Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3867. Articles en anglais reproduits dans le texte et en annexe. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 73-109.

Le vieillissement croissant de la population canadienne aura une incidence, dans les ann??es ?? venir, sur les risques de fractures ost??oporotiques et autres pathologies de l'os. Parmi ces risques, les fractures avec pertes osseuses pr??sentent des d??fis consid??rables et causent un lourd fardeau ??conomique. La soci??t?? Ost??oporose Canada estime que plus de 30 milliards de dollars seront d??pens??s pour le traitement de l???ost??oporose et de leurs fractures associ??es d???ici 2018. La m??thode de comblement des pertes osseuses standard actuelle, soit l'autogreffe, est limit??e et pr??sente des risques pour le patient. ?? titre d'alternative, deux strat??gies ont ??t?? jusqu'?? maintenant ??tudi??es: les syst??mes de lib??ration de facteurs de croissance (?? growth factor delivery systems ??, GFDS) et le d??veloppement de mat??riaux biomim??tiques. Ces deux strat??gies ont comme point commun l'utilisation de facteurs de croissance ost??og??niques comme les prot??ines morphog??n??tiques osseuses (BMPs), telles la BMP-2 (r??f??rence commerciale) et la BMP-9. Malgr?? leur effet important, les BMPs restent couteuses ?? produire. Le laboratoire de N. Faucheux a d??velopp?? un peptide (pBMP-9) d??riv?? de la BMP-9 qui poss??de un effet ost??og??nique d??montr??, mais dont les m??canismes d???action et le comportement en syst??me de lib??ration restent ?? ??tre ??tudi??s. Les objectifs de ce projet de recherche ont donc port?? sur l?????tude du comportement de cellules osseuses pr??ost??oblastes murins (MC3T3-E1) face ?? ces facteurs de croissance ainsi que sur le suivi et la mod??lisation des cin??tiques de lib??ration du pBMP-9 ?? partir d???une matrice de collag??ne, utilis??e actuellement en clinique. Le m??moire poss??de ainsi trois volets. Le premier volet de ces travaux a consist?? ?? faire une revue de la litt??rature sur le processus de r??g??n??ration osseuse endochondrale afin de bien comprendre le r??le jou?? par les facteurs de croissance et cerner les d??fis de conception d???un GFDS utilis?? en r??g??n??ration osseuse. Les nouvelles approches de GFDS ont ??t?? revues en d??tail ainsi que les principaux mod??les math??matiques d??velopp??s et appliqu??s aux mol??cules th??rapeutiques. Cette revue de la litt??rature a ??t?? publi??e dans Journal of Controlled Release. Le second volet de ces travaux s???est pench?? sur l?????tude et la mod??lisation math??matique des cin??tiques de lib??ration du pBMP-9 ?? partir d???hydrogels de collag??ne. Les r??sultats exp??rimentaux ont men?? ?? la r??daction d???un article qui vient d?????tre accept?? dans la revue Journal of Controlled Release. Cette ??tude consistait ?? ??valuer les m??canismes de transfert de masse impliqu??s dans la lib??ration pour diff??rentes concentrations de pBMP-9 ?? partir d'hydrogels de collag??ne. Les cin??tiques de lib??ration ont ??t?? mod??lis??es et ont montr?? la pr??sence d'interactions importantes entre le pBMP-9 et les fibres de collag??ne. Le troisi??me volet a consist?? ?? d??terminer l'effet dose de la BMP-9 et de la BMP-2 sur la capacit?? des MC3T3-E1 ?? se diff??rencier en pr??sence ou en absence de s??rum de veau foetal (?? foetal bovine serum ??, FBS). Ces travaux ont conduit ?? la r??daction d???un article qui vient d?????tre accept?? dans la revue Tissue Engineering Part A. La BMP-9 ??tant jusqu'alors mal comprise, l'??tude s'est pench??e sur cette prot??ine tout en ayant comme objectif de transposer les connaissances au pBMP-9. Les r??sultats ont d??montr?? que les m??canismes d'action de la BMP-9 ??taient tr??s diff??rents de ceux de la BMP-2 en pr??sence de FBS. Les r??sultats ont ??galement permis d'??tablir que, ?? l'instar de la BMP-2, la pr??sence de FBS potentialise fortement l'effet ost??og??nique de la BMP-9. Cet effet a d???ailleurs pu ??tre r??cr???? par l???IGF-2. Les conclusions de ce travail favoriseront le d??veloppement de syst??mes de lib??ration ost??og??niques plus efficaces.

Le vieillissement croissant de la population canadienne aura une incidence, dans les ann??es ?? venir, sur les risques de fractures ost??oporotiques et autres pathologies de l'os. Parmi ces risques, les fractures avec pertes osseuses pr??sentent des d??fis consid??rables et causent un lourd fardeau ??conomique. La soci??t?? Ost??oporose Canada estime que plus de 30 milliards de dollars seront d??pens??s pour le traitement de l???ost??oporose et de leurs fractures associ??es d???ici 2018. La m??thode de comblement des pertes osseuses standard actuelle, soit l'autogreffe, est limit??e et pr??sente des risques pour le patient. ?? titre d'alternative, deux strat??gies ont ??t?? jusqu'?? maintenant ??tudi??es: les syst??mes de lib??ration de facteurs de croissance (?? growth factor delivery systems ??, GFDS) et le d??veloppement de mat??riaux biomim??tiques. Ces deux strat??gies ont comme point commun l'utilisation de facteurs de croissance ost??og??niques comme les prot??ines morphog??n??tiques osseuses (BMPs), telles la BMP-2 (r??f??rence commerciale) et la BMP-9. Malgr?? leur effet important, les BMPs restent couteuses ?? produire. Le laboratoire de N. Faucheux a d??velopp?? un peptide (pBMP-9) d??riv?? de la BMP-9 qui poss??de un effet ost??og??nique d??montr??, mais dont les m??canismes d???action et le comportement en syst??me de lib??ration restent ?? ??tre ??tudi??s. Les objectifs de ce projet de recherche ont donc port?? sur l?????tude du comportement de cellules osseuses pr??ost??oblastes murins (MC3T3-E1) face ?? ces facteurs de croissance ainsi que sur le suivi et la mod??lisation des cin??tiques de lib??ration du pBMP-9 ?? partir d???une matrice de collag??ne, utilis??e actuellement en clinique. Le m??moire poss??de ainsi trois volets. Le premier volet de ces travaux a consist?? ?? faire une revue de la litt??rature sur le processus de r??g??n??ration osseuse endochondrale afin de bien comprendre le r??le jou?? par les facteurs de croissance et cerner les d??fis de conception d???un GFDS utilis?? en r??g??n??ration osseuse. Les nouvelles approches de GFDS ont ??t?? revues en d??tail ainsi que les principaux mod??les math??matiques d??velopp??s et appliqu??s aux mol??cules th??rapeutiques. Cette revue de la litt??rature a ??t?? publi??e dans Journal of Controlled Release. Le second volet de ces travaux s???est pench?? sur l?????tude et la mod??lisation math??matique des cin??tiques de lib??ration du pBMP-9 ?? partir d???hydrogels de collag??ne. Les r??sultats exp??rimentaux ont men?? ?? la r??daction d???un article qui vient d?????tre accept?? dans la revue Journal of Controlled Release. Cette ??tude consistait ?? ??valuer les m??canismes de transfert de masse impliqu??s dans la lib??ration pour diff??rentes concentrations de pBMP-9 ?? partir d'hydrogels de collag??ne. Les cin??tiques de lib??ration ont ??t?? mod??lis??es et ont montr?? la pr??sence d'interactions importantes entre le pBMP-9 et les fibres de collag??ne. Le troisi??me volet a consist?? ?? d??terminer l'effet dose de la BMP-9 et de la BMP-2 sur la capacit?? des MC3T3-E1 ?? se diff??rencier en pr??sence ou en absence de s??rum de veau foetal (?? foetal bovine serum ??, FBS). Ces travaux ont conduit ?? la r??daction d???un article qui vient d?????tre accept?? dans la revue Tissue Engineering Part A. La BMP-9 ??tant jusqu'alors mal comprise, l'??tude s'est pench??e sur cette prot??ine tout en ayant comme objectif de transposer les connaissances au pBMP-9. Les r??sultats ont d??montr?? que les m??canismes d'action de la BMP-9 ??taient tr??s diff??rents de ceux de la BMP-2 en pr??sence de FBS. Les r??sultats ont ??galement permis d'??tablir que, ?? l'instar de la BMP-2, la pr??sence de FBS potentialise fortement l'effet ost??og??nique de la BMP-9. Cet effet a d???ailleurs pu ??tre r??cr???? par l???IGF-2. Les conclusions de ce travail favoriseront le d??veloppement de syst??mes de lib??ration ost??og??niques plus efficaces.

L’hypothalamus médiobasal contient de nombreux noyaux régulant l’homéostasie énergétique en réponse aux variations des signaux métaboliques périphériques, telles que les nutriments et les hormones, l’informant de l’état énergétique de l’individu. Parmi ces noyaux, le noyau arqué hypothalamique (NA) est considéré comme le noyau clé de la régulation de la prise alimentaire. En effet, il est capable de recevoir et d’intégrer les informations métaboliques périphériques, pour ensuite les relayer vers les autres noyaux hypothalamiques régulant la prise alimentaire. Dans ce contexte, l’accès des molécules périphériques au NA est une étape importante dans la régulation de la prise alimentaire. L’organisation des interfaces sang/cerveau à ce niveau est d’ailleurs très particulière, suggérant une régulation spécifique de l’accès des molécules périphériques vers le NA. En effet, deux types de vaisseaux sont retrouvés dans cette région cérébrale : 1- les vaisseaux de la barrière hématoencéphalique (BHE) dans le NA et 2- les vaisseaux fenêtrés dans l’éminence médiane (EM), un organe circumventriculaire (OCV) adjacent au NA. Alors que les vaisseaux de la BHE présentent des propriétés de barrière et régulent les échanges sang/NA, les vaisseaux de l’EM possèdent de nombreuses fenestrations facilitant les échanges sang/EM. Ces deux types de vaisseaux ont la particularité d’être contactés par des cellules épendymaires hautement spécialisées formant le bas du 3ème ventricule. Ces cellules, appelées « tanycytes », expriment des protéines de jonctions serrées suggérant leur participation à la régulation des échanges sang/cerveau dans cette région cérébrale. En effet, des études menées au sein du laboratoire ont montré que les tanycytes de l’EM, contactant les vaisseaux fenêtrés, expriment des protéines de jonctions serrées (JS) organisées en ceinture continue autour de leur pôle apical. Ces JS créent ainsi un épendyme étanche qui limite les échanges EM/LCR. A l’inverse, les tanycytes du NA, contactant les vaisseaux de la BHE, expriment des protéines de JS non organisées en leur pôle apical. L’épendyme du NA est ainsi perméable et favorise les échanges LCR/NA. Le but de mon travail de thèse a donc été de comprendre, en prenant en compte tous ces éléments -c’est-à-dire la présence de vaisseaux fenêtrés, de vaisseaux de la BHE et des tanycytes -, comment est organisé l’accès des signaux métaboliques périphériques vers le NA et si cet accès pouvait être modulé afin de contrôler l’homéostasie énergétique. Nos expériences ont montré que, chez la souris mâle adulte, une glucopénie induite par le jeûne ou par le 2-desoxyglucose induisait une réorganisation structurale des vaisseaux et de l’épendyme au niveau de l’EM et du NA, modifiant ainsi les échanges sang/cerveau. En effet, chez ces souris, nous avons observé une augmentation du nombre de vaisseaux fenêtrés au niveau de l’EM et du NA, ainsi qu’une réorganisation fonctionnelle des protéines de JS au niveau du ventricule : les tanycytes du NA, contactant des vaisseaux fenêtrés à présent, réorganisent leurs protéines de jonctions serrées (JS) afin d’assurer l’homéostasie cérébrale. Ces réorganisations induisent alors un meilleur accès des molécules périphériques vers le NA. De plus, nos résultats ont montré que cette plasticité est induite par le VEGF-A, produit localement par les tanycytes. En effet, la neutralisation du VEGF-A bloque la plasticité de l’EM/NA induite par l’hypoglycémie et perturbent la réponse physiologique hyperphagique lors de la réalimentation. Enfin, nos données supplémentaires indiquent que cette plasticité de l’EM/NA est conservée dans différents modèles alimentaires et se produit également au cours de la journée, suggérant son implication dans le contrôle circadien du comportement alimentaire. / The mediobasal hypothalamus contains numerous nuclei regulating energy homeostasis in response to peripheral metabolic signals. Among these nuclei, the arcuate nucleus of the hypothalamus (ARH) is considered to be a critical component of the neural circuits regulating energy balance. Indeed, the ARH is able to integrate the metabolic information carried by nutrients and peripheral hormones, and to transmit their message to secondary nuclei regulating food intake. Therefore, the delivery of peripheral molecules conveying metabolic information to the ARH is a critical step in the regulation of food intake. At the level of the ARH, the organization of blood-brain interface is indeed peculiar. Both the vessels of the blood brain barrier (BBB) and the fenestrated vessels of the median eminence (ME), a circumventricular organ adjacent to the ARH, represent two pathways by which peripheral molecules may reach the ARH. While BBB vessels possess barrier properties restricting the access of peripheral molecules to the ARH, the vessels in the ME possess numerous fenestrations facilitating blood-brain exchanges. These two types of vessels are contacted by specialized ependymal cells lining the floor of the 3rd ventricle called tanycytes. Tanycytes express tight junction (TJ) proteins providing a putative role in the regulation of blood/brain exchanges. While ME tanycytes contact the fenestrated vessels which lie in the ME, they express TJ proteins organized as a continuous belt around their apical pole, creating a tight ependyma limiting ME/cerebrospinal fluid exchanges. In contrast, ARH tanycytes contact BBB vessels and express TJ proteins in a disorganized pattern thus creating a permeable ependyma allowing CSF/ARH exchanges. In the following studies we wished to examine how peripheral signals may reach the ARH through this peculiar blood-brain interface. Moreover, we wished to determine whether the blood-brain interface undergoes dynamic remodeling according to the energetic status of individual. To these aims the plasticity of the BBB vessels, fenestrated vessels of the ME, and tanycytes were analyzed under various metabolic challenges. Our studies show that both fasting- or 2-deoxyglucose-induced glucopenia induce vascular and ependymal reorganization in the ME and the ARH. This reorganization is characterized by an increase in the number of fenestrated vessels in the ME and in the ARH, and a reorganization of TJ proteins in ARH tanycytes, and led to improved access of peripheral molecules to the ARH. Furthermore, our results reveal that VEGF-A expression in tanycytes modulates the plasticity at the blood/brain interface. Indeed, the neutralization of VEGF signaling blocks fasting-induced barrier remodeling and significantly impairs the physiological response to refeeding. Finally, our supplementary results show that the ME-ARH reorganization is also observed in mice under different diet, as well as implicated in the circadian regulation of food intake. Strikingly, the ME-ARH organization is disturbed in diet-induced obese mice, which could be the origin of hormonal resistances observed in these mice. Altogether, our results suggest a new concept in the regulation of the food intake: peripheral glucose modulates blood/brain interface in the ME through a VEGF-dependent mechanism to improve the access of the metabolic signals towards the ARH. As other circumventricular organs possess a similar organization, characterized by fenestrated vessels and a tanycyte barrier, these exciting results pave the way to for future studies examining the remodeling of the blood-brain interface and its role in other neuroendocrine processes.

Ce travail a pour but d'optimiser la précipitation des facteurs de croissance (TGF-(32) à partir d'isolât de protéine de lactosérum enrichi. En effet, des travaux antérieurs ont montré que des isolats de protéines du lactosérum (IPL) issus de laits de fromagerie ayant reçu divers traitements thermiques (crû, thermisé, pasteurisé) présentaient des teneurs variables en facteurs de croissance (TGF-P2, TGF-(31 et IGF-1). Entre autre, des lactosérums issus de laits de fromagerie pasteurisés ont présenté des concentrations en TGF-P2 presque nulles alors que le lait crû permettait la récupération maximale du TGF-P2 dans les IPLs. Une étude systématique à l'échelle pilote a été effectuée afin d'évaluer les conditions optimales de fabrication d'un concentré de protéines de lactosérum (CPL) permettant de récupérer le maximum de facteurs de croissance du lait dans des fractions protéiques obtenues par acidification de ces CPLs. Trois niveaux d'intensité de traitements thermiques ont été retenus: aucun chauffage (crû), 63°C-20s et 68°C-20s. Un total de 6 lots de lait crû (chaque température en duplicata) ont été traités selon le procédé suivant : (1) traitement thermique du lait, (2) acidification du lait à pH 4.6, (3) neutralisation du lactosérum à pH 6.8, puis division en deux lots ; l'un est pasteurisé à 72°C/15s et l'autre ne subit aucun traitement supplémentaire, (4) concentration du lactosérum par ultrafiltration (UF), division aussi en deux lots; l'un est pasteurisé à 72°C/15s et l'autre ne subit aucun traitement supplémentaire, (5) lyophilisation des concentrés et récupération des poudres de CPLs . La composition protéique de ces CPLs n ' a pas été affectée par les différentes combinaisons de traitements thermiques. Cependant, la teneur du TGF-P2, telle que déterminée par ELISA, diminue à partir d'une thermisation du lait de 63°C/20s. Une précipitation acide a été ensuite effectuée à 12 pH différents allant de pH 3.5 à pH 5.7 par ajout d'HCL à des solutions à base des CPLs à 3% de protéine (w/v). Un total de 288 précipités protéiques a été ainsi généré lors de ce deuxième module de cette étude. L'analyse subséquente de ces précipités a permis de démontrer qu'il est possible d'en optimiser la teneur en facteurs de croissance. En effet, certains traitements thermiques appliqués à la matière première ont permis d'augmenter de façon importante la récupération du TGF-P2 et que le phénomène peut être utilisé afin de maximiser la récupération du TGF~p2 par précipitation acide dans des fractions protéiques issues des protéines du lactosérum.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Les nerfs et les vaisseaux sanguins sont souvent associés. De plus, il a été démontré que les nerfs périphériques peuvent induire les vaisseaux sanguins cutanés à se différencier dans un phénotype artériel. Nous avons développé par génie tissulaire le premier modèle d'étude tridimensionnel permettant l'analyse in vitro de la formation de pseudocapillaires (capillary-like tubule; CLT) sur un réseau nerveux préétabli. Les cellules neurales ont induit une augmentation de 27 % du nombre de pseudocapillaires formé dans les tissus reconstruits. Cet effet était aboli par l'utilisation de K252a, un inhibiteur de TrkA, B, et C, les récepteurs respectifs du NGF, du BDNF et du NT-3. De plus, nous avons démontré qu'en ajoutant 10 ng/ml de NGF, 0.1 ng/ml de BDNF, 15 ng/ml de NT-3 et 50 ng/ml of GDNF en absence de cellules neurales, une augmentation majeure de 40 à 80% du nombre de CLT était induite. Collectivement, nos résultats suggèrent que les cellules neurales peuvent induire l'angiogenèse en sécrétant des facteurs neurotrophiques. De plus, nous démontrons pour la première fois que le NT-3 et le GDNF peuvent induire l'angiogenèse in vitro.

Bien que l’environnement intra-utérin défavorable soit associé à des conditions pathologiques à l’âge adulte, les mécanismes mis en place in utero ne sont pas encore élucidés. Nous avons établi un modèle de restriction de croissance intra-utérine (RCIU) en donnant une diète faible en sodium à la rate pendant la dernière semaine de gestation. Ce modèle se caractérise par une diminution de perfusion placentaire et une redistribution du flot sanguin, favorisant l’irrigation des organes nobles (cœur et cerveau) au détriment du rein fœtal. De plus, l’expression rénale du facteur de croissance endothéliale vasculaire (VEGF) est diminuée chez le fœtus. L’hypothèse de travail est que la néoglucogenèse hépatique et rénale augmente chez les fœtus RCIU afin de compenser la diminution de perfusion placentaire, et que l’expression rénale des récepteurs de VEGF (Flt-1 et Flk-1) est altérée à la suite de la redistribution du flot sanguin. Nos objectifs étaient de comparer l’expression protéique des enzymes de la néoglucogenèse et des récepteurs de VEGF entre les fœtus témoins et RCIU. L’aldolase B, la fructose-1,6-biphosphatase et la glucose-6-phosphatase augmentent dans les reins de fœtus RCIU par rapport aux témoins alors qu’aucun changement n’est observé dans le foie. De plus, l’expression de ces enzymes est différente selon le sexe du fœtus. Une diminution de Flt-1 est notée dans les reins de fœtus RCIU. Nos résultats démontrent que des adaptations surviennent chez le fœtus à la suite d’une insulte intra-utérine favorisant sa survie mais ayant des conséquences telles que la dysfonction rénale observée chez les adultes de ce modèle animal. À long terme, ces travaux pourront permettre d’entrevoir des avenues pour mieux identifier les approches de prévention lors de naissance à la suite d’une RCIU. / An adverse intrauterine environment is associated with several pathological conditions at adult age, however, the mechanisms underlying such a link remain to be elucidated. Feeding a low-sodium diet to dams during the last week of gestation consistently resulted in giving birth to intrauterine growth restriction (IUGR) offsprings. The present model is characterized by a reduced placental perfusion and a redistribution of a preferential blood flow to the brain and heart at the expense of the kidney. Moreover, renal expression of the vascular endothelial growth factor (VEGF) is decreased in the IUGR fetuses. In this view, we hypothesize that the hepatic and renal gluconeogenesis is increased in the IUGR fetus in order to compensate the diminished placental perfusion, and the renal expression of VEGF receptors (Flt-1 and Flk-1) is altered in response to the redistribution of the blood flow. The specific aim of this study was to compare the protein expression of gluconeogenic enzymes and VEGF receptors between IUGR and control fetuses. Aldolase B, fructose-1,6- biphosphatase and glucose-6-phosphatase were significantly increased in the IUGR fetal kidneys compared to controls. However, gluconeogenic enzymes did not show any significant change in the IUGR liver. The fetal sex had an impact on the enzymes expression. A decreased expression of Flt-1 was also noted in the kidneys of the IUGR fetuses. Our results pointed out alterations in the fetal life that may be, in a way, essentiel for the survival of the fetus, but somehow, responsible for many pathological consequences at adult age, as the renal dysfunction observed in the present model. For the long term, this work may lead to many future perspectives helping to prevent several diseases, such as hypertension or diabetes for an IUGR case.

Le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF) est une cytokine multifonctionnelle qui a été liée aux maladies cardiovasculaires (MCV) et à des divers troubles/ facteurs de risque cardiovasculaires tel que le syndrome métabolique (SM). L'identification de variants génétiques qui agissent sur les taux de VEGF circulant et leurs associations avec le SM et les molécules d'adhésion et d'inflammation pourraient permettre la compréhension des liens entre les taux de VEGF et les MCV. Par conséquent nous avons recherché l'origine génétique des taux de VEGF, via une étude d'association pangénomique, et les facteurs de variation pré-analytiques et analytiques influant les taux de VEGF mesurés avant d'étudier les implications de cette molécule dans l'inflammation et le SM. Nous avons également examiné le profil du SM dans des populations françaises (cohorte STANISLAS) et iraniennes (cohorte MASHHAD). Les principaux résultats de cette thèse sont : 1) l'identification de variants génétiques rs6921438, rs4416670, rs6993770 et rs10738760 expliquant 47.6% des taux de VEGF circulant, 2) l'association du VEGF et des variants génétiques identifiés avec des molécules d'adhésion et d'inflammation telles que ICAM-1,sélectines E et L,TNF-alpha, IL-6 et CRP au niveau protéique et transcriptomique, 3) l'association du rs10738760 avec le SM, 4) la relation entre le rs6921438 et le HDL-C et le LDL-C, 5) la détermination optimale à la fois des taux de VEGF (le sérum serait plus stable que le plasma) et de son expression génétique en proposant une durée minimale entre le recueil du sang et sa centrifugation, et en évitant des cycles de gel/dégel répétés. 6) la prévalence élevée du SM chez les femmes iraniennes. Nos résultats proposent des liens biologiques entre le VEGF et les molécules d'inflammation et l'adhésion, les lipides et le SM / Vascular endothelial growth factor (VEGF) is a multifunctional cytokine that has been linked to cardiovascular diseases (CVDs) and related predisposing statuses such as metabolic syndrome (MetS).The identification of genetic variants that influence the VEGF circulating levels and their associations with MetS and adhesion and inflammation molecules could enable us to have a comprehensive approach of the relationship of this molecule with CVDs. Therefore, we aimed at first to investigate the genetic background of VEGF levels, via a genome wide association analysis, and the pre-analytical and analytical variation factors of VEGF levels measurements before examining the implication of this molecule in inflammation and in MetS. Also, we examined the differences of MetS between Iranian (MASHHAD cohort) and French (STANISLAS cohort) populations. The main findings of this thesis are: 1) the identification of 4 genetic variants(rs6921438, rs4416670, rs6993770 and rs10738760) that explain 47.6% of circulating VEGF levels, 2) the associations of VEGF and its identified genetic variants with adhesion and inflammation molecules such as ICAM-1, E and L selectins , TNF-alpha, IL-6 and CRP at protein and transcription levels, 3) the association of VEGF-related polymorphism rs10738760 with MetS, 4) the relationship between VEGF regulatory variant, rs6921438, and LDL-C and HDL-C,5) the proposition of the best conditions for measuring both circulating VEGF (serum being the most stable anticoagulant) and its gene expression by reducing time between blood collection and centrifugation, and by avoiding multiple freeze-thaw cycles,6) a high prevalence of MetS in Iranian women. Our results propose the biological connections between VEGF, inflammation and adhesion molecules, lipids and MetS

Le VEGF-A est impliqué dans plusieurs pathologies, dont les maladies cardiovasculaires et plusieurs types de cancer. L'existence de voies de signalisation communes entre le VEGF-A, les molécules d'adhésion cellulaire et des molécules de l'inflammation pourrait permettre d'expliquer la large gamme de fonctions du VEGF-A dans les différentes situations pathologiques. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé une approche intégrative pour l’étude du VEGF-A et de son positionnement au sein de plusieurs voies métaboliques. Cette approche associe les études d’identification des variants génétiques associés au VEGF-A et leur fonctionnalité biologique par une approche transcriptomique. Ainsi, le but général de cette thèse est d’investiguer les relations complexes des polymorphismes liés au VEGF-A, des taux plasmatiques et de l’expression du VEGF-A avec les molécules d'adhésion cellulaire et les molécules de l’inflammation, les lipides plasmatiques, les gènes candidats NOS3, CD14, MMP3 et IL4, et avec les facteurs de risque cardiovasculaires (obésité, pression artérielle) chez des individus en bonne santé. Pour la réalisation de ces études, nous avons utilisé des sous-groupes de populations de la cohorte STANISLAS et autres populations du Centre de Ressources Biologiques IGE-PCV. L’expérimentation transcriptomique est réalisée avec des cellules mononucléaires du sang périphérique.Parmi les résultats obtenus nous avons montré : • Une association entre l'isoforme VEGF-A145 et l'ARNm d'ICAM-1, de sélectine L et de TNF-α. • Une association entre les taux du VEGF-A et les taux d’ICAM-1 et de la sélectine E. • Des interactions épistatiques entre les variants du VEGF-A pour les taux de la sélectine E, du TNF-α, de l'ICAM-1 et de l'IL-6. • Une association significative entre rs4416670 et les niveaux de l'ARNm de la sélectine-L • Une association entre le variant rs6921438 et les niveaux de HDL-C et LDL-C. • Une interaction entre rs4416670 et hypertension pour la variation interindividuelle de l'apolipoprotéine E. • Des associations significatives entre l’expression de l’isoforme VEGF-A145 et les polymorphismes de NOS3, CD14, MMP3, IL4R, et IL4. • Des interactions épistatiques significatives entre les variants génétiques de NOS3, CD14, MMP3, IL4R, et IL4 et les quatre polymorphismes liés au VEGF-A sur les taux plasmatiques de VEGF-A. • Des interactions significatives entre le rs1800779 de NOS3 et HDL-C, les triglycérides et l’obésité ainsi que l’interaction de rs6921438 avec l’hypertension pour les niveaux plasmatique de VEGF-A • Des associations significatives et interactions gène × lipides du sang entre tous les variants génétiques de VEGF-A et les phénotypes d’obésité. • Une association significative entre le rs4416670 et la pression pulsée. • Une interaction épistatique entre le rs6921438 et le rs10738760 pour la pression pulsée. • Des associations significatives entre le variant rs10738760 de VEGF-A et le risque de syndrome métabolique. Les résultats de cette thèse montrent le rôle central du VEGF-A dans la régulation des différents processus physiologiques et permettant de proposer le VEGF-A comme un nouveau biomarqueur potentiel des maladies cardiovasculaires à évaluer cliniquement / VEGF-A is involved in several diseases, including cardiovascular disease and several types of cancer. The existence of common signaling between the VEGF-A, cell adhesion molecules and inflammatory molecules may help to explain the wide range of functions of VEGF-A in different pathological situations. As part of this thesis, we have developed an integrative approach to study of VEGF-A and its position in several metabolic pathways. This approach involves the identification of genetic variants associated with VEGF-A and their biological function by a transcriptomic approach. Thus, the general aim of this thesis is to investigate the complex relationships between four polymorphisms associated with VEGF-A, its plasma levels and its expression with cell adhesion molecules, inflammatory molecules, plasma lipids, candidate genes (NOS3, CD14, MMP3 and IL-4) and with cardiovascular risk factors (obesity and blood pressure) in healthy individuals. For our studies, we used a subgroup of the STANISLAS Family Study and other populations available in the Biological Resources Center IGE-PCV. Our transcriptomics experiments have been performed with peripheral blood mononuclear cells. The results showed: • An association between VEGF-A145 isoform with the levels of ICAM-1 mRNA, L-selectin mRNA and TNF-α mRNA. • An association between the levels of VEGF-A and the levels of ICAM-1 and E selectin. • An epistatic interactions between the VEGF-A related variants for the levels of E selectin, TNF-α], ICAM-1 and IL-6. • An association of rs4416670 with levels of mRNA of L selectin. • An association between rs6921438 and levels of HDL-C and LDL-C. • An interaction between rs4416670 and hypertension for the interindividual variation of apolipoprotein E. • Significant associations between the expression of VEGF-A with NOS3, CD14, MMP3, IL4R and IL-4 polymorphisms. • Significant epistatic interactions between genetic variants of NOS3, CD14, MMP3, IL4R, and IL4 and the four polymorphisms related to VEGF-A on the plasma levels of VEGF-A. • Significant interactions between rs1800779 in NOS3 and HDL-C, triglycerides, and obesity, as well as interactions of rs6921438 with hypertension on plasma levels of VEGF-A. • Significant associations and gene × blood lipids interactions between all genetic variants of VEGF-A with obesity traits. • A significant association between rs4416670 and pulse pressure. • An epistatic interaction between rs6921438 and rs10738760 on pulse pressure. • Significant associations between the rs10738760 variant of VEGF-A and the risk of metabolic syndrome. The results of this thesis indicate the central role of VEGF-A in the regulation of various physiological processes and offer VEGF-A as a potential novel biomarker for cardiovascular disease to be further evaluated clinically

La signalisation cellulaire regroupe l'ensemble des mécanismes biologiques permettant à une cellule de répondre de façon adaptée à son microenvironnement. Pour ce faire, de nombreuses réactions biologiques entrent en jeux avec un important enchevêtrement, créant ainsi un réseau dont le comportement s'apparente à un système complexe. Le compréhension de la réponse cellulaire à une stimulation passe par le développement conjoint des techniques d'acquisition de données, et des méthodes permettant de formaliser ces données dans un modèle. C'est sur ce dernier point que s'inscrivent les travaux exposés dans cette thèse. Nous présentons ici deux approches visant à répondre à des questions de natures différentes sur la signalisation cellulaire. Dans la première nous utilisons un modèle différentiel pour étudier le rôle d'un nouvel interactant dans la voie canonique du TGF-β. Dans la seconde nous avons exploré la combinatoire de la signalisation cellulaire en développant un formalisme discret basé sur les transitions gardées. Cette approche regroupe l'interprétation de la base de données Pathway Interaction Database dans un unique modèle dynamique de propagation du signal. Des méthodes de simulations et d'analyses inspirées des techniques de vérification de modèles telles que l'atteignabilité et l'invariance ont été développées. En outre, nous avons étudié la régulation du cycle cellulaire en réponse à la signalisation, ainsi que la régulation des gènes de notre modèle en comparaison avec des données d'expressions. / Cell signaling contains the whole biological mecanisms allowing the response of a cell to its microenvironnement in an adapted way. Many extremely intertwinned biological reactions are involved in a network that behaves as a complex system. The understanding of cell response requires the development of data acquisition technics and methods to formalize data into models. This point is the main drive of this thesis. We present here two approaches in order to analyse different granularities of cell signaling. In the first one, we used differential model to study the role of a new component of \tgf\ canonical pathway. In the second one, we explored the combinatorial complexity of cell signaling, developing a discrete formalism based on guarded transitions. In this approach, we interpreted the whole database Pathway Interaction Database into a single unified model of signal transduction. Simulation and analysis methods, such as reachability and invariance research, have been developed. The interests are presented through an application on cell cycle regulation by cell signaling, and a global analysis on the regulation of genes compared to experimental data.