De nombreuses études épidémiologiques et cliniques ont montré que la pollution aux particules en suspension était étroitement liée à la morbidité et à la mortalité cardiovasculaire. Les particules les plus fines, d’un diamètre aérodynamique inférieur à 2,5 µm, semblent être les plus nocives car elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons et pourraient atteindre la circulation systémique. Une grande partie de cette fraction est constituée de particules diesel (DEP) issues du trafic automobile. Cependant, les mécanismes physiopathologiques responsables de la toxicité des particules diesel n’ont pas encore été entièrement identifiés.Afin de mieux comprendre le mode d’action des DEP, nous avons étudié dans un premier temps leurs effets sur la fonction endothéliale vasculaire. Nous avons d’abord évalué leurs effets in vitro sur les réponses vasomotrices d’aorte isolée de rat. Nous avons observé que l’incubation avec les DEP inhibait les relaxations endothélium-dépendantes à l’acétylcholine, à la fois chez le rat normo- et chez le rat hypertendu ;cet effet est réversible après ajout de superoxyde dismutase. Les réponses endothélium-indépendantes sont également altérées mais dans une moindre mesure. Ces résultats montrent que la toxicité vasculaire des DEP est due à un stress oxydatif. Nous avons ensuite analysé les effets in vivo (par voie endotrachéale) de ces DEP. Les résultats ont montré que les DEP induisaient une inhibition des réponses endothélium-dépendantes, mais uniquement chez le rat hypertendu. Il semblerait donc que, in vivo, il y ait une synergie d’action entre les DEP et l’hypertension. Cette dysfonction endothéliale est accompagnée d’une surexpression de l’ARNm de la p22phox, sous-unité de la NADPH oxydase connue pour son implication majeure dans le stress oxydatif de la paroi vasculaire.La seconde partie de notre travail a consisté à identifier des substances médicamenteuses capables de prévenir les désordres occasionnés par les DEP. Nous avons ainsi soumis des rats à différents traitements médicamenteux (rosuvastatine, apocynine et ramipril) avant de prélever leur aorte et d’évaluer l’effet des DEP sur les réponses vasomotrices. Ces traitements n’ont pas permis de protéger l’endothélium de la toxicité in vitro des DEP. Par contre, un traitement à la rosuvastatine a permis de réduire le stress oxydatif induit par l’exposition in vivo (endotrachéale) aux DEP au sein de l’aorte thoracique de rats hypertendus. Ces résultats ont été confirmés in vitro dans des cellules endothéliales humaines (HUVEC). L’effet protecteur de la rosuvastatine sur le stress oxydatif induit par les DEP semble provenir d’une interaction avec les voies de la NO synthase endothéliale et de la NADPH oxydase.Dans la troisième partie de ce travail, nous avons tenté d’identifier le rôle de l’inflammation dans la toxicité induite par les DEP. Nous avons plus particulièrement étudié l’effet des DEP sur la polarisation des macrophages. Nos résultats ont montré que les DEP étaient incapables de polariser les macrophages Mphi en macrophages pro-inflammatoires M1 ou en macrophages anti-inflammatoires M2 ;du moins, ils n’avaient aucun effet sur l’expression des marqueurs M1 (TNF-alpha et IL 1-beta) et M2 (MRC 1 et TGM2) utilisés dans cette étude. Par ailleurs, l’exposition aux DEP n’a pas permis d’inverser le phénotype des macrophages M1 ou M2. Ces résultats plaident contre un rôle important de l’inflammation dans la toxicité vasculaire induite par les DEP.Nos résultats montrent dès lors, que dans nos modèles in vitro et in vivo, la toxicité vasculaire des DEP est directement liée à la production d’anion superoxyde. Cependant, contrairement à d’autres modèles expérimentaux, nous n’avons pas pu mettre en évidence de réaction inflammatoire induite par ces microparticules. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La morphologie mitochondriale résulte d’un équilibre dynamique entre les processus de fusion et de fission, impactant la physiologie cellulaire. Plusieurs données montrent une relation entre la fonction mitochondriale, des maladies cardiovasculaires et le vieillissement. OPA1 (optic atrophy 1) est une protéine qui contrôle la fusion de la membrane interne de la mitochondrie, et dont la mutation induit la maladie ADOA (autosomal dominant optic atrophy). Les travaux menés récemment indiquent que la mutation OPA1 est impliquée dans le dysfonctionnement cardiaque mais son impact sur la fonction vasculaire est encore inconnu. Notre étude a pour ambition d’examiner le rôle d’OPA1 sur la fonction vasculaire, notamment dans le développement de l’hypertension artérielle et le vieillissement vasculaire. Avec un modèle de souris hétérozygotes Opa1+/-, nous montrons dans cette étude que la protéine OPA1 joue un rôle protecteur dans le système vasculaire. En effet, les souris déficientes en OPA1 développent une hypertension-L-NAME dépendante plus grave qui est associée avec une dysfonction endothéliale plus importante et une altération de remodelage vasculaire. D’autre part, présentant une fonction vasculaire normale à 6 mois, les souris Opa1+/- commencent à développer un dysfonctionnement vasculaire à 12 mois qui pourrait induire le développement de pathologies vasculaires. En conclusion, ces résultats suggèrent pour la première fois que la dynamique mitochondriale peut jouer un rôle important sur la fonction et l’adaptation des vaisseaux dans les conditions pathologiques et dans le vieillissement vasculaire. Des études complémentaires seront nécessaires afin de clarifier le rôle de la protéine OPA1 dans l’hypertension. Ces données peuvent contribuer à la recherche de nouvelles cibles thérapeutiques pour prévenir les complications de l’hypertension et les maladies vasculaires liées à l’âge. / Defects in mitochondrial dynamics have been associated with various disorders, including cardiovascular diseases. OPA1 is essential for mitochondrial inner membrane fusion. Mutation in Opa1 is associated with the autosomal dominant optic atrophy (ADOA). Since then, OPA1 has been reported to be associated with cell apoptosis, cell proliferation, mitochondrial ATP synthesis, calcium homeostasis and ROS production. These data suggest that OPA1 has a potential role in vascular cells and subsequently affects vascular function. On the other hand,OPA1 is also associated with age-related changes of mitochondria and simultaneously contribute to the development of many dysfunctions in different organs. In this study, we investigated impacts of OPA1 mutation on vascular function in physiological and pathological condition like hypertension and vascular aging. By using an Opa1+/- heterozygote mouse model, we show that the OPA1 protein plays a protective role in the vascular system. Indeed, Opa1+/- mice developed a hypertension more severe than WT mice which was associated with more important endothelial dysfunction and altered vascular remodeling. In addition, although initial vascular function was normal, at 12 months, Opa1+/- mice displayed vascular dysfunction which might predict onset of vascular diseases at a later time. These results suggest for the first time that mitochondrial dynamics might play an important role in vascular function and adaptation in pathological conditions and in vascular aging. More studies are needed to clarify the role of the protein OPA1 in hypertension. These data may help to identify novel therapeutic targets to prevent complications of hypertension and vascular age-related diseases.

Grâce à leurs propriétés antioxydantes, les phénols de l’huile d’olive sont reconnus comme les acteurs principaux de la réduction de la mortalité cardiovasculaire et du diabète de type 2 associée au régime méditerranéen. Cependant, la forte métabolisation de l’hydroxytyrosol, principal composé phénolique de l’huile d’olive, en glucuronides, remet en question son activité biologique.Un premier objectif de ce travail de thèse a été de mettre en évidence l’importance des glucuronides dans l’amélioration de la fonction vasculaire grâce à un effet antioxydant. Néanmoins et contrairement à l’hydroxytyrosol, qui peut être transporté directement par la bilitranslocase, les glucuronides doivent, dans un premier temps, être déconjugués par la β-glucuronidase afin d’exercer leur activité biologique.Un deuxième objectif de ce travail de thèse a été de mettre en évidence leurs effets chez des rats atteints de syndrome métabolique. Nous avons pu constater que ni l’hydroxytyrosol, ni ses glucuronoconjugués ne modulaient la fonction vasculaire.Enfin, un troisième objectif a été de regarder la répercussion d’une supplémentation en hydroxytyrosol, sur les facteurs de risque cardiovasculaire dans un modèle de souris atteintes de diabète de type 2. La supplémentation en hydroxytyrosol a réduit la prise de poids, les masses adipeuses et a eu des effets hypotenseurs. Ces effets hypotenseurs semblent être dus à une de la fonction des cellules musculaires lisses puisque nos travaux montrent une relaxation endothélium-indépendante améliorée. Nos travaux donnent un nouvel éclairage sur les effets de l’hydroxytyrosol et ses métabolites, tous deux contribuant, potentiellement, à la réduction de l’incidence des maladies cardiovasculaires et du diabète de type 2. / Olive oil polyphenols are well-known to lower cardiovascular mortality and type 2 diabetes incidence associated to the Mediterranean diet. However, the high metabolization rate of hydroxytyrosol, the main phenolic compound of olive oil, into glucuronides, questions its real biological effect. The first objective of this thesis was to evidence the importance of glucuronides of Hydroxytyrosol in the enhancement of vascular function through antioxidative properties. It was found that, unlike to hydroxytyrosol that can be directly transported with bilitranslocase glucuronides have to be deconjugated by β-glucuronidase to exert their biological activity. A second objective was to evidence the effects of Hydroxytyrosol and glucuronides on vascular function in diet-induced metabolic syndrome rats. Neither hydroxytyrosol nor glucuronides modulated vascular function in this pathological context. A third objective was to show the effect of a chronic Hydroxytyrosol supplementation in refined olive oil on cardiovascular risk factors in a mice model of Metabolic Syndrome. Hydroxytyrosol supplementation was able to reduce weight gain, white adipose tissues mass and to lower blood pressure. These hypotensive effects seem to be due in smooth muscle cells function. In conclusion, our works highlight the importance of Hydroxytyrosol and its glucuronoconjugated metabolites, both contributing to the reduction of the incidence of cardiovascular risk factors associated to type 2 diabetes and Metabolic syndrome.

La drépanocytose est une maladie génétique caractérisée par la présence d’une hémoglobineanormale. Les travaux de cette thèse visaient à caractériser les fonctions micro-et macrovasculaires chezles enfants atteints de la drépanocytose SS et SC et ses conséquence sur la sévérité clinique. Nosrésultats, réalisées sur une cohorte pédiatrique antillaise, démontrent que les fonctions micro-etmacrovasculaires étaient altérées chez les enfants drépanocytaires homozygotes (SS) et chez les enfantsSC par rapport aux enfants non malades. Ainsi il semble que les patients drépanocytaires présentent, etce dès le plus jeune âge, une défaillance vasculaire marquée. Plusieurs facteurs semblent être impliqués :(1) l’activation endothéliale chronique, (2) la faible biodisponibilité en monoxyde d’azote causée parl’installation d’un état de stress oxydatif et nitrosatif chronique, (3) l’altération du système nerveuxautonome avec un risque vasoconstricteur (4) la défense anti-oxydante sur-sollicitée et (5) le faible niveaud’activité physique. En outre, nos résultats indiquent que la dysfonction vasculaire était plus sévère chezles enfants SS comparé aux enfants SC. Le faible taux d’hémolyse et le moindre stress oxydatif,pourraient expliquer la meilleure fonction vasculaire chez les enfants SC. Cette interaction entre stressoxydatif et hémolyse semble jouer un rôle clefs dans le cercle vicieux de la physiopathologiedrépanocytaire. Dans cette cohorte pédiatrique, le degré de dysfonction vasculaire ne semble pasmoduler la sévérité clinique. Cependant une dysfonction vasculaire plus développée a probablement desconséquences néfastes sur la sévérité clinique dans la drépanocytose. / Sickle cell disease is the most common genetic disease in the West Indies that affectshemoglobin. Because of considerable heterogeneity in clinical outcomes, its complex pathophysiology isstill not totally understood. For many decades it was widely assumed that blood disorders were the solecause of vaso-occlusion. More recently blood vessel dysfunction also seem to be involved. But it isunclear whether vascular function is affected similarly in children with sickle cell anaemia (SS) and childrenwith sickle haemoglobin C (SC) disease. This study with a cohort of Guadeloupean children demonstratedthat microvascular reactivity is impaired already in sickle cell SS and SC children compared to healthychildren. Divers biological and physiological analysis revealed that there are many interacting factors, all ofwhich may contribute to vasculopathy: (1) chronic endothelial stress due to elevated blood flow level, (2)reduced nitric oxide bioavailability due to chronic hemolysis and oxidative stress, (3) altered autonomicnervous system activity with increase risque in vasoconstrictor activity, (4) saturated antioxidant activityand (5) limited physical activity known to improve vascular function. In this children cohort, vascularimpairments were not associated to clinical severity. However vascular dysfunction seems to beexacerbated in SS. Mild haemolysis in SC, compared to SS, may limit oxidative and nitrosative stress andcould explain the better preserved microvascular function in this group. Learning more about the progressof vascular dysfunction in sickle cell disease seems to be essential. In advanced state it may possibleseriously worsen clinical severity.

Le taux du diabète de type 2 (DT2) est en augmentation partout dans le monde, y compris dans les régions du monde où le trait drépanocytaire (TD) est très prévalent. Le TD, la forme hétérozygote de la drépanocytose, est généralement considéré comme bénin. Cependant, une dysfonction vasculaire plus importante a été récemment observée chez les patients DT2 porteurs du TD (DT2-TD) par rapport à des patients DT2 non-porteurs du TD. En outre, certaines études démontrent que le TD pourrait rendre le dépistage du DT2 plus complexe. De ce fait, les deux objectifs principaux de ma thèse étaient d’étudier les difficultés liées au dépistage et le suivi du DT2 chez les porteurs du TD, et d’évaluer les mécanismes et conséquences de la dysfonction vasculaire amplifiée chez les porteurs du TD. La 1ère étude a comparé deux mesures typiques (l’HbA1c et la glycémie à jeun) et une mesure atypique (fructosamine) de la glycémie chez des adultes sénégalais avec et sans le TD. Cette étude a démontré une disparité entre ces mesures qui étaient plus marquées chez des porteurs du TD. La 2ème étude a observé que les prévalences d’hypertension, de rétinopathie, et de néphropathie étaient plus élevées chez les sujets DT2-TD que chez les sujets diabétiques. La dysfonction vasculaire à l’origine de ces complications plus fréquentes semble impliquer les produits de glycation avancés. Les études 3 et 4 étaient réalisées dans un modèle murin du DT2-TD. L’étude 3 a montré une vasodilatation endothélium-dépendante significativement réduite chez des souris DT2-TD. Enfin, l’étude 4 a montré que la vasodilatation in-vivo induite par acétylcholine était augmentée chez la souris DT2-TD via un mécanisme dépendant de la cyclooxygenase-2. Ce travail de thèse a permis de mieux comprendre les difficultés liées au dépistage du DT2 chez les porteurs du TD, de montrer que le TD est un facteur de risque de complications vasculaire dans le DT2 et d’explorer les mécanismes à l’origine de cette dysfonction vasculaire plus marquée / Rates of type 2 diabetes (T2D) are rapidly increasing worldwide, including in regions, and among populations, of the globe where sickle cell trait (SCT) is prevalent. SCT, the heterozygote form of sickle cell disease, is generally considered a benign condition. However, evidence shows that vascular function is more severely impaired in people with combined T2D and SCT (T2D-SCT) than in those with T2D only. Furthermore, evidence suggests that SCT could complicate screening for T2D, thereby increasing the risk of delayed diagnosis of T2D. In light of this information, the main objectives of this thesis were to study the challenges related to diagnosing and monitoring T2D in individuals with SCT, and to evaluate the mechanisms and consequences of the amplified vascular dysfunction observed in T2D-SCT. Study 1 compared the agreement between two standard measures of glycemia, HbA1c and fasting glucose, and one alternative measure of glycemia, fructosamine, in Senegalese adults with and without SCT. The findings revealed substantial disparities between the markers of glycemia, and these differences were exaggerated in individuals with SCT. Study 2 illustrated that SCT could potentially augment the risk of developing retinopathy, nephropathy, and hypertension in T2D, and demonstrated that AGEs are likely implicated in the vascular dysfunction observed in T2D-SCT. Studies 3 and 4 studied microvascular function in a mouse model of T2D-SCT. Study 3 showed that T2D-SCT mice had significantly impaired endothelium-dependent vasodilation in-vivo. Study 4 revealed that ACH-mediated vasodilation in-vivo was significantly elevated in the microvasculature of mice with combined T2D and SCT due to cyclooxygenase-2 dependent mechanisms. Overall these findings deepen our understanding about the complexities related to diagnosing and managing T2D in individuals with SCT

Les maladies cardio-vasculaires constituent un ensemble de troubles affectant le système circulatoire. Cependant, la complexité de l'étiologie des ces pathologies et l'implication de nombreux facteurs rendent leur compréhension délicate. Parmi ces facteurs, les microparticules (MPs) sont des microvésicules membranaires libérées par des cellules activées ou apoptotiques, détectables dans le sang en dehors de toutes situations pathologiques, mais dont l'altération du taux et du phénotype semblent très souvent corrélés à la sévérité d'une pathologie. De nombreuses publications ont également permis de mettre en évidence la participation des MPs en tant que vecteur dans la régulation de nombreuses fonctions cellulaires. Cette thèse a consisté à étudier l'influence des MPs dans deux pathologies cardio-vasculaires, l'hypertension artérielle pulmonaire ( HTAP) et le syndrome d'apnées obstructive du sommeil ( SAOS), présentant l'hypoxie comme caractéristique commune. Nous avons ainsi établi une altération du taux circulants et de certaines populations de MPs ainsi qu'une participation de ces Mps à la dysfonction vasculaire observée dans l'HTAP et le SAOS. Ce travail participe ainsi à la compréhension du rôle des MPs dans les mécanismes physiopathologiques impliqués dans ces pathologies.

Dans le but de vérifier l’impact d’un changement soudain dans l’agrégation érythrocytaire sur certains paramètres cardiovasculaires, une transfusion par échange sanguin du tiers du volume a été effectuée avec du sang hyperagrégeant chez le rat de souche Brown Norway. La pression caudale, le volume cardiaque systolique, la fraction d’éjection, le débit cardiaque, le rythme cardiaque et la résistance périphérique à l’écoulement sanguin ont été observés non-intrusivement sur 19 jours suite à la transfusion. Les rats ont été sacrifiés plus d’un mois suivant la transfusion et une étude ex vivo de la réponse à deux agents dilatateurs (l’acétylcholine et le nitroprussiate de sodium) a été menée sur les artérioles mésentériques. Des variations des paramètres cardiovasculaires, soit le débit, le volume systolique et la résistance périphérique, ont été remarquées dans les trois premiers jours posttransfusion. Une résistance du muscle vasculaire lisse au monoxyde d’azote a été notée chez les rats transfusés au sang hyperagrégeant alors qu’aucune dysfonction endothéliale n’était apparente en réponse à l’acétylcholine. / The aim of this study was to evaluate the effects of an acute change in erythrocyte aggregation on cardiovascular parameters by exchanging one third of the blood volume with hyperaggregating blood in the Brown Norway rat model. Values of caudal pressure, systolic cardiac volume, ejection fraction, cardiac output, heart rate and peripheral resistance to blood flow were observed non-invasively over 19 days after transfusion. The rats were sacrificed after more than a month following the procedure and an ex vivo study in response to pharmacological agents (acetylcholine and sodium nitroprussiate) was performed on mesenteric arterioles. Variations in cardiac output, systolic volume and peripheral resistance were noted for the first three days post-transfusion. The vascular smooth muscles of rats transfused with the hyperaggregating erythrocytes seemed to have developed a resistance to nitric oxide but no endothelial dysfunction was observed in response to acetylcholine.

Dans le but de vérifier l’impact d’un changement soudain dans l’agrégation érythrocytaire sur certains paramètres cardiovasculaires, une transfusion par échange sanguin du tiers du volume a été effectuée avec du sang hyperagrégeant chez le rat de souche Brown Norway. La pression caudale, le volume cardiaque systolique, la fraction d’éjection, le débit cardiaque, le rythme cardiaque et la résistance périphérique à l’écoulement sanguin ont été observés non-intrusivement sur 19 jours suite à la transfusion. Les rats ont été sacrifiés plus d’un mois suivant la transfusion et une étude ex vivo de la réponse à deux agents dilatateurs (l’acétylcholine et le nitroprussiate de sodium) a été menée sur les artérioles mésentériques. Des variations des paramètres cardiovasculaires, soit le débit, le volume systolique et la résistance périphérique, ont été remarquées dans les trois premiers jours posttransfusion. Une résistance du muscle vasculaire lisse au monoxyde d’azote a été notée chez les rats transfusés au sang hyperagrégeant alors qu’aucune dysfonction endothéliale n’était apparente en réponse à l’acétylcholine. / The aim of this study was to evaluate the effects of an acute change in erythrocyte aggregation on cardiovascular parameters by exchanging one third of the blood volume with hyperaggregating blood in the Brown Norway rat model. Values of caudal pressure, systolic cardiac volume, ejection fraction, cardiac output, heart rate and peripheral resistance to blood flow were observed non-invasively over 19 days after transfusion. The rats were sacrificed after more than a month following the procedure and an ex vivo study in response to pharmacological agents (acetylcholine and sodium nitroprussiate) was performed on mesenteric arterioles. Variations in cardiac output, systolic volume and peripheral resistance were noted for the first three days post-transfusion. The vascular smooth muscles of rats transfused with the hyperaggregating erythrocytes seemed to have developed a resistance to nitric oxide but no endothelial dysfunction was observed in response to acetylcholine.

L'augmentation récente de la prévalence du diabète de type 2 (DT2) et du syndrome métabolique est actuellement au coeur des préoccupations des organismes de santé publique ; ces deux maladies métaboliques favoriseraient le développement des maladies cardio-vasculaires. Ce rapide accroissement peut être relié aux changements de nos modes de vie, notamment la surconsommation en sucres et la sédentarité. L’impact de ces deux paramètres à différents niveaux physiologiques a été évalué grâce à la mise en place d’un modèle murin. Des rats Wistar ont été nourris à l'aide d'une boisson enrichie en fructose (20-25% w/v), induisant le développement progressif d'un syndrome métabolique (résistance à l'insuline, hypertension, dyslipidémie, hyperglycémie à jeun), sans pour autant présenter de DT2 (pas d'intolérance au glucose). Le régime hyper-fructosé entraîne des perturbations du système antioxydant (Superoxide dismutase, Catalase, Glutathion Peroxidase) et l'apparition tardive d'une dysfonction endothéliale de l'aorte thoracique.La pratique d'une activité physique modérée permet de prévenir l'apparition de la résistance à l'insuline et améliore le fonctionnement vasculaire de l'aorte thoracique. Ce dernier effet serait en lien avec un fonctionnement du système antioxydant plus performant. Malgré tout, l'entraînement associé au régime hyper-fructosé engendrerait des effets délétères au niveau hépatique. / The recent increase of type 2 diabetes (T2D) and metabolic syndrome prevalence is a key concern of public health organizations. Both diseases can promote the development of cardiovascular diseases. This steep increase can be linked to lifestyle changes, such as sugar overconsumption and lack of physical activity. The effects of these two parameters can be evaluated at various physiological levels using a murine model. For this purpose, Wistar rats were fed with a fructose-enriched drink (20-25% w/v), which results in the progressive development of a metabolic syndrome (insulin resistance, hypertension, dyslipidemia, fasting hyperglycemia). These rats did not present T2D (no glucose intolerance). The fructose-enriched diet promotes perturbations in the antioxidant system (SOD, CAT, GPx) as well as a late endothelial dysfunction on the thoracic aorta.Moderate physical activity prevents the development of insulin resistance and increases thoracic aorta vascular function. This later may be link to the best performances of the antioxidant system. However, exercise training associated with fructose-enriched diet may be deleterious for hepatic health.