Les neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA) sont impliqués de manière critique dans diverses fonctions clés du cerveau, y compris les mouvements volontaires, la récompense, l'attention et l'apprentissage. La bonne spécification des neurones dopaminergique, ainsi que l’établissement des circuits dopaminergiques sont nécessaires à un bon fonctionnement du cerveau. Le dysfonctionnement des circuits dopaminergiques est lié au développement de troubles neuropsychiatriques, y compris le trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH), le trouble obsessionnel compulsif (TOC) et les troubles liés aux TOCs, comme le syndrome de Gilles de la Tourette. L’obtention d’un circuit dopaminergique fonctionnel dépend du développement des neurones dopaminergiques. Les facteurs de transcription Lmx1a et Lmx1b font partie de la famille des LIM à homeodomain et sont des déterminants précoces de l’avenir des neurones dopaminergique. Lmx1a/b sont essentiels pour chaque étape de la différenciation des progéniteurs de neurone dopaminergique. Il a été démontré précédemment que les souris Lmx1a/b cKO ont une activité locomotrice augmentée par rapport aux contrôles. Ici, une caractérisation approfondie des souris Lmx1a/b a révélé que ces souris avaient un comportement hyperactif, en lien avec le TDAH, et démontraient des symptômes du type TOC. Au niveau cellulaire, la perte de fonction de Lmx1a/b a induit une réduction de l’arborisation dendritique et de la fréquence des courants postsynaptiques excitateurs miniatures spontanés (mEPSCs) dans les neurones dopaminergiques. Le profil d'expression des gènes chez les souris Lmx1a / b cKO a révélé que Lmx1a/b contrôle l'expression de Slitrk2 et Slitrk5, deux membres de la famille des protéines Slit et Trk (Slitrk). Le gain et la perte de fonction de Slitrk2 et Slitrk5 dans des cultures de neurones dopaminergiques ont montré que Slitrk2 régule positivement et Slitrk5 régulent négativement la croissance dendritique. Également, le gain et la perte de fonction de Slitrk2 ont induit une variation de la densité des punctas synaptiques excitateurs (PSD95 et VGLUT). En conséquence, la perte de fonction de Slitrk2 a réduit la fréquence des mEPSCs, tandis que l'augmentation de l'expression de Slitrk2 a augmenté la fréquence des mEPSCs, sans changement d'amplitude ou dans la fréquence ou de l'amplitude des mIPSCs. Ces données suggèrent un rôle pour Slitrk2 dans la formation de synapses excitatrices fonctionnelles. À l'inverse, le gain et la perte de fonction de Slitrk5 ont induit une modification de la densité des punctas synaptiques inhibiteurs (géphyrine et VGAT). La perte d’expression de Slitrk5 a réduit la fréquence des mIPSCs tandis que l'augmentation de l'expression de Slitrk5 a augmenté la fréquence des mIPSCs, sans changement dans l'amplitude ou de la fréquence et de l'amplitude des mEPSCs. Ces données suggèrent un rôle pour Slitrk5 dans la formation de synapses fonctionnelles inhibitrices. Nous avons également étudié les conséquences sur le comportement de Slitrk2 et Slitrk5 dans les neurones mDA. Les souris, dans lesquelles Slitrk2 a été invalidé dans la VTA, démontrent un changement significatif dans l'activité locomotrice et montrent de l’hyperactivité. À l'inverse, les souris avec une expression réduite de Slitrk5 présentent une activité locomotrice réduite et un comportement analogue à un TOC. Ces changements de comportement peuvent être causés par une modification de l'activité des neurones dopaminergiques. L'inhibition chronique des neurones de la VTA, en utilisant une approche pharmacogénétique, pendant le développement postnatal à induit une activité motrice augmentée, similaire au TDAH, et un comportement analogue à un TOC. Ceci évoque certains aspects du comportement des souris Lmx1a/b cKO. Une inhibition aiguë a entraîné une diminution de l'activité locomotrice, alors que l'inhibition chronique chez des animaux plus âgés n'a eu aucun effet. Ensemble, ces résultats indiquent que Lmx1a/b, Slitrk2, et Slitrk5 sont des acteurs clés du développement des neurones dopaminergique et de la formation des synapses, ce qui peut avoir un impact sur le développement de TDAH et de TOC. / Midbrain dopaminergic (mDA) neurons are critically involved in various key functions of the brain, including voluntary movement, reward, attention, and learning. The proper specification of dopaminergic neurons, as well as the establishment of dopaminergic circuits are necessary to a good functioning of the brain. Dopaminergic circuitry dysfunctions are linked to the development of neuropsychiatric disorders, including attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), obsessive-compulsive disorder (OCD) and OCD-like disorders, such as Gilles de la Tourette’s syndrome. The LIM-homeodomain transcriptional factors Lmx1a and Lmx1b are early determinants of the dopaminergic fate and are essential for each step of mDA progenitor differentiation. Previously, it has been demonstrated that Lmx1a/b cKO mice show increased locomotor activity. Further characterization of Lmx1a/b cKO mice revealed that these mice had ADHD- and OCD-like behaviour. The loss of function of Lmx1a/b reduced dendritic morphology and frequency of spontaneous miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSCs) in mDA neurons. Gene expression profiling in Lmx1a/b cKO mice revealed that Lmx1a/b controls the expression of Slitrk2 and Slitrk5, two members of the Slit and Trk-like (Slitrk) protein family. Gain and loss of function of Slitrk2 and Slitrk5 in mDA neuron cultures showed that Slitrk2 positively regulates and Slitrk5 negatively regulate dendritic growth. Additionally, gain and loss of function of Slitrk2 induced a change in the density of excitatory synaptic puncta (PSD95 and VGLUT). Accordingly, Slitrk2 knockdown reduced the frequency of mEPSCs while increased Slitrk2 expression increased the frequency of mEPSCs, with no change in amplitude or in mIPSCs frequency or amplitude. These data suggest a role for Slitrk2 in the formation of functional excitatory synapses. Inversely, gain and loss of function of Slitrk5 induced a modification in the density of inhibitory synaptic puncta (gephyrin and VGAT). Slitrk5 knockdown reduced the frequency of mIPSCs while increased Slitrk5 expression increased the frequency of mIPSCs, with no change in amplitude or in mEPSCs frequency or amplitude. These data suggest a role for Slitrk5 in the formation of functional inhibitory synapses. We also investigated the consequences on behaviour of Slitrk2 and Slitrk5 reduced expression in mDA neurons. Mice, in which Slitrk2 was knocked down in the VTA, display significant change in locomotor activity and show ADHD. Inversely, mice with reduced expression of Slitrk5 exhibit lower activity and OCD-like behaviour. These behavioural changes might be caused by a change in mDA neuron firing activity. Chronic inhibition of mDA neurons during postnatal development using a pharmacogenetic approach induced ADHD and OCD-like behaviour and mimic some aspects of the Lmx1a/b cKO mice. Acute inhibition resulted in decreased locomotor activity, while chronic inhibition in older animals had no effect. Altogether, these results indicate that Lmx1a/b and Slitrk2/5 are key players of mDA neuron development and synapse formation, which may have an impact on ADHD and OCD-like disorders. / Résumé en espagnol

Le trouble déficitaire de l’attention/hyperactivité (TDA/H) est un trouble neurodéveloppemental dont les manifestations comportementales d’inattention, d’agitation et d’impulsivité ont largement été documentées dans la littérature. Il est désormais reconnu que ce trouble s’accompagne fréquemment d’atteintes cognitives, certaines ayant même été ciblées comme potentiels marqueurs du trouble qui pourraient être plus directement liés aux origines étiologiques et à l’expression du phénotype comportemental. De nombreuses limites méthodologiques compliquent toutefois la compréhension que les chercheurs et cliniciens se font du profil cognitif du TDA/H. De plus, très peu d’études ont jusqu’à présent documenté la trajectoire de développement cognitif dans le TDA/H, composante faisant pourtant partie intégrante de ce trouble développemental. De nombreuses questions demeurent à savoir comment évolue la cognition et si sa trajectoire évolutive peut être associée à des changements dans la symptomatologie clinique. La présente thèse a ainsi poursuivi quatre objectifs visant à 1) confirmer la présence d’atteintes au niveau de cinq fonctions ciblées comme potentiels marqueurs cognitifs du TDA/H (l’alerte, la vigilance, l’inhibition, la flexibilité et la mémoire de travail) en utilisant une méthodologie guidée par des modèles théoriques de la cognition, 2) examiner l’effet de l’âge sur l’expression de ces atteintes au travers du développement, soit de 6 à 22 ans, 3) documenter l’évolution de ces fonctions, sur une période de 8.74 ans, chez des participants présentant un TDA/H, et 4) vérifier la présence d’une association entre la trajectoire cognitive et de la symptomatologie clinique du trouble. Les résultats obtenus ont permis de démontrer que les participants avec un TDA/H présentent des performances cognitives plus faibles à des tâches mesurant l’alerte, la vigilance, l’inhibition et la flexibilité, alors que la performance en mémoire de travail serait pour sa part préservée. Ces différents marqueurs sont par ailleurs influencés de manière distincte par l’âge et poursuivent des trajectoires évolutives qui leur sont propres. La difficulté de flexibilité s’exprime ainsi spécifiquement chez les enfants avec un TDA/H et tend à se normaliser avec l’âge. L’atteinte de vigilance connaîtrait pour sa part une nette accentuation développementale à l’adolescence et aurait un fonctionnement pathologique chez les adolescents et jeunes adultes avec le trouble. L’inhibition et l’alerte seraient quant à elles moins sujettes aux effets développementaux, leur performance respective demeurant relativement stable dans le temps. Aucune association claire n’a été observée entre les trajectoires cognitives et l’évolution clinique des participants, suggérant que la réduction des symptômes comportementaux de TDA/H survenant chez certains individus à l’adolescence ne découle pas d’une amélioration du fonctionnement cognitif. Les résultats de la thèse permettent de proposer trois trajectoires cognitives du TDA/H et de soulever des hypothèses sur les facteurs pouvant leur être sous-jacents ainsi que leurs liens avec les manifestations cliniques du trouble. Ils fournissent également des pistes méthodologiques et cliniques intéressantes pour les chercheurs et cliniciens oeuvrant auprès de la clientèle avec un TDA/H. / Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is a neurodevelopmental disorder characterized by developmentally atypical levels of inattention, hyperactivity and impulsivity. Cognitive impairments are now recognized as an important component of the disorder, which could act as an intermediary between genotype and behavioural phenotype. However, methodological issues limit the conclusions that can be drawn regarding the cognitive profile of patients with ADHD. In addition, very few studies have investigated cognitive development in ADHD, although cognitive impairments are thought to be an important component of this developmental disorder. Many questions thus remain about cognitive evolution of ADHD and its association with changes in clinical symptomatology. To address these issues, four main objectives were pursued in the present thesis: 1) to confirm the presence of a dysfunction of five cognitive functions targeted as potential cognitive markers of ADHD (alertness, vigilance, inhibition, set shifting and working memory) using a methodology guided by theoretical models of cognition, 2) to examine the effect of age on the expression of these cognitive dysfunctions throughout development (6 to 22 years), 3) to document the prospective evolution of these cognitive functions in participants with ADHD over a period of 8.74 years, and 4) to verify the presence of an association between cognitive trajectories of the disorder and symptom evolution. Results have shown that participants with ADHD had lower performances of alertness, vigilance, inhibition and set shifting, while working memory seems to be preserved. These impairments were distinctively influenced by age and multiple cognitive trajectories were identified. Indeed, set shifting was found to be specifically impaired in children with ADHD and tended to normalize with age. Inversely, vigilance performance was found to decline with age, with an impairment that was specific to older participants with ADHD. The other processes, i.e. alertness, inhibition and working memory, were less prone to developmental effects and remained relatively stable over time. There was no clear association between cognitive trajectories and symptom evolution, suggesting that cognitive changes are unlikely to be causally involved in the course of symptoms. The results of the thesis lead to propose three cognitive trajectories of ADHD and to discuss the factors underlying them, as well as their relationship with the clinical manifestations of the disorder. They also have methodological and clinical implications for scientists and clinicians working with clients with ADHD.

Le syndrome métabolique (SM) est associé avec une augmentation du risque de survenue d’évènements cardiovasculaires et plus particulièrement d’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (ICFEp). L’ICFEp représente environ 50% des IC totales, cependant, à ce jour, aucun traitement n’a permis de diminuer significativement la mortalité. L’ICFEp associée au SM, bien que d’origine multifactorielle, est caractérisée par une activation du système endothélinergique, une surexpression du récepteur minéralocorticoïde ainsi qu’une dysfonction mitochondriale participant à l’établissement et au maintien de la pathologie. Nous avons évalué dans trois études distinctes les effets à court-terme (1 semaine) et long-terme (3 mois) de trois médicaments ciblant ces systèmes biologiques, sur les dysfonctions cardiovasculaires observées dans un modèle d’ICFEp associée au SM, le rat Zucker fa/fa. Ainsi nous avons utilisé un antagoniste des récepteurs de l’endothéline, le macitentan, un antagoniste du récepteur minéralocorticoide, la finérénone, ainsi que d’une molécule diminuant la dysfonction mitochondriale, l’iméglimine. Dans les trois études à court-terme nous avons retrouvé une amélioration de la dysfonction diastolique, une augmentation de la perfusion cardiaque ainsi qu’une restauration de la relaxation coronaire endothélium dépendante. Ces améliorations étaient associées à une diminution de la production d’espèces réactives de l’oxygène au niveau du ventricule gauche. Dans les trois études à long-terme nous avons obtenus les mêmes résultats sur les fonctions vasculaire et cardiaque avec au niveau structurel une diminution du collagène interstitiel cardiaque. La production d’espèces réactives de l’oxygène était également diminuée avec les trois traitements Cette étude montre que, dans un modèle d’ICFEp associée au SM, le blocage des récepteurs de l’endothéline ou du récepteur minéralocorticoide, ou la prévention de la dysfonction mitochondriale permettent d’améliorer les dysfonctions cardiaque et vasculaire probablement via une diminution du stress oxydant / Metabolic Syndrome (MS) is associated with an increase in cardiovascular adverse events and specifically with heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF). HFpEF represents up to 50% of HF however, no treatment effective on mortality has been yet identified. MS related-HFpEF is a multifactorial syndrome in which an increase in endothelin signaling, in mineralocorticoid receptor activation as well as mitochondria dysfunction is found and participate to the pathology. The present goal of the thesis was to evaluate in three different projects the effects of short- (1 week) and long-term (3 months) treatments, each targeting one of these biological systems, on cardiovascular dysfunction observed in a rat model of MS associated HFpEF. We have chosen the endothelin receptors antagonist macitentan, the mineralocorticoid receptor antagonist finerenone and the new glucose-lowering agent imeglimin. Our results clearly show after the short-term studies an improvement in diastolic dysfunction, an increase in myocardial perfusion as well as restoration of endothelium-dependent coronary relaxation with the 3 treatments. All these improvements were associated with a decrease in left ventricular (LV) reactive oxygen species production (ROS). We obtained the same results after the long-term studies with a decrease in LV interstitial collagen deposition. ROS production was also decreased with the 3 components. This study clearly shows that in a rat model of MS related-HFpEF, blocking endothelin receptors or mineralocorticoid receptors as well as preventing mitochondrial dysfunction is associated with an improvement in cardiac and vascular dysfunctions. These improvements probably involve, among other mechanisms, a decrease in oxidative stress.

L’hypoalbuminémie est une trouvaille fréquente chez le patient brulé mais sa relation avec la morbidité et mortalité n’a pas été bien établie. Objectif : Déterminer si l’hypoalbuminémie dans les premières 24 heures suivant l’admission est associée avec la dysfonction d’organes (mesurée avec le score SOFA) chez les patients présentant des brûlures graves. Méthodologie : Nous avons révisé les dossiers médicaux des patients adultes avec de brûlures de 20% ou plus de surface corporelle admis pendant les premières 24 heures à l’unité de grands brulés du CHUM entre les années 2008 et 2009. Nous avons utilisé un modèle de régression linéaire multivariée pour déterminer si l’hypoalbuminémie était un prédicteur indépendant de la dysfonction d’organes. Résultats : 56 sujets ont été analysés. L’analyse de régression linéaire multiple a montré qu’en contrôlant pour l’âge, le sexe, la surface corporelle brûlée et les brûlures par inhalation, l’hypoalbuminémie pendant les premières 24 heures suivant l’admission est un prédicteur indépendant de la dysfonction d’organes. Une concentration d’albumine ≤30g/L est aussi associée à une augmentation de la dysfonction d’organes [score SOFA au jour 0 (p = 0.005), jour 1 (p = 0.005), moyenne de la première semaine (p = 0.004)], mais n’est pas associée avec la mortalité (p = 0.061). Conclusions : L’hypoalbuminémie est associée avec la dysfonction d’organes chez les patients brulés. À la différence de facteurs non modifiables comme l’âge, le sexe, la surface corporelle brûlée et la présence de brûlures par inhalation, la correction de l’hypoalbuminémie peut être un objectif intéressant pour un futur essai clinique. / Hypoalbuminemia is a common finding in burn patients, but its association with increased morbidity and mortality has not been well established. Objective: We have assessed if hypoalbuminemia in the first 24 hours of admission is associated with organ dysfunction in patients with severe burns. Methods: For a two year period (2008-2009), we reviewed the chart of burn adult patients with a total body surface area ≥ 20% admitted in our unit in the first 24 hours following the burn injury. A multiple linear regression analysis was conducted to assess hypoalbuminemia as an independent predictor of organ dysfunction. Results: 56 patients were analyzed. Multiple linear regression analysis showed that hypoalbuminemia in the first 24 hours of admission was an independent predictor of organ dysfunction. Serum albumin concentration ≤ 30 g/L was associated with a two-fold increased in organ dysfunction [SOFA scores at day 0 (p = 0.005), day 1 (p = 0.005) and first week mean values (p = 0.004), but not with mortality (p = 0.061). Conclusion: Hypoalbuminemia is associated with organ dysfunction in burn patients. Unlike unmodifiable predictors such as age, burn surface and inhalation burn, correction of hypoalbuminemia might represent a goal for a future trial in burn patients.

L’augmentation de l’obésité durant les dernières décennies expose la population à un risque accru de problèmes métaboliques et des maladies cardiovasculaires. Ce travail étudiait, d’une part, l’association de l’obésité avec la dysfonction diastolique et la rigidité artérielle aortique vingt ans plus tard chez des adultes initialement en bonne santé. Cette étude montrait que l’obésité générale mesurée par l’indice de masse corporelle et l’adiposité abdominale mesurée par le tour de taille étaient associées positivement à la dysfonction diastolique. Mais elles semblaient jouer un rôle protecteur sur la rigidité artérielle. Le ratio “tour de taille/indice de masse corporelle” semblait mieux isoler l’adiposité abdominale/viscérale de l’obésité générale, et était associé positivement à la rigidité artérielle. Il permettrait de montrer un rôle néfaste à long terme de l’adiposité abdominale/viscérale sur la rigidité artérielle même quand le poids est normal. La présence combinée de l’obésité abdominale (mesurée par le tour de taille) et d’un taux plus élevé de triglycérides était associée à un risque élevé de dysfonction diastolique. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés aux individus ayant déjà une hypertension artérielle. Ce travail montrait que, parmi les sujets ayant une hypertension, ceux ayant une hypertension non-diagnostiquée avaient un profil spécifique (plus souvent de sexe masculin, un tour de taille moins élevé, et moins souvent de maladies cardiovasculaires/diabète, antécédents familiaux d’hypertension et consultations de soins primaires moins fréquents). La présence concomitante d’un nombre élevé de ces critères renforçait fortement l’absence de primo-diagnostic. Nos résultats peuvent aider dans l’identification précoce des sujets à risque, la prévention et le management thérapeutique / Worldwide increasing obesity over the last decades expose the population to an increased risk of metabolic perturbations and cardiovascular diseases. This research investigated first the association of obesity with diastolic dysfunction and aortic stiffness observed 20 years later in initially healthy adults. General obesity measured with body mass index and abdominal adiposity measured with waist circumference were positively associated with diastolic dysfunction. But, these anthropometric parameters played a protective role in aortic stiffness. The ratio “waist circumference / body mass index” appeared to better isolate abdominal adiposity from general obesity and was then positively associated with aortic stiffness. It allowed to evidence a harmful role of abdominal adiposity in aortic stiffness, even in subjects with normal body weight. The presence of abdominal adiposity (measured with waist circumference) combined with an elevated level of triglycerides was associated with a higher risk of diastolic dysfunction. In the second part, our research focused on hypertensive individuals. It showed that among hypertensive subjects, those having undiagnosed-hypertension had specific features (being more often male, having less elevated waist circumference, and having fewer cardiovascular diseases/diabetes, familial hypertension history, and primary care uses). The concomitant presence of a higher number of these criteria appeared to strongly reinforce the absence of diagnosis. Our findings may help to early identify subjects at risk, and to establish prevention and therapeutic management

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie grave caractérisée par une obstruction progressive des petites artères pulmonaires, conduisant à une augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires (RVP) et à terme à une défaillance cardiaque droite et au décès du patient. La vasoconstriction, le remodelage vasculaire pulmonaire, la thrombose in situ et la dysfonction endothéliale sont autant de facteurs qui contribuent au développement et à la progression de la maladie. Ces travaux de doctorat ont visé à préciser et mieux comprendre le phénotype anormal de la cellule endothéliale (CE) pulmonaire de patients HTAP afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques adéquates pour corriger et restaurer la dysfonction endothéliale associée à l’hypertension pulmonaire. Plusieurs perturbations fonctionnelles liées à des anomalies moléculaires ont pu être identifiées. Les CE HTAPi sont caractérisées par une prolifération, une migration, une survie et une réponse excessive à différents facteurs de croissance : PDGF, EGF, et FGF2. Parmi les anomalies moléculaires à l’origine de ces perturbations fonctionnelles, nous avons retrouvé une production et une libération anormale de FGF2, de MMP2, de MIF, d’IL-6 et de MCP-1, mais aussi une activité constitutive de la MAPK, une surexpression des facteurs anti-apoptotiques BCL2 et BCL-xL, de FGFR2, de p130cas et de CD74. Cette meilleure compréhension de la CE-HTAPi a déjà permis d’identifier plusieurs cibles qui pourraient être évaluées et à aussi permis de soulever un certain nombre de questions qui requiert des études plus poussées. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a severe disease characterized by progressive obstruction of small pulmonary arteries, leading to a progressive increase in pulmonary vascular resistance and to right heart failure and death. Vasoconstriction, pulmonary vascular remodeling, in situ thrombosis and endothelial dysfunction are all factors that contribute to the development and progression of the disease. These work aimed to clarify and better understand the abnormal phenotype of the pulmonary endothelial cell (P-EC) of PAH patients to identify new therapeutic targets to correct and restore the endothelial dysfunction associated with pulmonary hypertension. Several functional disturbances related to molecular abnormalities have been identified. The IPAH-P-EC is characterized by proliferation, migration, survival and an excessive response to various growth factors: PDGF, EGF, and FGF2. Among the molecular abnormalities responsible for these functional disturbances, we found an abnormal production and release of FGF2, MMP2, MIF, IL-6 and MCP-1, but also a constitutive activity of MAPK, overexpression of anti-apoptotic factors BCL2 and BCL-xL, of FGFR2, of p130Cas and CD74. This better understanding of the EC-IPAH has already identified several targets that could be evaluated and also helped raise a number of issues requiring further study.

L’hypertension pulmonaire (HP) est définie par une élévation de la pression artérielle pulmonaire moyenne (PAPm) au-delà de 25 mm de mercure (Hg) au repos en raison de l’augmentation progressive et soutenue des résistances vasculaires pulmonaires, menant à l'insuffisance cardiaque droite. La dysfonction endothéliale pulmonaire associée à l'HTAP est maintenant considérée comme un mécanisme pathogénique clé qui pourrait être préjudiciable à la fois pour la susceptibilité et le développement du remodelage vasculaire pulmonaire. Au niveau des cellules endothéliales (CE), la fixation du facteur inhibiteur de la migration des macrophages (MIF), un des plus anciens médiateurs immunologiques connus, sur le CD74 va initier une cascade de signalisation intracellulaire clef pour la prolifération, la survie cellulaire et la production de différents facteurs inflammatoires. C’est pourquoi, ces travaux de doctorat ont visés à : 1) Etudier l’importance de la voie MIF/CD74 dans l'acquisition/maintien d’un phénotype pro-inflammatoire des CE pulmonaires dans l'HTAP ; 2) Tester l’efficacité de nouveaux antagonistes de MIF, synthétisés et brevetés par la société MIFCARE, contre ce phénotype endothélial et le développement d’HP expérimentales.Nos données mettent en lumière le rôle critique de la voie MIF/CD74 pour le phénotype aberrant des CE pulmonaires HTAP et soulignent son importance comme nouvelle cible thérapeutique prometteuse pour lutter contre le remodelage vasculaire pulmonaire. Cette meilleure compréhension du rôle de la voie MIF/CD74 dans le phénotype endothélial aberrant, nous a permis l’identification d’une nouvelle molécule à forte affinité, administrable par voie orale, capable de ralentir la progression d’HP expérimentales (brevet européen en soumission). Cependant, des études plus poussées, en cours de réalisation, sont encore nécessaires avant de pouvoir transférer ces connaissances vers une utilisation clinique de ces nouveaux candidats « médicaments ». / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a severe progressive cardiopulmonary disorder characterized by vascular proliferation and remodeling of the small pulmonary arteries. These can lead to a progressive increase in pulmonary vascular resistance and ultimately to right ventricular failure and death. Pulmonary endothelial dysfunction and pro-inflammatory phenotype associated with PAH are now considered as a key pathogenic mechanism that could be detrimental to both the susceptibility and development of the pulmonary vascular remodeling.In pulmonary endothelial cells (EC), the binding of the immune mediator MIF (Macrophage Migration Inhibitory Factor), to its receptor CD74 initiates an intracellular signaling cascade leading to cell proliferation, cell survival and the secretion of various inflammatory mediators. Therefore, the present work seeks to: (1) Determine the importance of the MIF/CD74 signaling pathway in the acquisition of an abnormal pro-inflammatory EC phenotype in PAH; (2) Test the efficacies of MIF inhibitors, synthesized and patented by MIFCARE, on this abnormal pro-inflammatory EC phenotype and on the development of experimental pulmonary hypertension (PH).Our data highlight the critical role of the MIF/CD74 axis in the endothelial dysfunction and pro-inflammatory phenotype of pulmonary EC in PAH. In addition, our data emphasize its importance as a promising new therapeutic target to prevent the pulmonary vascular remodeling associated to this disorder. Furthermore, we were successful in identifying an agent from a novel class of MIF antagonists optimized for in vivo use that have the ability to partially reverse established PH in rats and to partially inhibit the pro-inflammatory EC phenotype observed in PAH.Collectively, we demonstrated the importance of the MIF/CD74 axis and that its inhibition with MIF antagonist agents could represent a promising strategy for the treatment of PAH (under patent). However, further studies are still needed before transferring this knowledge to clinical use of these new candidates.

L’insuffisance rénale chronique et la dysfonction chronique de l’allogreffe (DCA) sont associées à la fibrogenèse rénale, qui représente un enjeu majeur en santé publique et nécessite l’exploration de nouvelles cibles thérapeutiques. Dans ce contexte, nous avons étudié l’expression des gènes modulés au cours d’un modèle reconnu de fibrogenèse chez la souris (le modèle d’obstruction urétérale unilatéral, ou OUU). L'expression du gène codant pour le récepteur cannabinoïde apparait sept fois augmentée dans les reins pathologiques comparée à leurs contrôles internes. L’expression du récepteur est également significativement augmentée dans plusieurs types de néphropathies et au cours de la DCA chez l’homme. Le système cannabinoïde se compose de deux types de récepteurs, le type 1 (CB1) et le type 2 (CB2). Ceux-ci jouent des rôles opposés au cours de la fibrose hépatique, suggérant que l’inactivation de CB1 et l’activation de CB2 pourraient constituer une thérapeutique anti-fibrosante d’intérêt, indépendamment de leur implication dans le syndrome métabolique. Ainsi, nous avons montré pour la première fois que le blocage de CB1 par invalidation génétique ou par inhibition pharmacologique permet une réduction significative de la fibrose rénale induite par OUU. La potentialisation de cet effet par l’administration d’un agoniste sélectif de CB2 ne semble en revanche pas relevante, illustrant le rôle prédominant de CB1 dans ce modèle. L’étude du mécanisme réalisée in vitro sur des myofibroblastes primaires activés au TGF-β1 révèle une expression de CB1 augmentée, associée à une synthèse de collagènes significativement bloquée après un traitement par un antagoniste sélectif de CB1. Ceci suggère que l’effet anti-fibrosant dépendant de CB1 agit directement sur le myofibroblaste. Ainsi, nos travaux montrent pour la première fois l’effet anti-fibrosant de l’inactivation de CB1, avec une action directe sur la cellule effectrice de la fibrose, suggérant que CB1 représente une nouvelle cible thérapeutique et un médiateur majeur de la fibrose rénale. Son expression dans les néphropathies humaines des reins natifs présente une forte corrélation avec le taux de créatinine et pourrait constituer un nouveau biomarqueur d’atteinte rénale. / Chronic kidney disease, secondary to renal fibrogenesis, is a burden on public health. In the present study, we show that the cannabinoid 1 receptor (CB1) may be a new pathway in renal fibrogenesis, independently of its involvement in metabolic disease. We found that CB1 expression was highly expressed in kidney biopsies of patients suffering from IgA nephropathy, diabetes, and acute interstitial nephritis. We also used an experimental model of renal fibrosis, the unilateral ureteral-obstruction model, in mice. Both genetic and pharmacological invalidation of CB1 induced a profound reduction in renal fibrosis, showing its prominent role in renal fibrosis. Cannabinoid receptor 2 is also involved in renal fibrogenesis but does not potentialize the role of CB1. CB1 expression is drastically increased in myofibroblasts upon TGFß-1 stimulation. The decrease in renal fibrosis during CB1 invalidation is explained by a direct action on myofibroblasts: CB1 blockade reduced collagen expression in vitro. In addition, CB1 also modulates the macrophage infiltrate responsible for renal fibrosis in unilateral ureteral obstruction through a decrease in MCP1 synthesis, a major chemoattractant cytokine. Our study strongly suggests a major role for CB1 in the activation of myofibroblasts, which are the main effector cells in renal fibrogenesis, and suggests that CB1 may represent a major new target for treating chronic kidney disease.

L’endothélium est une barrière semi-perméable assurant le maintien de l’homéostasie vasculaire. C’est un régulateur clé du tonus vasculaire, des processus de coagulation et de fibrinolyse, et de l’inflammation. Sa dysfonction est à l’origine de nombreuses pathologies parmi lesquelles figurent les complications vasculaires liées au diabète, notamment les maladies cardiovasculaires, première cause de mortalité chez les patients diabétiques. Le stress oxydant associé aux produits avancés de glycation (AGEs), dont la formation est favorisée par l’hyperglycémie, constitue l’élément central de la dysfonction endothéliale. Ce stress correspond à un déséquilibre entre les défenses antioxydantes et les espèces prooxydantes cellulaires en faveur de ces dernières, et peut être d’origine mitochondriale. L’objectif de mon travail de thèse a été de déterminer les effets des AGEs dérivant de l’albumine (la protéine plasmatique la plus abondante) sur le fonctionnement des mitochondries de cellules endothéliales en culture, en parallèle à une analyse des mécanismes moléculaires impliqués dans le stress oxydant intracellulaire, et des fonctions endothéliales. L’étude mitochondriale s’est principalement axée sur la description des états respiratoires et a révélé des phénotypes associés aux AGEs, variant en fonction du modèle cellulaire endothélial et de la confluence. Par ailleurs, deux autres résultats phares issus de mes investigations correspondent à la mise en évidence de : 1) l’altération des propriétés antioxydantes de l’albumine, ainsi que l’acquisition d’un pouvoir pro-oxydant après glycoxydation ; 2) la contribution des mitochondries au stress oxydant, à travers une communication possible avec la NADPH oxydase, une enzyme produisant des anions superoxydes. Ce travail apporte ainsi un nouvel éclairage sur le déséquilibre redox observé chez les cellules endothéliales dans le cadre de la pathologie diabétique, en relation avec l’aspect mitochondrial. / The endothelium ensures the maintenance of vascular homeostasis. It is a fundamental regulator of vascular tone, coagulation, fibrinolysis, and inflammation. Its dysfunction mediates numerous pathologies, including, among others, diabetes vascular complications, particularly cardiovascular diseases, the major cause of mortality in diabetic patients.Oxidative stress related to advanced glycation end products (AGEs), whose formation is enhanced by hyperglycemia, represents the central element of endothelial dysfunction. This stress is defined as “an imbalance between oxidants and anti-oxidants in favor of the oxidants”, and can originate from mitochondria. The objective of my thesis was to determine the effects of AGEs derived from albumin (the most abundant protein in plasma) on mitochondria of cultured endothelial cells, in parallel to an analysis of the molecular mechanisms involved in intracellular oxidative stress, and endothelial functions.Mitochondrial exploration mainly focused on the description of the respiratory states and revealed AGEs-associated phenotypes, depending on endothelial cell model and cell confluence. Furthermore, two other key results from my investigations correspond to the highlighting of: 1) the alteration of albumin antioxidant properties, as well as the acquisition of a pro-oxidant capacity after glycoxidation processes; 2) the involvement of mitochondria in oxidative stress, through a potential communication with NADPH oxidase, an enzyme that produces superoxide anions.This work brings novel insights into the redox imbalance observed in endothelial cells during diabetes, in relation to the mitochondrial aspect.

Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.