Nous avons observé dans une cohorte de 259 patients atteints d’hypercholestérolémie familiale (HF) hétérozygote et de 208 témoins normolipidémiques que le type de mutation causant l’HF était associé à des changements significatifs dans la taille de la principale sous-population de particules LDL. Les patients porteurs d’une mutation récepteur-négatif présentaient un profil lipidique plus défavorable que les patients porteurs d’une mutation récepteur-défectif et que les témoins. Dans la même cohorte, nous avons associé l’HF avec la présence de plus petites particules HDL, qui sont plus rapidement éliminées de la circulation et qui ne peuvent alors plus assurer correctement leur rôle dans le transport inverse du cholestérol. Finalement, nous avons associé l’HF avec des niveaux élevés de résidus de chylomicrons. Les résidus de chylomicrons participent au développement de l’athérosclérose, tout comme les LDL. De plus, ces résultats soulignent le rôle du récepteur des LDL dans la clairance de ces résidus de la circulation chez l’humain. Dans un second volet, nous avons examiné le métabolisme de l’apoprotéine (apo) B-48 dans le diabète de type 2 (DM2). Nous avons observé que les patients atteints de DM2 présentaient des niveaux élevés d’apoB-48 en circulation, dus à une production intestinale élevée et à un catabolisme ralenti. Nous avons par la suite examiné l’effet d’un traitement au fénofibrate ou à l’atorvastatine sur la cinétique de l’apoB-100 et de l’apoB-48 et sur l’inflammation, le stress oxydatif et l’adhésion monocytaire dans le DM2. L’atorvastatine et le fénofibrate ont été également efficaces pour réduire les triglycérides plasmatiques. L’atorvastatine a principalement augmenté le catabolisme des VLDL et des IDL en augmentant le catabolisme via les récepteurs cellulaires, alors que le fénofibrate a principalement augmenté le catabolisme des VLDL, des IDL et des chylomicrons en augmentant la lipolyse. L’atorvastatine a réduit les niveaux d’apoB-48 en diminuant la production intestinale. L’atorvastatine a été efficace pour réduire l’inflammation, le stress oxydatif et l’adhésion monocytaire dans le DM2, alors que le fénofibrate n’a été efficace que pour réduire un seul marqueur d’adhésion monocytaire. Par contre, le fénofibrate a été associé à une augmentation de cholestérol-LDL et de la phospholipase A2-IIA. / We observed in a group of 259 patients with heterozygous familial hypercholesterolemia (FH) and 208 normolipidemic controls that the type of mutation causing FH was associated with changes in the LDL peak particle diameter. Patients carrying a negative-receptor mutation displayed a more deteriorated profile than patients carrying a defective-receptor mutation and than controls. In the same group, we observed that FH was associated to smaller HDL particles, which are more rapidly cleared from circulation and can no longer correctly participate to the reverse cholesterol transport pathway. Finally, we observed that FH is associated to increased fasting levels of chylomicron remnants, which participate to atherosclerosis development, in the same way as LDL do. Moreover, these results underline the role of the LDL receptor in these remnants catabolism. In the second part of the work presented, we examined the metabolism of apoprotein (apo) B-48 in type 2 diabetes mellitus (DM2). We observed that patients with DM2 had increased apoB-48 levels, due to marked increased intestinal production and decreased catabolism. We also observed the effects of a treatment with fenofibrate or atorvastatine on apoB-48 and apoB-100 kinetics and on inflammation, oxidative stress and monocytes adhesion in DM2. Atorvastatin and fenofibrate were equally effective to lower plasma triglyceride levels. Atorvastatin increased VLDL and IDL catabolism by increasing receptor-mediated catabolism while fenofibrate increased VLDL, IDL and chylomicrons catabolism by increasing lipolysis. Atorvastatin decreased apoB-48 levels by decreasing production. Atorvastatin was potent to reduce inflammation, oxidative stress and monocyte adhesion while fenofibrate was potent to reduce only one monocytes adhesion marker. However, fenofibrate increased LDL-C and phospholipase A2-IIA levels.

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde, et la maladie coronaire est responsable de la majorité de ces décès. L’infarctus du myocarde et l’AVC sont principalement causés par la rupture de plaques d’athérome vulnérables. Malgré les récentes avancées dans la prise en charge des patients, aucun outil non invasif n’est actuellement disponible en pratique clinique pour le diagnostic de ces lésions. Le laboratoire UMR_S1039 Radiopharmaceutiques Biocliniques a développé un agent d’imagerie innovant ciblant la molécule d’adhésion cellulaire VCAM-1, impliquée dans le processus inflammatoire qui caractérise les plaques vulnérables. 99mTc-cAbVCAM1-5 appartient à une nouvelle classe de radiotraceurs dérivés d’anticorps de camélidés possédant uniquement une chaine lourde dont le domaine variable est appelé nanobody. Les lésions athéromateuses aortiques ont été visualisées avec succès par imagerie non invasive (SPECT) chez un modèle de souris déficient pour le gène ApoE. L’objectif de ma thèse a été double : finaliser la caractérisation préclinique de cAbVCAM1-5 et transférer ce radiotraceur vers la clinique. Dans un premier temps, la sensibilité de 99mTc-cAbVCAM1-5 a été démontrée avec succès par l’utilisation de thérapies de référence (statine, ézétimibe). Ces résultats prometteurs nous ont permis d’évaluer le potentiel effet anti-athérogène de nouveaux agents thérapeutiques et d’initier le transfert en clinique de cet agent d’imagerie. cAbVCAM1-5 et l’intermédiaire de réaction utilisé pour son radiomarquage ont été produits selon les bonnes pratiques de fabrication (BPF). Ces deux produits ont été évalués et validés. De plus la méthode de radiomarquage a été optimisée dans la perspective de son transfert vers la clinique. L’étude de toxicité étendue à dose unique est en cours. A l’issue de cette thèse, le laboratoire INSERM U1039 dispose donc de tous les éléments nécessaires pour une demande d’autorisation de phase clinique I/IIa. / Cardiovascular diseases (CVD) are the leading causes of death worldwide, and Coronary Artery Disease (CAD) is responsible for the majority of CVD deaths. Myocardial infarction and stroke are mainly caused by the rupture of vulnerable atherosclerotic plaques. Despite recent advances in treatment and detection of CAD, no non-invasive tool is currently available for the diagnosis of vulnerable plaques. The laboratory UMR_S1039 Radiopharmaceutiques Biocliniques has recently developed a new radiotracer (99mTc-cAbVCAM1-5) targeted to the inflammatory marker Vascular Cell Adhesion Molecule 1 (VCAM-1) expressed in vulnerable plaques. 99mTc-cAbVCAM1-5 belongs to a new class of radiotracers derived from single domain antibodies (sdAb), or nanobodies, that are composed of the single variable domain of the heavy chain antibodies of camelidae. Aortic plaques have been successfully visualized noninvasively by SPECT in an Apolipoprotein E (ApoE) deficient mouse model of atherosclerosis. The objectives of my thesis were to complete the preclinical characterization of cAbVCAM1-5 and to transfer this innovative tool to the clinic. The sensitivity of 99mTc-cAbVCAM1-5 imaging has been successfully demonstrated using gold standard therapies (statin, ezetimibe). Those good results allowed us to employ this imaging agent for the evaluation of new therapeutics and to initiate the clinical translation of cAbVCAM1-5. The productions of cAbVCAM1-5 and of the tricarbonyl employed for its radiolabeling have been performed according to good manufacturing practices (GMP). Both products have been evaluated and validated. Furthermore, the radiolabeling method has been optimized to facilitate its clinical transfer. Single dose toxicity study is currently ongoing. At the end of this PhD fellowship, the U1039 Laboratory therefore possesses all required products and knowledge for the onset of a first in human clinical trial.

La rupture de la plaque d'athérome carotidienne est la première cause des infarctus cérébraux. Pour prévenir ces accidents, l'endartérectomie carotidienne est le traitement le plus utilisé. La vulnérabilité de la plaque est en relation avec les efforts que le sang applique sur la plaque. Ces actions sont différentes suivant les propriétés constitutives, mécaniques et géométriques de la plaque. Plusieurs auteurs ont développé des modèles numériques de la plaque d'athérome carotidienne à partir desquels une analyse mécanique a permis de caractériser les déformations et les contraintes en lien avec la rupture de la plaque. Néanmoins, les caractéristiques d'une plaque vulnérable sont encore mal connues. Dans ce manuscrit, un modèle numérique de plaque d'athérome carotidienne est développé en interaction fluide-structure dans le but mieux comprendre comment les actions mécaniques du sang sur la plaque sont affectées par les propriétés mécaniques et géométriques de la plaque. Plusieurs résultats sont en concordance avec la littérature : la vulnérabilité de la plaque est associée à la sévérité de sténose et à l'épaisseur de la chape fibreuse. De plus une analyse de l'écoulement du sang, de la déformation de la plaque et des contraintes dans la plaque révèle que les effets de l'écoulement du sang sont amplifiés si la plaque est courte, si la pente en amont de sténose est raide ou si la morphologie de la plaque est irrégulière et asymétrique. Ces résultats offrent de nouvelles perspectives dans la compréhension de la vulnérabilité de la plaque.

La rupture de la plaque d'athérome carotidienne est la première cause des infarctus cérébraux. Pour prévenir ces accidents, l'endartérectomie carotidienne est le traitement le plus utilisé. La vulnérabilité de la plaque est en relation avec les efforts que le sang applique sur la plaque. Ces actions sont différentes suivant les propriétés constitutives, mécaniques et géométriques de la plaque. Plusieurs auteurs ont développé des modèles numériques de la plaque d'athérome carotidienne à partir desquels une analyse mécanique a permis de caractériser les déformations et les contraintes en lien avec la rupture de la plaque. Néanmoins, les caractéristiques d'une plaque vulnérable sont encore mal connues. Dans ce manuscrit, un modèle numérique de plaque d'athérome carotidienne est développé en interaction fluide-structure dans le but mieux comprendre comment les actions mécaniques du sang sur la plaque sont affectées par les propriétés mécaniques et géométriques de la plaque. Plusieurs résultats sont en concordance avec la littérature : la vulnérabilité de la plaque est associée à la sévérité de sténose et à l'épaisseur de la chape fibreuse. De plus une analyse de l'écoulement du sang, de la déformation de la plaque et des contraintes dans la plaque révèle que les effets de l'écoulement du sang sont amplifiés si la plaque est courte, si la pente en amont de sténose est raide ou si la morphologie de la plaque est irrégulière et asymétrique. Ces résultats offrent de nouvelles perspectives dans la compréhension de la vulnérabilité de la plaque. / The rupture of carotid atheromatous plaques is the major cause of cerebrovascular thromboembolic events such as strokes and ischemic attacks. To prevent this issue, carotid endarterectomy is the preferred treatment. The vulnerability of the plaque is related the mechanical action of the blood onto the plaque. This action is different according to the plaque morphology, the plaque constitution and the mechanical properties of the constituents. Several authors developed computational models to perform mechanical analyses for carotid atherosclerotic plaques and to identify critical mechanical descriptors as stresses or strains related to plaque rupture. But the question of which plaque characteristics affect the plaque rupture is not closely elucidated. In this manuscript a fluid structure interaction model is developed, questioning how the mechanical action of the blood onto an atheromatous plaque is affected by the mechanical and geometrical properties of the plaque. Many results are in agreement with the literature: the vulnerability of atheromatous plaques is related to the degree of severity of the endoluminal stenosis and the thickness of the fibrous cap. Moreover the resulting flow patterns, wall shear stresses, plaque deformations and stresses in the fibrous cap reveal that the effects of the blood flow are amplified if the plaque is short, if the slope upstream stenosis is steep or if the plaque morphology is irregular and asymmetric. These results offer new perspectives for understanding the vulnerability of plaques.