed summary in vernacular field only. / Detailed summary in vernacular field only. / Detailed summary in vernacular field only. / Detailed summary in vernacular field only. / Sun, Guangquan. / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2012. / Includes bibliographical references (leaves 143-160). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Abstract and appendix A also in Chinese. / THE CHINESE UNIVERSITY OF HONG KONG --- p.I / ACKNOWLEDGEMENTS --- p.II / ABSTRACT --- p.IV / ABBREVIATION --- p.XI / TABLE OF CONTENTS --- p.XIII / LIST OF TABLES --- p.XVII / LIST OF FIGURES --- p.XIX / LIST OF PUBLICATIONS --- p.XXI / Chapter CHAPTER 1 --- STUDY BACKGROUND --- p.1 / Chapter 1.1 --- GENERAL OVERVIEW OF ADOLESCENT IDIOPATHIC SCOLIOSIS (AIS) --- p.2 / Chapter 1.1.1 --- NATURAL HISTORY --- p.4 / Chapter 1.1.2 --- CURRENT TREATMENTS --- p.6 / Chapter 1.1.2.1 --- Observation --- p.7 / Chapter 1.1.2.2 --- Bracing --- p.7 / Chapter 1.1.2.3 --- Surgical treatments --- p.9 / Chapter 1.1.3 --- CURRENT HYPOTHESIS ON THE ETIOLOGY OF AIS --- p.11 / Chapter 1.1.3.1 --- Genetic factors --- p.12 / Chapter 1.1.3.2 --- Neuromuscular impairment --- p.14 / Chapter 1.1.3.3 --- Abnormalities in skeletal development --- p.16 / Chapter 1.1.3.4 --- Low bone mineral density in AIS --- p.16 / Chapter 1.2 --- BONE MINERALIZATION --- p.18 / Chapter 1.2.1 --- Overview of bone mineralization --- p.18 / Chapter 1.2.2 --- Bone modeling --- p.18 / Chapter 1.2.3 --- Bone remodeling --- p.19 / Chapter 1.2.4 --- Factors affecting bone mineralization --- p.21 / Chapter 1.3 --- OSTEOPONTIN --- p.23 / Chapter 1.3.1 --- Structure of osteopontin --- p.23 / Chapter 1.3.2 --- Osteopontin - cellular and tissue distribution --- p.24 / Chapter 1.3.3 --- Osteopontin functions --- p.25 / Chapter 1.3.4 --- Osteopontin functions in bone --- p.25 / Chapter 1.3.5 --- Osteopontin and bone mineral density in human --- p.29 / Chapter CHAPTER 2 --- STUDY HYPOTHESIS AND PLAN --- p.31 / Chapter 2.1 --- INTRODUCTION --- p.32 / Chapter 2.2 --- HYPOTHESIS --- p.33 / Chapter 2.3 --- OBJECTIVES --- p.34 / Chapter 2.4 --- STUDY PLAN --- p.34 / Chapter CHAPTER 3 --- LOW BONE MINERAL DENSITY IN ADOLESCENT IDIOPATHIC SCOLIOSIS - AREAL VS VOLUMETRIC, CORTICAL VS TRABECULAR BONE MINERAL DENSITY --- p.36 / Chapter 3.1 --- INTRODUCTION --- p.37 / Chapter 3.2 --- SUBJECTS AND METHODS --- p.39 / Chapter 3.2.1 --- Subjects --- p.39 / Chapter 3.2.2 --- BMD Measurement --- p.40 / Chapter 3.2.3 --- Statistical Analysis --- p.41 / Chapter 3.3 --- RESULTS --- p.42 / Chapter 3.3.1 --- aBMD of AIS and normal controls by age groups --- p.42 / Chapter 3.3.2 --- TBMD and CBMD in AIS and normal controls by age groups --- p.42 / Chapter 3.3.3 --- aBMD in AIS and normal controls by year since menarche --- p.43 / Chapter 3.3.4 --- TBMD and CBMD in AIS and normal controls by year since menarche --- p.43 / Chapter 3.3.5 --- Correlation between CBMD & TBMD and chronological age or year since menarche --- p.44 / Chapter 3.3.6 --- Comparisons adjusted for chronological age or year since menarche --- p.44 / Chapter 3.4 --- DISCUSSION --- p.45 / Chapter 3.5 --- TABLES AND FIGURES --- p.50 / Chapter CHAPTER 4 --- ABNORMAL BONE MATRIX MINERALIZATION AND BONE MICROARCHITECTURE IN ADOLESCENT IDIOPATHIC SCOLIOSIS - A HISTOMORPHOMETRIC AND MICRO-CT STUDY --- p.60 / Chapter 4.1 --- INTRODUCTION --- p.61 / Chapter 4.2 --- SUBJECTS AND METHODS --- p.62 / Chapter 4.2.1 --- Subjects --- p.62 / Chapter 4.2.2 --- Micro-computed tomography --- p.63 / Chapter 4.2.3 --- Bone histomorphometry --- p.64 / Chapter 4.2.4 --- Statistical analysis --- p.68 / Chapter 4.3 --- RESULTS --- p.68 / Chapter 4.3.1 --- Results of micro-CT analysis --- p.68 / Chapter 4.3.2 --- Results of histomorphometric analysis --- p.69 / Chapter 4.3.3 --- Relationship of mBMD and percentage of low-mineralized bone --- p.69 / Chapter 4.4 --- DISCUSSION --- p.70 / Chapter 4.5 --- TABLES AND FIGURES --- p.74 / Chapter CHAPTER 5 --- PLASMA OSTEOPONTIN LEVEL AND ITS ASSOCIATION WITH BONE MINERAL DENSITY IN ADOLESCENT IDIOPATHIC SCOLIOSIS --- p.82 / Chapter 5.1 --- INTRODUCTION --- p.83 / Chapter 5.2 --- SUBJECTS AND METHODS --- p.84 / Chapter 5.2.1 --- Subjects --- p.84 / Chapter 5.2.2 --- Anthropometric assessment --- p.84 / Chapter 5.2.3 --- Plasma osteopontin measurement --- p.85 / Chapter 5.2.4 --- BMD Measurement --- p.86 / Chapter 5.2.5 --- Statistical Analysis --- p.86 / Chapter 5.3 --- RESULTS --- p.86 / Chapter 5.3.1 --- Comparison of anthropometric parameters between AIS and controls --- p.86 / Chapter 5.3.2 --- Correlation between OPN plasma level with age or YSM in AIS and controls --- p.87 / Chapter 5.3.3 --- Comparison of OPN plasma level between AIS and controls --- p.87 / Chapter 5.3.4 --- Correlation between OPN plasma level and curve severity in AIS --- p.87 / Chapter 5.3.5 --- Relationship between OPN plasma level and vBMD --- p.88 / Chapter 5.4 --- DISCUSSION --- p.88 / Chapter 5.5 --- TABLES AND FIGURES --- p.94 / Chapter CHAPTER 6 --- OSTEOPONTIN EXPRESSION IN BONE TISSUE AND ITS ASSOCIATION WITH BONE MATRIX MINERALIZATION IN ADOLESCENT IDIOPATHIC SCOLIOSIS - A PILOT STUDY --- p.102 / Chapter 6.1 --- INTRODUCTION --- p.103 / Chapter 6.2 --- SUBJECTS AND METHODS --- p.104 / Chapter 6.2.1 --- Subjects --- p.104 / Chapter 6.2.2 --- Micro-computed tomography --- p.104 / Chapter 6.2.3 --- Bone histomorphometry --- p.104 / Chapter 6.2.4 --- Semi-quantification of OPN expression in bone biopsy by immunohistochemistry --- p.105 / Chapter 6.2.5 --- Plasma osteopontin measurement --- p.107 / Chapter 6.2.6 --- Statistical Analysis --- p.108 / Chapter 6.3 --- RESULTS --- p.108 / Chapter 6.3.1 --- Comparison of anthropometric parameters between AIS and control subjects --- p.108 / Chapter 6.3.2 --- Comparison of OPN expression detected by immunohistochemistry in bone biopsy between AIS and control groups --- p.108 / Chapter 6.3.3 --- Comparison of histomorphometric and micro-CT results between AIS and control groups --- p.109 / Chapter 6.3.4 --- Relationship between plasma OPN level and OPN expression in bone biopsy --- p.109 / Chapter 6.3.5 --- Relationship between percentage of low-mineralized bone and OPN expression in bone biopsy --- p.109 / Chapter 6.3.6 --- Relationship between material bone mineral density and OPN expression in bone biopsy --- p.110 / Chapter 6.4 --- DISCUSSION --- p.110 / Chapter 6.5 --- TABLES AND FIGURES --- p.114 / Chapter CHAPTER 7 --- SUMMARY STUDY FLOWCHART, OVERALL DISCUSSION, CONCLUSIONS, LIMITATIONS AND FURTHER STUDIES --- p.119 / Chapter 7.1 --- SUMMARY OF THE STUDY FLOW CHART WITH KEY FINDINGS --- p.120 / Chapter 7.2 --- OVERALL DISCUSSION --- p.125 / Chapter 7.2.1 --- The novel findings on bone mineralization abnormality in AIS in this study --- p.125 / Chapter 7.2.2 --- OPN is a key modulator in AIS --- p.128 / Chapter 7.3 --- OVERALL CONCLUSIONS --- p.130 / Chapter 7.4 --- LIMITATION OF THIS STUDY AND FUTURE RESEARCH --- p.131 / Chapter APPENDIX A. --- CONSENT FORM OF AIS RESEARCH --- p.135 / Chapter APPENDIX B. --- CONSENT FORM OF BONE BIOPSY COLLECTION --- p.137 / Chapter APPENDIX C. --- MATERIALS AND REAGENTS INFORMATION AND PROTOCOL FOR SOLUTIONS PREPARATION --- p.138 / BIBLIOGRAPHY --- p.143

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

La sténose aortique (SA) est la maladie valvulaire la plus importante des pays industrialisés et la troisième en importance au niveau des maladies cardiovasculaires. Cette maladie dégénérative entraîne un épaississement des feuillets valvulaires menant, dans certains cas, à la calcification de ceux-ci. Malheureusement, dans les débuts de la maladie, les effets néfastes de ces modifications sur la valve sont asymptomatiques et lorsque le diagnostic est posé, en raison des symptômes, il ne reste souvent qu'un traitement possible : le remplacement valvulaire. Plusieurs études sont aujourd'hui centrées sur la pathogénèse de la SA, mais très peu d'entre elles se sont intéressées à investiguer pourquoi la valve aortique (VA), parmi les quatre valves cardiaques, est celle qui se calcifié le plus rapidement. Cette étude cherche donc à identifier des différences entre la VA normale et les trois aux autres valves, pouvant expliquer sa propension à calcifier

L'hypertension systolique isolée (HSI), amenée par une augmentation de la rigidité vasculaire, est la forme d'hypertension la plus fréquente chez les personnes âgées de plus de 60 ans. L'augmentation de la rigidité vasculaire, causée en partie par la calcification aortique médiale, est accélérée de 15 ans chez les diabétiques. Il est suggéré que la calcification aortique serait responsable de la résistance aux agents antihypertenseurs chez les patients souffrant d'HSI, d'où la nécessité de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant la calcification artérielle. La protéine Gla de la matrice (MGP) est une protéine anti-calcifiante dépendante de la vitamine K, qui doit être γ-carboxylée pour être active. Deux enzymes sont responsables de la γ-carboxylation, soit la γ-glutamyl-carboxylase et la vitamine K époxyde réductase (VKOR). Plusieurs études récentes ont indiqué que la calcification vasculaire semblait être associée à une réduction de la γ-carboxylation de la MGP, et à un déficit en vitamine K. La modulation de l'expression et/ou de l'activité de la γ-carboxylase et de la VKOR et l'impact de cette modulation sur la γ-carboxylation de la MGP en présence de diabète n'est pas connue. L'objectif principal de cette thèse était de déterminer les mécanismes impliqués dans l'accélération de la rigidité artérielle causée par la calcification des gros troncs artériels dans le diabète. Nous avons ainsi confirmé, dans un modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète de type 1, que la γ-carboxylation de la MGP était bel et bien altérée au niveau aortique. En fait, nous avons démontré que la quantité de MGP active (i.e. MGP γ-carboxylée, cMGP) au sein de la paroi vasculaire est diminuée significativement. Parallèlement, l'expression de la γ-carboxylase était diminuée de façon importante, alors que ni l'expression ni l'activité de la VKOR n'étaient modifiées. La diminution de l'expression de la γ-carboxylase a pu être reproduite dans un modèle ex vivo d'hyperglycémie. À l'aide de ce modèle, nous avons démontré que la supplémentation en vitamine K dans le milieu de culture prévenait la diminution de l'expression de la γ-carboxylase, alors que les animaux diabétiques de notre modèle in vivo avaient des concentrations plasmatiques de vitamine K pratiquement triplées. D'autre part, l'étude des voies de signalisation impliquées a révélé que la voie PKCβ pourrait être responsable de l'altération de la γ-carboxylase. Ces résultats génèrent de nouvelles pistes de réflexion et de nouvelles idées de recherche. Par exemple, il serait important de vérifier l'effet de la supplémentation en vitamine K dans le modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète pour évaluer l'effet sur la γ-carboxylation de la MGP et par le fait même, sur la calcification vasculaire. De plus, l'évaluation de l'effet de l'administration de molécules ciblant la voie PKC chez ce même modèle animal permettrait de déterminer leur impact sur le développement de la calcification vasculaire et d'évaluer leur potentiel thérapeutique. Selon les résultats de ces études, de nouvelles options pourraient alors être à notre disposition pour prévenir ou traiter la calcification artérielle médiale associée au diabète, ce qui aurait pour effet de ralentir le développement de la rigidité artérielle et d'ainsi diminuer le risque cardiovasculaire associé à l'HSI. / Arterial stiffness contributes to the development of isolated systolic hypertension (ISH), the most prevalent form of hypertension in the elderly. Arterial stiffness, due in part to the calcification of large arteries, is accelerated by 15 years in diabetic patients. It is suggested that vascular calcification could be responsible for the resistance to anti-hypertensive agents in patients suffering from ISH, emphasizing the need of developing new therapies directly targeting vascular calcification. The matrix Gla protein (MGP) is a vitamin K-dependent secretory protein post-transtionnaly modified by the enzyme γ-glutamyl-carboxylase. This post-translational modification renders MGP active, i.e. able to inhibit vascular calcification (cMGP). Another enzyme, the vitamin K oxidoreductase (VKOR) is necessary to ensure the recycling of vitamin K from the epoxide to hydroquinone, the form used by the γ-carboxylase. Recent studies have shown that vascular calcification is associated with increased levels of under-carboxylated MGP (ucMGP), and vitamin K deficiency. However, the modulation of the expression or the activity of the enzymes involved in γ-carboxylation, as well as the impact of this modulation is currently unknown. The goal of this research project was to study the mechanisms involved in the accelerated development of arterial stiffness in diabetes due to increased vascular calcification of large arteries. In a rat model of type 1 diabetes with increased arterial stiffness, we demonstrated that aortic MGP γ-carboxylation was altered. In fact, the amount of active MGP was reduced in the arterial wall, coupled with a marked reduction of γ-carboxylase expression. However, neither VKOR expression nor activity was modified. This alteration of the γ-carboxylase was reproduced in an ex vivo model of hyperglycemia. In this model, vitamin K supplementation prevented the reduction of γ-carboxylase expression, whereas surprisingly, plasma levels of vitamin K were increased in diabetic rats compared to controls. The PKC signaling pathway has been identified as the pathway involved in the γ-carboxylase alteration. Our results provide multiple new research ideas. For instance, it would be important to study the effect of vitamin K supplementation in an animal model of diabetes-associated arterial stiffness, to gain insight into its impact on γ-carboxylase and MGP γ-carboxylation, and ultimately on vascular calcification. Moreover, it would be very interesting to determine the effect of molecules affecting the PKC pathway on vascular calcification in this model, which would allow for a better understanding of their therapeutic potential. Depending on the results of these experiments, we could have at our disposition new therapeutic options to prevent and treat vascular calcification, which would have the potential to slow down the acceleration of arterial stiffness in diabetic patients and reduce the cardiovascular risk associated with ISH.

La rigidité artérielle est considérée comme un facteur de risque important pour le développement du déclin cognitif. Toutefois, les effets précis de la rigidité artérielle sur le cerveau sont peu connus et, à ce jour, aucun modèle animal ne permet d’étudier l’effet isolé de ce facteur sur l’homéostasie cérébrale. Dans cette étude, nous avons développé un nouveau modèle de rigidité artérielle qui se base sur la calcification de l’artère carotide chez la souris. Au niveau artériel, ce modèle présente une fragmentation de l’élastine, une augmentation de la distribution du collagène et de l’épaisseur intima-média ainsi qu’une diminution de la compliance et de la distensibilité artérielles démontrant la rigidité artérielle. De plus, le modèle ne présente pas d’augmentation de pression artérielle ni de changement de rayon du lumen indiquant une absence d’hypoperfusion globale et d’anévrisme. Au niveau cérébral, les résultats montrent que la rigidité artérielle induit une augmentation de la pulsatilité du flux sanguin cérébral menant ainsi à une augmentation du stress oxydatif. Ce dernier induit une inflammation cérébrale, détectée par l’activation de la microglie et des astrocytes, induisant ultimement une neurodégénérescence. Ces effets sont surtout observés au niveau de l’hippocampe, la région cruciale pour la mémoire et la cognition. Ainsi, cette étude montre que la rigidité artérielle altère l’homéostasie cérébrale et mérite d’être considérée comme une cible potentielle dans la prévention et le traitement des dysfonctions cognitives chez les personnes âgées. / Arterial stiffness is considered as an important risk factor for the development of cognitive decline in the elderly population. However, its precise effects on the brain are unknown and, to date, no animal model allows to study the precise outcome of arterial stiffness on the brain homeostasis. In this study, we developed a new animal model of arterial stiffness based on the calcification of the carotid artery in mice. On the arterial level, this model shows a fragmentation of elastin, increased collagen distribution and intima-media thickness as well as decreased arterial compliance and distensibility, thus fulfilling the major arterial stiffness properties. In addition, this model does not a show an increase in blood pressure or change in arterial lumen radius indicating a lack of global hypoperfusion and aneurysm. Regarding the brain, the results show that arterial stiffness induces an increase in cerebral blood flow pulsatility leading to increased oxidative stress. Oxidative stress induces brain inflammation, detected by the activation of microglia and astrocytes, ultimately leading to neurodegeneration. These effects are particularly observed in the hippocampus, a crucial area for memory and cognition. Thus, this study shows that arterial stiffness alters brain homeostasis and therefore should be considered as a potential therapeutical target for the prevention and treatment of cognitive dysfunction in the elderly.

La zone côtière représente seulement une petite partie de la surface océanique, mais elle joue un rôle important dans le cycle du carbone. Pour contribuer à préciser ce rôle, l’objectif de cette thèse était d’étudier les flux de carbone, en immersion et en émersion, des communautés benthiques intertidales vivant sur les estrans rocheux. La respiration et la calcification des principales espèces macrozoobenthiques ont été mesurées en laboratoire pour d’estimer les différentes adaptations métaboliques liées à une vie en milieu intertidal. En complément, les flux globaux de carbone des communautés ont été quantifiés aux interfaces air-sédiment et eau-sédiment grâce à des mesures in situ. D’une manière générale, la respiration de la communauté prévaut sur la production primaire, en conséquence les estrans rocheux semi-battus peuvent être considérés comme hétérotrophes. Grâce aux mesures de respiration en laboratoire et aux comptages d’espèces effectués sur les côtes rocheuses bretonnes, nous avons pu estimer la contribution du macrozoobenthos aux flux de carbone à une échelle régionale. La comparaison entre les résultats in situ et les études en laboratoire à permis de valider nos méthodes. / Coastal zone represents only a small part of ocean surface, but play a major role in carbon cycling. Ro help clarify this role; this thesis aimed to study carbon fluxes of intertidal benthic rocky shore communities during immersion and emersion. Respiration and calcification measurements of principal macrozoobenthic species were performed in the laboratory in order to evaluate their different metabolic adaptation to intertidal conditions. In addition, community carbon fluxes were quantified in situ at the air-sediment and water-sediment interfaces. Community respiration generally prevails on primary production indicating that semi-exposed intertidal rocky shore communities could be considered as heterotrophic. The contribution of macrozoobenthic organisms to carbon fluxes was estimated on a regional scale through respiration and calcification rates measured in the laboratory and species abundances recorded in Brittany (France) exposed rocky shores. The comparison between in situ and laboratory studies allowed our methods validation.

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'insuffisance rénale chronique (IRC) demeure un problème de santé publique du fait de l'augmentation de sa prévalence. Malgré l'amélioration de la prise en charge, le taux de mortalité reste plus élevé comparé à la population générale. Parmi les causes de décès, les maladies cardiovasculaires, d'origine multifactorielle (élargissement et hypertrophie des artères, athérosclérose, calcifications vasculaires et valvulaires) sont au premier plan. A côté des facteurs de risque classiques, des facteurs non traditionnels, liés aux perturbations métaboliques de l'IRC, ont été mis en évidence, comme l'inflammation, la malnutrition, le stress oxydant, les anomalies du métabolisme minéralo-osseux. La meilleure connaissance de la physiopathologie de la vasculopathie de l'IRC permet d'émerger de nouveaux biomarqueurs pour stratifier le risque cardiovasculaire chez l'IRC.OBJECTIFS-METHODOLOGIE GENERALE : Nous avons réalisé une approche biochimique pour explorer trois composantes du risque cardiovasculaire chez l'IRC : stress oxydant, perturbations qualitatives des HDL (high-density lipoprotein) et métabolisme minéralo-osseux.RESULTATS : Dans une première publication la production d'anion superoxyde a été évaluée, via une méthode de chemoluminescence, en fonction du stade de l'IRC. Alors que la surproduction de formes réactives de l'oxygène est bien connue au stade 5d et peut être liée à la procédure dialytique, il existe peu de données aux stades précoces. Notre étude a porté sur 136 patients IRC non dialysés des stades 1à 5. Les résultats montrent que la production de FRO est assurée aux stades 4 et 5. Un bas débit de filtration glomérulaire (MDRD<30ml/min/1.73m2), l'inflammation (fibrinogène >3.7g/l) et des taux anormaux d' HDL (<1.42mM et >1.75mM) apparaissent comme les principaux déterminants du stress oxydant chez l'IRC non dialysé.Alors que dans la population générale, un taux bas de HDL est reconnu comme un facteur de risque important, nous avons montré (publication 1) que des taux anormaux de HDL, bas comme hauts, étaient indépendamment associés au stress oxydant chez les sujets IRC. Dans une deuxième publication, nous avons précisé la composition des HDL en se basant sur d'éventuelles modifications qualitatives des protéines associées à la structure des lipoprotéines. Une étude protéomique a été réalisée chez 7 patients hémodialysés versus 7 sujets sains. Nous avons retrouvé 40 protéines exprimées différemment sur les 122 identifiées, dont l'apoCII, l'apoCIII qui sont significativement augmentées et la transferrine abaissée. Ces protéines interviennent dans de nombreuses fonctions comme la réponse inflammatoire, l'activation du complément, la régulation de l'oxydation des lipoprotéines, l'homéostasie des cations.Dans une troisième publication, l'épuration du FGF23, phosphatonine impliquée dans les anomalies du métabolisme minéralo-osseux, été étudiée chez l'hémodialysé chronique en fonction de la techniques de dialyse (hémodialyse (HD) high flux versus hémodiafiltration on line (OL-HDF)). Notre étude a porté sur 53 patients dans le groupe HD et 32 patients dans le groupe OL-HDF. Dans les deux groupes le taux de FGF23 en post-dialyse est significativement plus bas qu'en pré-dialyse. Cependant, le taux de réduction, la clairance et le KT/V du FGF23 sont significativement plus bas dans le groupe OL-HDF.CONCLUSION-PERSPECTIVES : Chez l'IRC, avec l'appariation de facteurs de risque non traditionnels, de nouveaux biomarqueurs ont émergés dans la stratification du risque cardio-vasculaire. Ces biomarqueurs peuvent devenir des bioacteurs et représenter de nouvelles cibles d'action et de prévention de l'atteinte cardio-vasculaire chez l'IRC. La complexité des mécanismes physiopathologiques impliqués, nous incite à proposer des approches multimarqueurs. Actuellement des études biocliniques se poursuivent en mettant en place des cohortes régionales de patients aux stades 1 à 5 et de patients incidents en dialyse. / BACKGROUND: Chronic kidney disease (CKD) is a public health problem because of its increasing prevalence. Despite care improvements, the mortality rate remains higher compared to general population. Among causes of death, cardiovascular diseases with multifactorial origins (enlargement and hypertrophy of arteries, atherosclerosis, vascular and valvular calcifications) are in the foreground. Besides the traditional risk factors, non-traditional factors associated with metabolic disorders in CKD were bring out, such as inflammation, malnutrition, oxidative stress, mineral and bone disorder. A better knowledge of vasculopathy physiopathology in CKD allows the emergence of new biomarkers to stratify cardiovascular risk in CKD.AIMS-METHODOLOGY: We performed a biochemical approach to explore three components of cardiovascular risk in CKD: oxidative stress, qualitative alterations of HDL (high-density lipoprotein) and mineral and bone disorder.RESULTS: In a first publication, the superoxide anion production, according to the stage of CKD, was assessed using a chemiluminescence method. While the overproduction of reactive oxygen species is well known at the 5d stage of CKD and may be related to the dialysis procedure, there are few data in the early stages. Our study included 136 non-dialysis patients at stages 1 to 5 of CKD. Results showed an enhanced superoxide production at the pre-dialysis phase, stages 4 and 5 of CKD. Reduced glomerular filtration rate (MDRD <30 ml / min / 1.73m2), inflammation (fibrinogène≥3.7g / l) and abnormal levels of HDL (<1.42mM and ≥1.75mM) appears as main determinants of oxidative stress in non-dialysis CKD patients.While in general population, a low HDL rate is recognized as an important risk factor, we showed (publication 1) that abnormal levels of HDL, low as high, were independently associated with oxidative stress in CKD subjects. In a second publication, we have defined the HDL composition based on qualitative changes in the structure of proteins associated with lipoproteins. A proteomic study was performed in 7 patients on hemodialysis versus 7 healthy subjects. We found 40 proteins differently expressed on the 122 identified, including apoCII, apoCIII which are significantly increased and transferrin lowered. These proteins are involved in many functions such as inflammatory response, complement activation, regulation of lipoprotein oxidation and homeostasis cations. In a third publication, the removal of FGF23, phosphatonin involved in mineral and bone metabolism, was studied in chronic hemodialysis according to the dialysis techniques (high flux hemodialysis (HD) versus on line hemodiafiltration (OL- HDF)). Our study included 53 patients in the HD group and 32 patients in the OL-HDF group. In both groups the rate of FGF23 in post-dialysis was significantly lower than in pre-dialysis. However, rate of reduction, clearance and KT / V of FGF23 were significantly lower in the OL-HDF group.CONCLUSION-PROSPECTS: In the IRC, with the appearance of non traditional risk-factors, new biomarkers have emerged in the stratification of cardiovascular risk. These biomarkers can become bioactors and represent novel targets of action and prevention in the cardiovascular disease in CKD. The complexity of the involved physiopatholological mechanisms, leads us to propose multimarkers approaches. Currently bioclinical studies continue with the constitution of regional cohorts of patients at stages 1 to 5 of CKD and incident dialysis.

Chez les patients souffrant d'insuffisance rénale chronique, les calcifications vasculaires représentent la première cause de mortalité. Elles résultent de la trans-différenciation des cellules musculaires lisses (CMLs) en cellules de type ostéoblastique et/ou chondrocytaire, en réponse à des cytokines inflammatoires ou à une hyperphosphatémie. Les CMLs forment alors des cristaux par l'activité de la phosphatase alcaline non-spécifique du tissu (TNAP). A la lumière de résultats récents, nous avons émis l'hypothèse que la TNAP module la trans différenciation des CMLs. Nos objectifs étaient donc de déterminer l'effet de la TNAP dans la trans-différenciation des CMLs, et d'étudier les mécanismes impliqués dans son induction, avec un intérêt particulier pour les microRNAs. Nous avons observé que l'ajout de phosphatase alcaline purifiée ou la surexpression de TNAP stimule l'expression de marqueurs chondrocytaires en culture de CMLs et de cellules souches mésenchymateuses. De plus, l'inhibition de la TNAP bloque la maturation de chondrocytes primaires. Nous excluons un rôle des cristaux formés par la TNAP, puisque l'ajout de cristaux seuls ou associés à une matrice collagénique n'a pas reproduit les effets de la TNAP. Nous suspectons que la TNAP agit en hydrolysant le pyrophosphate inorganique (PPi). En effet, c'est la TNAP qui hydrolyse le PPi en culture de CMLs et de chondrocytes, et le PPi mime les effets de l'inhibition de TNAP en culture de chondrocytes. Enfin, nous rapportons le profil de microRNA des artères cultivées en conditions hyperphosphatémiques. Ces résultats pourraient être particulièrement importants dans le développement de nouvelles approches thérapeutiques / In patients with chronic kidney disease (CKD), vascular calcification represents the main cause of mortality. Vascular calcification results from the trans-differentiation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) into cells similar to osteoblasts and/or chondrocytes, in response to inflammatory cytokines or hyperphosphatemia. Calcifying VSMCs form calcium phosphate crystals through the activity of tissue nonspecific alkaline phosphatase (TNAP). In light of recent findings, we hypothesized that TNAP also modulates VSMC trans-differentiation. Our objectives were therefore to determine the effect of TNAP activity on VSMC trans-differentiation, and secondly to investigate the molecular mechanisms involved in TNAP expression in aortas, with a particular interest in microRNAs. We first observed that addition of purified alkaline phosphatase or TNAP over-expression stimulates the expression of chondrocyte markers in culture of the mouse and rat VSMC lines, and of mesenchymal stem cells. Moreover, TNAP inhibition blocks the maturation of mouse primary chondrocytes and reduces mineralization. We exclude a role for crystals in TNAP effects, since addition of crystals alone or associated to a collagenous matrix fails to mimic TNAP effects. We rather suspect that TNAP acts through the hydrolysis of inorganic pyrophosphate (PPi). Indeed, PPi is hydrolyzed by TNAP in VSMCs and chondrocytes and addition of PPi mimics the effects of TNAP inhibition on chondrocyte maturation. Finally, we report microRNA signature of aortic explants treated under hyperphosphatemic conditions that induce vascular calcification. These results could be of particular importance in patients with CKD

La calcification vasculaire est l’accumulation de cristaux de calcium dans les vaisseaux sanguins à travers un processus pathologique qui ressemble à la formation de l’os ou du cartilage. Elle apparaît notamment chez les patients diabétiques ou atteints d’une insuffisance rénale chronique. La conséquence principale de la calcification vasculaire est la perte de l’élasticité qui est indispensable pour la fonction des larges artères, elle est de plus associée à la mortalité des patients hémodialysés. Les traitements contre la calcification vasculaire sont généralement limités à ceux qui corrigent les facteurs causatifs des problèmes de santé mais aucune intervention efficace, spécifique et ciblée n’est disponible. Par conséquence, une compréhension profonde des mécanismes moléculaires impliqués dans la calcification vasculaire est nécessaire dans le but de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques. La phospholipase D catalyse l’hydrolyse des phospholipides en acide phosphatidique et une tête polaire, elle est aussi impliquée dans différentes fonctions cellulaires et maladies. Il a été démontré qu’elle peut être activée par des facteurs impliqués dans l’ostéogenèse et par d’autres impliqués dans la calcification vasculaire. Ainsi, nous avons étudié le rôle de la phospholipase D dans la calcification vasculaire dans 3 modèles différents. Le premier est un modèle in-vitro de cellules musculaires lisses murines (lignée cellulaire MOVAS), elles sont cultivées en présence d’acide ascorbique et de β-glycérophosphate. Le deuxième est un modèle ex-vivo d’explants d’aortes cultivés en présence de fortes concentrations de phosphate et le troisième est un modèle in-vivo d’insuffisance rénale chronique produite chez des rats. Dans ce dernier modèle, la calcification vasculaire est induite par un régime riche en phosphore et en calcium et par des injections de vitamine D active. La calcification dans ces trois modèles a été suivie par l’analyse de la minéralisation en dosant les dépôts de calcium, de l’activité phosphatase alcaline, et de l’expression de différents marqueurs ostéo-chondrocytaires. Une augmentation de l’expression génique de Pld1 a été observée dans les trois modèles, en particulier au cours des premières étapes de la calcification, et a été accompagnée d'une activité accrue de la phospholipase D dans les modèles in vitro et ex-vivo. L’inhibition de l’activité phospholipase D dans ces deux modèles ou de la phospholipase D1 dans le modèle MOVAS a bloqué complètement la calcification. Par contre, l’inhibition spécifique de la phospholipase D2 n’a pas montré des effets significatifs. Deux voies par lesquelles la phospholipase D peut être activée ont été testées, la voie de la protéine kinase C et la voie de la sphingosine-1-phosphate. Ces deux voies métaboliques se sont révélées être impliquées dans le processus de calcification mais pas forcément dans l’activation de la phospholipase D au cours de ce processus. Des résultats préliminaires ont montré que la phospholipase D pourrait agir après activation de la sphingosine kinase 2 dont l’activité s’est avérée nécessaire pour la calcification dans le modèle MOVAS. Des études supplémentaires sont nécessaires pour comprendre par quels mécanismes la phospholipase D est activée et comment elle agit. La phospholipase D pourrait être une nouvelle cible thérapeutique pour le traitement de la calcification vasculaire vu que son inhibition ne semble pas avoir des effets secondaires chez les patients / Vascular calcification is the accumulation of calcium phosphate crystals in blood vessels via a pathological process that resembles physiological bone or cartilage formation. Calcification in the medial layer is mainly seen in diabetic and chronic kidney disease patients. Its main consequence is the loss of elasticity which is indispensable for the function of large arteries. Accordingly, vascular medial calcification was significantly associated with mortality in hemodialysis patients. Vascular calcification treatments are limited to those that correct its causative health problems, but no efficient, specific and targeted interventions are available. Therefore, a deep understanding of its molecular mechanisms is needed to find novel therapeutic targets. Phospholipase D catalyses the hydrolysis of phospholipids into phosphatidic acid and a head group. It is implicated in different cellular functions and diseases. It was found to be activated by factors involved in osteogenesis and others involved in vascular calcification. Thus, we investigated its role in vascular calcification in 3 models: an in-vitro model of murine smooth muscle cell line MOVAS cultured with ascorbic acid and β-glycerophosphate, an ex-vivo model of rat aortas cultured in high phosphate medium, and an in-vivo model of adenine-induced kidney disease in rats in which vascular calcification is induced by further administration of high phosphorus/calcium diet and active vitamin D injections. Calcification was detected in these models using different approaches including alkaline phosphatase activity, calcium dosage, and/or evaluation of osteo-chondrocytic markers expression. Pld1 expression was seen upregulated in all the three models, especially during early stages of calcification, and was accompanied with increased phospholipase D activity in the in-vitro and ex-vivo model. The inhibition of total phospholipase D activity in these two models, or that of phospholipase D1 in case of MOVAS model, abolished calcification. Phospholipase D2-specific inhibition did not induce significant effects. Two pathways by which phospholipase D can be activated were tested, protein kinase C and sphingosine 1-phosphate pathways, but they were found to be involved in calcification but not necessary for phospholipase D activation during this process. Alternatively, the preliminary results showed that PLD may be acting by activation of sphingosine kinase 2 whose activity was found necessary for calcification in the MOVAS model. Further investigations are needed to understand the mechanisms by which phospholipase D is activated and by which it is acting. Phospholipase D could be a novel target for vascular calcification especially that its inhibition in patients did not induce adverse health effects