Les microparticules (MPs) sont des fragments de la membrane plasmique libérés suite à une stimulation cellulaire ou apoptotique. Des études récentes ont montré que les MPs peuvent être impliquées dans la modulation de l'angiogenèse, un processus essentiel du système cardio-vasculaire pendant les états physiologiques et pathologiques. De plus, les MPs dérivées des cellules T humaines activées et apoptotiques sont porteuses du morphogène Sonic Hedgehog (Shh), lequel a aussi un rôle dans la formation des vaisseaux. En conséquence, l'objectif de cette étude est d'élucider l'implication des MPs porteuses de Shh (MPsShh+) sur les différentes étapes associées à l'angiogenèse. Dans les cellules endothéliales, les MPsShh+ provoquent la formation des structures capillaires. Également, les MPsShh+ sont capables de moduler la prolifération, l'adhésion et le niveau d'expression des ARNm des facteurs pro-angiogéniques dans les cellules endothéliales. De plus, l'inhibition de l'expression du récepteur de Shh, ou l'utilisation de la cyclopamine, un inhibiteur pharmacologique de Shh, restitue la capacité des MPsShh+ de former des capillaires et aussi diminue l'expression des facteurs pro-angiogéniques. Ensuite, nous avons évalué les effets des MPsShh+ sur la neovascularization post-ischémique en utilisant le modèle in vivo de la ligature de l'artère fémorale chez la souris. Une meilleure récupération du flux sanguin est observée chez les souris traitées avec les MPsShh+ par rapport aux témoins. Dans le muscle squelettique, les MPsShh+ augmentent l'expression de la eNOS et diminuent celle de la caveoline-1. L'inhibition pharmacologique de la voie Shh prévient l'amélioration du flux sanguin et les effets induits sur l'expression de la eNOS. L'ensemble des résultats suggère que les MPsShh+ pourraient être utilisées comme de nouveaux outils thérapeutiques dans certaines pathologies caractérisées par une angiogenèse défaillante et elles pourraient représenter une nouvelle cible dans les pathologies associées à une angiogenèse exagérée, comme le cancer.

L'hypoventilation alvéolaire chronique est considérée comme un marqueur d'évolution péjorative de différentes pathologies respiratoires. Cependant, son rôle physiopathologique dans différentes dysfonctions systémiques n'a pas été étudié de manière convaincante. Cette thèse avait pour but d'investiguer les conséquences de l'hypoventilation alvéolaire modérée au cours de l'insuffisance respiratoire chronique restrictive et les effets de son traitement par ventilation non-invasive.<br /> Nous avons montré que des patients affectés d'un syndrome obésité-hypoventilation (SOH) avaient une fonction endothéliale plus sévèrement altérée et une inflammation systémique plus importante que les patients obèses simples. La PaCO2 était corrélée à la dysfonction endothéliale (Borel et coll, manuscrit en préparation). Nous avons observé que la proportion d'hypoventilation en sommeil paradoxal, chez les sujets SOH, était associée à une réponse ventilatoire au CO2 abaissée et une somnolence diurne excessive. Pour la première fois, nous avons constaté que la ventilation non invasive nocturne améliorait la vigilance diurne objective (Chouri-Pontarollo et coll, Chest 2007). Nous menons actuellement la première étude randomisée du traitement des patients porteurs d'un SOH par VNI versus observation pendant un mois. L'analyse intermédiaire montrait qu'un mois de VNI nocturne chez les patients SOH améliorait la PaCO2 diurne, la capacité pulmonaire totale, la structure du sommeil, cependant aucun paramètre cardiovasculaire et métabolique n'était modifié. <br />Chez des patients insuffisants respiratoires chroniques pariéto-restrictifs, la VNI utilisée au cours d'un exercice aigu, augmentait la ventilation et améliorait la tolérance à l'effort (Borel et coll, Resp Med 2008). Chez ces mêmes patients, un réentrainement à l'effort sous VNI n'apportait pas de bénéfices additionnels par rapport à un réentrainement en ventilation spontanée sauf chez les patients les plus sévères. Ces derniers, amélioraient leur périmètre de marche et leur qualité de vie. Leur fatigue en particulier était améliorée s'ils s'étaient réentraînés sous VNI (Borel et coll, Am Journal of physical med and rehab, 2008, soumis). <br />Enfin, nous avons analysé l'impact des fuites intentionnelles des masques de VNI sur la performance des appareils de VNI bi-pressionnels. L'augmentation des fuites intentionnelles diminuait les capacités des appareils à atteindre et maintenir la pression de consigne. Ceci pouvait conduire à une diminution du volume délivré au patient, en particulier pour des fuites intentionnelles supérieures à 40 L.min-1 à 14 cm H2O de pression (Borel et al, Chest, sous presse). <br /> Conclusion : L'hypoventilation alvéolaire chronique peut-être considéré comme un déterminant physiopathologique de la dysfonction endothéliale, de l'inflammation, de la somnolence, et de l'intolérance à l'effort. La VNI, utilisée au cours des efforts, permet d'améliorer les capacités d'exercice et la qualité de vie des patients insuffisants respiratoires restrictifs les plus sévères. Malgré les limites technologiques des appareils de VNI bi-pressionnels utilisés actuellement, la VNI corrige l'hypoventilation alvéolaire des patients SOH, cependant les effets sur l'inflammation, la dysfonction endothéliale restent incertains à cours et long terme chez ces sujets obèses.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie orpheline, progressive, incurable, caractérisée par un remodelage intense de la paroi des artérioles pulmonaires résistives conduisant à l’augmentation des résistances vasculaires pulmonaires. Des anomalies génétiques associées à des mutations du gène codant pour le récepteur de type 2 de morphogenèse osseuse (BMPR2) ont été mises en évidence chez près de 70% des formes héréditaires d’HTAP. Dans le présent travail et ce à l’aide de cultures cellulaires primaires réalisées à partir de biopsies pulmonaires collectées chez des patients souffrant d’HTAP idiopathique et des sujets contrôles, nous nous sommes intéressés aux mécanismes responsables de l’hyperplasie des cellules musculaires lisses présente dans l’HTAP, plus particulièrement à l’implication de la voie angiopoîétine (Ang)/Tie2 dans la communication intercellulaire existant entre cellules endothéliales (CE) et cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires (CML-AP), ainsi qu’à la voie des BMP/BMPR2 chez des patients HTAP porteurs de mutations BMPR2. Contrairement aux expressions inchangées des Ang1 et Ang2, l’expression du récepteur endothélial Tie2 est augmentée tant au niveau pulmonaire que cellulaire dans l’HTAP. Les CML-AP isolées à partir de patients souffrant d’HTAP présentent in vitro un phénotype prolifératif accru et ce d’autant plus en présence de surnageants de culture collectés à partir de CE pulmonaires (CE-P). Cet effet prolifératif est d’autant plus intense que les CE-P proviennent de patients HTAP et qu’elles ont été préalablement stimulées par l’Ang1. La fluoxétine, un inhibiteur du transporteur de la sérotonine (5-HT) inhibe ces effets prolifératifs, alors que le bosentan, un antagoniste non sélectif des récepteurs A et B à l’endothéline (ET) n’a pas d’effet. De plus, l’activation du récepteur Tie2 induit la synthèse et la libération de 5-HT et d’ET1 par les CE-P isolées à partir de patients souffrant d’HTAP. La voie angiopoïétine/Tie2 joue donc un rôle central dans le dialogue croisé existant entre l’endothélium et le muscle lisse vasculaire pulmonaire et son activation contribue à la prolifération accrue des CML-AP responsable du remodelage vasculaire pulmonaire chez les patients souffrant d’HTAP idiopathique. L’expression du BMPR2 est diminuée tant au niveau pulmonaire, que cellulaire chez les patients souffrant d’HTAP et porteurs de mutations BMPR2. Dans ces CML-AP mutées, le BMP4 ne freine pas la prolifération et n’induit pas l’apoptose, normalement induites dans les cellules isolées à partir de contrôles et de patients souffrant d’HTAP non porteurs de mutations BMPR2. Ces particularités fonctionnelles sont associées à une activation de la voie p38MAPK et un défaut d’activation de la voie Smad. Parmi les 9 mutations BMPR2 étudiées, seule la mutation par délétion de 22 paires de bases dans le domaine transmembranaire ne présente pas ces particularités fonctionnelles. Des anomalies génétiques, telles les mutations BMPR2 concourent donc à une perte du contrôle de la prolifération cellulaire associé à l’activation de la voie p38MAPK, présentant les mutations BMPR2 étudiées, comme des facteurs de risque supplémentaires au développement de l’hyperplasie médiale dans l’HTAP.

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Si certains cancers sont maintenant traités avec succès, la lutte à finir avec plusieurs autres tels les cancers cérébraux, passe impérativement par une meilleure connaissance des cellules constituant ces tumeurs et de ce qui les entoure. Les tumeurs cérébrales sont isolées du reste du corps par la barrière hémato-encéphalique, ce qui rend le traitement de ces dernières un défi de taille. Cibler le microenvironnement dans lequel évoluent ces tumeurs est un nouveau moyen d'augmenter peut être l'efficacité des thérapies anticancéreuses. En effet, les cellules endothéliales tumorales (CET) sont connues pour avoir un phénotype distinct des CE normales. Ces CE peuvent donc être une cible potentielle supplémentaire pour l'inhibition sélective de la croissance tumorale. En même temps, les tumeurs semblent être dirigées et initiées par une sous-population de cellules au sein de la tumeur, les cellules souches cancéreuses (CSC). Le concept des CSC a pris de l'envergure ces trois dernières années et la recherche de caractéristiques intrinsèques particulières des CSC semblerait un bon début pour l'avancement de l'oncologie. Une des signatures phénotypiques de plusieurs CSC est le marqueur CD133 ou Prominine-1. Comme les cellules cancéreuses ne sont pas la seule cible thérapeutique envisageable, les cellules endothéliales, composantes du milieu tumoral, ont servi de modèle pour l'étude de récepteurs aux facteurs plaquettaires. À l'aide de la lignée HBMEC (human brain microvascular endothelial cell), nous avons mis en évidence une migration préférentielle marquée des HBMEC en réponse à l'acide lysophosphatidique (LPA) comparativement à la sphingosine 1- phosphate (S1P), le LPA et la S1P étant deux facteurs plaquettaires. La voie des MAP (Mitogen-activated protein) kinases semble être une des voies activée chez les HBMEC stimulées au LPA. Nous avons démontré sous condition hypoxique, que cette migration était fortement inhibée (>50%) suite à l'invalidation de l'un ou l'autre des récepteurs au LPA, LPAR-1 ou LPAR-3, deux récepteurs qui s'exprimaient à la hausse suite à l'étude du profil génique des LPAR chez les HBMEC. Dans le but d'investiguer la réponse au LPA et à la S1P dans un modèle de résistance tumorale, une sous-population de cellules CD133(+) a été triée à partir de la lignée cellulaire de médulloblastome DAOY. Il a été observé que les cellules CD133(+) sont plus sensibles au LPA que les CD133(-) , fait qui a été constaté via une réponse précoce et plus intense de l'activation de la voie des MAP kinases chez les cellules CD133(+) ainsi que par une surexpression des récepteurs au LPA, en particulier, LPAR-2 et LPAR-4 chez cette même sous-population. En plus, la résistance des cellules CD133(+) a été reliée à un phénotype d'expression différentielle des récepteurs lipoprotéiques de basse densité (LRP). En effet, la déprivation en nutriments régule à la hausse l'expression des récepteurs LRP-1, LRP-1b et LRP-5 ainsi que celle du marqueur CD133. En somme, nous proposons que les LPAR constituent une cible propice pour combattre le cancer, que ce soit au niveau du compartiment tumoral cérébral ou vasculaire cérébral. Nos résultats suggèrent aussi que les CSC s'adaptent entre autre par l'intermédiaire de récepteurs LRP, qui constituent une autre cible thérapeutique du compartiment tumoral cérébral. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cellule endothéliale, cellule souche cancéreuse, CD133, acide lysophosphatidique, récepteur au LPA, médulloblastome, low-density lipoprotein receptor-related protein.

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

La croissance des tumeurs dépend de l'angiogenèse qui permet un apport adéquat en oxygène et en nutriments ainsi que la dissémination des cellules cancéreuses vers d'autres organes pour former des métastases. Son inhibition représente donc une stratégie efficace pour bloquer ou contrer la croissance des tumeurs. Parmi les éléments essentiels à l'initiation de l'angiogenèse tumorale, on retrouve le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF) qui exerce son action proangiogénique en se liant à son récepteur, le VEGFR-2. Ce récepteur à activité tyrosine kinase est responsable de l'émission des signaux cellulaires nécessaires à l'angiogenèse tumorale. Ainsi, dans un contexte de prévention et de traitement du cancer, le VEGFR-2 représente une cible de choix. Sachant que le tiers des cancers est lié à la nutrition, les molécules d'origine alimentaire sont de plus en plus considérées dans la chimioprévention. Différentes études s'intéressent à leur identification et à leurs propriétés antiangiogéniques et antitumorales dans le but de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans les effets préventifs de ces molécules. Le régime méditerranéen est, depuis longtemps, connu pour ses effets bénéfiques pour la santé. Ces effets positifs découlent, entre autres, de l'utilisation de l'huile d'olive. Néanmoins, peu d'études ont caractérisé l'effet de l'huile d'olive sur l'angiogenèse tumorale. L'objectif de ce mémoire est de caractériser les effets de cinq principales molécules de l'huile d'olive (hydroxytyrosol (HT), taxifoline (Tax), tyrosol (TyrOH), oleuropéine (OL) et acide oléique (AO)) sur les étapes clefs de l'angiogenèse tumorale (prolifération, migration et tubulogenèse), induites par le VEGF, dans les cellules humaines endothéliales de veine ombilicale (HUVECs). Dans notre étude, nous avons démontré que HT, Tax et AO inhibent l'angiogenèse in vitro dans les HUVECs. Cet effet consiste en une inhibition des processus de prolifération et de migration cellulaires ainsi que de la tubulogenèse qui sont induits par le VEGF. Le mécanisme derrière ces effets est attribuable à l'inhibition de la phosphorylation des résidus tyrosines, du VEGFR-2, Tyr951, Tyr1059, Tyr1175 et Tyr1214 indispensables à l'induction de l'angiogenèse tumorale. Nous avons aussi démontré que HT, Tax et AO diminuent l'activation des voies de signalisation intracellulaires des MAPkinases (ERK et JNK) induites par le VEGF, et ce, à des concentrations qui pourraient être fournies par une alimentation à base d'huile d'olive. Nos résultats permettent donc de mieux comprendre les mécanismes responsables de l'activité antiangiogénique des molécules de l'huile d'olive. Dans l'ensemble, les résultats obtenus dans cette étude indiquent que les molécules de l'huile d'olive sont des inhibiteurs de l'activité de VEGF dans l'angiogenèse tumorale et que cet effet pourrait contribuer aux propriétés chimiopréventives de ces molécules. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cancer, prévention, alimentation, huile d'olive, angiogenèse, facteur de croissance de l'endothélium vasculaire.

Les maladies cardiovasculaires représentent la première cause de mortalité dans le monde, et un tiers de ces décès sont causés par la maladie coronaire et la rupture de plaques d'athérome vulnérables. L'altération hétérogène de la microcirculation coronaire est un phénomène précoce lié à de nombreux facteurs de risque cardiovasculaire qui peut fortement présager du développement ultérieur de la maladie coronaire, et conduire à l'apparition d'une hétérogénéité de la perfusion myocardique. La médecine nucléaire permet l'étude de la perfusion myocardique en routine clinique grâce à la réalisation de scintigraphies après injection d'un traceur radioactif du débit sanguin coronaire. L'analyse des images scintigraphiques de la perfusion permet actuellement le dépistage de l'ischémie myocardique, mais la capacité de la technique à mesurer l'hétérogénéité de la perfusion dans des zones apparemment normalement perfusées est inconnue. La première partie de cette thèse porte sur une étude clinique rétrospective visant à déterminer la faisabilité de la quantification de l'hétérogénéité de la perfusion du myocarde mesurée par tomographie d'émission monophotonique (TEMP) au Thallium-201 chez des patients diabétiques par rapport à des sujets sains. L'étude clinique a démontré la capacité du Thallium-201 en imagerie TEMP de routine à quantifier une hétérogénéité de la perfusion du myocarde plus importante chez des patients diabétiques par rapport à des individus normaux. La seconde partie de cette thèse teste l'hypothèse que l'hétérogénéité de la perfusion du myocarde pourrait être quantifiée en imagerie du petit animal TEMP au Thallium-201 et/ou au Technetium-99m-MIBI par une étude expérimentale chez deux modèles animaux de diabète, et serait en corrélation avec des altérations histologiques. L'absence de différence d'hétérogénéité de la perfusion myocardique entre les animaux diabétiques et contrôles suggère que les modèles animaux sont peu adaptés, ou que la technologie actuellement disponible ne semble pas satisfaisante pour obtenir des résultats similaires à l'étude clinique. / Cardiovascular diseases are the leading cause of mortality worldwide, and third of these deaths are caused by coronary artery disease and rupture of vulnerable atherosclerotic plaques. The heterogeneous alteration of the coronary microcirculation is an early phenomenon associated with many cardiovascular risk factors that can strongly predict the subsequent development of coronary artery disease, and lead to the appearance of myocardial perfusion heterogeneity. Nuclear medicine allows the study of myocardial perfusion in clinical routine through scintigraphic scans performed after injection of a radioactive tracer of coronary blood flow. Analysis of scintigraphic perfusion images currently allows the detection of myocardial ischemia, but the ability of the technique to measure the perfusion heterogeneity in apparently normally perfused areas is unknown. The first part of this thesis focuses on a retrospective clinical study to determine the feasibility of myocardial perfusion heterogeneity quantification measured by Thallium-201 single photon emission computed tomography (SPECT) in diabetic patients compared with healthy subjects. The clinical study has demonstrated the ability of routine thallium-201 SPECT imaging to quantify greater myocardial perfusion heterogeneity in diabetic patients compared with normal subjects. The second part of this thesis tests the hypothesis that the myocardial perfusion heterogeneity could be quantified in small animal SPECT imaging by Thallium-201 and/or Technetium-99m-MIBI in an experimental study using two animal models of diabetes, and is correlated with histological changes. The lack of difference in myocardial perfusion heterogeneity between control and diabetic animals suggests that animal models are poorly suited, or that the technology currently available does not seem satisfactory to obtain similar results as the clinical study.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La prééclampsie est une maladie humaine qui affecte 3-8 % des grossesses dans le monde, cliniquement définie par l’apparition de novo d’une hypertension et d’une protéinurie. La cause initiale de la maladie semble être liée à un défaut de vascularisation placentaire, ce qui entraine des cycles d'hypoxie – ré-oxygénation, une ischémie placentaire et la libération de débris placentaires dans la circulation maternelle. Ces derniers sont responsables d'une activation endothéliale généralisée, exacerbée par un état pro-coagulant et pro-inflammatoire. Pour mieux caractériser la réponse des cellules endothéliales aux facteurs plasmatiques présent dans la circulation maternelle des femmes prééclamptiques , nous avons choisi une approche à l’échelle du génome entier pour évaluer le profil d'expression génique (grâce à des puces d’expression) de la lignée de cellules endothéliales humaines de la veine ombilicale (HUVEC) cultivée avec du plasma prééclamptique, comparée au profil de cellules cultivées avec du plasma humain provenant de grossesses normales. Cette étude nous a permis d'identifier différents gènes modulés dont celui codant la protéine de dimérisation Jun 2 (JDP2, diminué près de trois fois) qui pourrait être responsable d'une partie des modifications transcriptomiques trouvées. De façon intéressante en effet, inhiber JDP2 par une approche de siRNA régule significativement à la baisse (entre autres) l'expression du VEGF, imitant ainsi les effets du plasma prééclamptique sur les HUVEC. Dans la dernière partie de mon projet, nous nous sommes particulièrement concentrés sur l'impact de l’inhibition de JDP2 sur des gènes induits par l'hypoxie. La tension partielle basse en oxygène modifie l'expression génique par l'intermédiaire de la stabilisation du facteur de transcription HIF- 1a. En fait, dans un état hypoxique, HIF- 1a échappe à la dégradation par le protéasome, il forme alors des hétérodimères avec ARNT (HIF- 1ß) et induit l'expression de gènes ayant un élément de réponse à l’hypoxie (HRE) dans leur promoteur. L'induction de l'expression du VEGF dans des conditions d’hypoxie constitue un des premiers modèles de l’effet de l’hypoxie sur l’expression génique et c’est également un des mieux caractérisés. Afin d'évaluer le rôle de JDP2 sur l'expression du VEGF, et plus généralement sur des gènes cible de l’hypoxie, nous avons cultivé des cellules HUVEC dans des conditions de normoxie et d’hypoxie. Les mêmes conditions ont été utilisées en association avec la transfection de siRNA contre JDP2. En conclusion, dans des conditions d’hypoxie, l’inhibition de JDP2 a un impact négatif sur l'expression du VEGF. De plus, JDP2 semble être un médiateur essentiel de l'expression génique induite par l'hypoxie, car il est nécessaire à une activité complète de promoteur contenant des HRE (démontré dans des essais luciférase). / Preeclamspia is a unique human disorder which affects 3-8% of pregnancies worldwide, clinically defined as the new onset of hypertension and proteinuria. The root cause of the disease seems to be linked to a defect of placental vascularization, which enhances cycles of hypoxia –reoxygenantion, placental ischemia and the release of placental debris into maternal circulation. The latter ones are responsible for a widespread endothelial activation, exacerbated pro-coagulable and pro-inflammatory state. To best characterize the response of endothelial cells to the plasma factors present in maternal circulation of preeclamptic women, we chose a genome –wide approach in order to evaluate the gene expression profile of Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVEC) line cultivated with preeclamptic plasma, compared to cells cultivated with human plasma coming from normal pregnancies. This study allows us to identify the gene Jun Dimerization Protein2 (JDP2) which could be responsible for part of transcriptomic modifications. Interestingly inhibiting JDP2 by the use of siRNA significantly down- regulates VEGF expression, thus mimicking the effects of preeclamptic plasma on HUVEC. In the last part of my project we focus specifically on the impact of JDP2 knock down on hypoxia- induced genes. Low oxygen tension modifies gene expression via the stabilization of the transcription factor HIF-1a. In fact under hypoxic condition, HIF-1a escapes from proteasomal degradation, it forms heterodimers with ARNT (HIF- 1ß) and induces the expression of genes having a Hypoxia Responsive Element (HRE) in their promoter. One of the first and best characterized models of the effect of hypoxia on gene expression is the induction of VEGF expression under hypoxic condition. In order to evaluate the contribution of JDP2 to VEGF expression, and more generally to hypoxia target genes, we cultivate HUVEC in normoxic and hypoxic condition. The same conditions were used in association with transfection of siRNA against JDP2. In conclusion, under hypoxic condition, JDP2 down- regulation has a negative impact on VEGF expression. Moreover, JDP2 seems to be an essential mediator of hypoxia –induced gene expression, since it is necessary for a full HRE promoter activity (demonstrated by Luciferase assays).