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

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Dans la dysfonction endothéliale, le compartiment endothélial circulant joue simultanément le rôle d’acteur impliqué dans la régénération du tissu lésé et celui d’indicateur de l’état d’altération ou de régénération de l’endothélium. Dans l’artérite oblitérante des membres inférieurs (AOMI), l’un des axes de recherche porte sur le développement d’un produit de thérapie cellulaire capable d’induire la formation de néo-Vaisseaux. Face à la difficulté d’obtenir et d`amplifier des cellules progénitrices endothéliales (CPE) chez l’adulte sain, et a fortiori chez le patient, l’une des hypothèses laisse envisager le recours à d’autres types cellulaires ayant des propriétés vasculogéniques. Chez patients atteints de maladies cardiovasculaires, et d’AOMI en particulier, les cellules mononuclées de moelle osseuse et les CPE montrent des propriétés angiogéniques diminuées. Nous avons mis en évidence la capacité des cellules souches mésenchymateuses (CSM) isolées de patients atteints d’AOMI à induire une reperfusion, par recrutement de cellules endothéliales in situ, avec la même efficacité que celles de donneurs sains. Les CSM ne se différencient pas en cellules endothéliales mais agissent par paracrinie. La seconde hypothèse d’obtention d’un produit de thérapie cellulaire autologue angiogène est de trier des cellules plus immatures que les CPE afin de les différencier secondairement vers la lignée endothéliale à l’image du modèle pathologique de la cellule souche d’hémangiome CD133+ qui laisse envisager les Very Small Embryonic Like stem cells (VSEL), cellules souches multipotentes CD133+, comme un candidat de cellules post-Natales à potentiel vasculaire. Nous avons dérivés, en culture en conditions angiogéniques, des VSEL qui acquièrent un phénotype mésenchymateux mais présentent un profil sécrétoire proche de celui des CPE. Les VSEL favorisent la revascularisation post-Ischémique et acquièrent un phénotype endothélial in vitro et in vivo suggérant que les VSEL peuvent être à l’origine de la lignée endothéliale. Les VSEL se présentent également comme un biomarqueur de la dysfonction endothéliale mobilisé de la moelle osseuse (MO) vers le sang périphérique (PB) chez les patients souffrant d’AOMI. Les biomarqueurs cellulaires circulants représentent non seulement des marqueurs non invasifs de l’endothélium mais peuvent également apporter des informations utiles pour le diagnostic, le pronostic et le suivi thérapeutique des patients souffrant de pathologies associées à une dysfonction endothéliale. Une modification du nombre de CPE et de cellules endothéliales circulantes (CEC) dans la circulation a été rapportée dans différentes situations pathologiques respectivement associées à une régénération et une altération endothéliale telle l’augmentation du taux de CEC chez des patients présentant une hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). La technique de référence pour le dénombrement des CEC dans le sang périphérique est l’immunoséparation magnétique (IMS). Cette méthode non automatisée et chronophage, repose sur l’énumération par microscopie à fluorescence des cellules CD146+ préalablement isolées. Bien que reproductible, cette numération est soumise à de nombreux biais de quantification, difficile à mettre en oeuvre et sujette à interprétation. La mise au point d’une méthode de détection automatisée des CEC par cytométrie à focalisation acoustique (AFC) s’est montrée fiable et robuste, dans une cohorte de patients atteints d’HTAP traitée ou non, constituant une alternative pertinente à l’analyse par microscopie. L’ensemble de ces travaux ouvre donc de nouvelles perspectives dans la détection des biomarqueurs cellulaires circulants impliqués dans la dysfonction endothéliale, proposant les VSEL comme nouvel acteur vasculogénique. / In endothelial dysfunction, circulating endothelial compartment simultaneously plays the role of actor involved in the regeneration of injured tissue and reflects endothelium state. In peripheral arterial disease (PAD), one of the research areas is the development of a cellular therapy product capable of inducing the formation of neo-Vessels. Faced with the difficulty to obtain and amplify endothelial progenitor cells (EPC) in adults, one of the assumptions lets consider the use of other cell types with vasculogenic properties. In patients with cardiovascular disease, and PAD in particular, bone marrow mononuclear cells and EPC show reduced angiogenic properties. We have demonstrated the ability of isolated mesenchymal stem cells (MSCs) from PAD patients to induce reperfusion by recruitment of endothelial cells in situ, with the same efficiency as that of healthy donors MSCs. MSCs do not differentiate into endothelial cells but act by paracrine. The second hypothesis of obtaining an autologous angiogenic cell therapy product is to sort cells more immature than the CPE and to differentiate them secondarily into endothelial lineage as the pathological cell model of hemangioma stem cells CD133 + which lets consider the Very Small Embryonic like stem cells (VSEL), CD133 + multipotent stem cells as a potential candidate of postnatal vascular cell. We have derived and cultured in angiogenic conditions VSEL that acquired a mesenchymal phenotype but exhibited a secretory profile similar to that of EPC. VSEL promote post-Ischemic revascularization and acquire an endothelial phenotype in vitro and in vivo suggesting that VSEL may be responsible for the endothelial lineage. VSEL also appear as a biomarker of endothelial dysfunction mobilized from bone marrow (BM) to peripheral blood (PB) in patients with PAD. Cellular circulating biomarkers are not only non-Invasive markers of endothelium but can also provide useful information for the diagnosis, prognosis and therapeutic monitoring of patients with endothelial dysfunction associated pathologies. Changing the number of EPC and circulating endothelial cells (CEC) in the circulation has been reported in different pathological situations respectively associated with endothelial regeneration and alteration such as the increase of CEC in patients with pulmonary arterial hypertension (PAH). The reference technique for the enumeration of CEC in peripheral blood is magnetic immunoseparation (IMS). This non-Automated and time-Consuming method, based on the enumeration by fluorescence microscopy of CD146 + cells isolated. Although reproducible, this count is subject to many through quantification, difficult to implement and subject to interpretation. The development of an acoustic focusing cytometry (AFC) method for automated detection of CEC has proved reliable and robust results, in a cohort of patients with PAH treated or not, constituting a relevant alternative analysis to microscopy. All of this work opens new perspectives in the detection of cellular circulating biomarkers involved in endothelial dysfunction, suggesting VSEL as new vasculogenic actor.

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès dans le monde. Actuellement, leur prévalence croît en Afrique subsaharienne où l'hypertension représente un facteur de risque cardiovasculaire majeur. Différents médicaments sont utilisés pour le traitement de l'hypertension mais dans les pays à revenu faible en général, et en R.D.Congo en particulier, le niveau socio-économique bas de la population pousse cette dernière à faire appel à la médecine traditionnelle. En R.D.Congo, les tradithérapeutes utilisent une multitude de plantes pour traiter l’hypertension. Cependant, les propriétés pharmacologiques de certaines de ces plantes sur la fonctionnalité vasculaire n’ont pas encore été étudiées de manière approfondie.<p>Afin de donner une base scientifique à l’utilisation de ces plantes dans le traitement de l'hypertension artérielle en médecine traditionnelle congolaise, nous avons réalisé dans un premier temps une enquête ethnobotanique. Celle-ci a été menée auprès de tradipraticiens de Kinshasa et du Bas-Congo, dans l'ouest de la R.D.Congo, afin d'obtenir des informations spécifiques sur les plantes qui sont utilisées pour traiter l'hypertension. Suite à cette enquête, trois plantes ont été sélectionnées :les feuilles et les écorces de racines de Combretum racemosum P. Beauv (Combretaceae), les feuilles de Combretum celastroides subsp. laxiflorum Welw (Combretaceae) et les écorces de tronc et de racines d'Hymenocardia acida Tul. (Euphorbiaceae). L'évaluation de l'effet vasorelaxant des extraits polaires issus de ces plantes sur les anneaux d’aorte isolée de rat a montré que les extraits testés ont un effet vasorelaxant endothélium-dépendant. Tous les extraits induisent cet effet via la voie du NO-GMPc alors que ceux de feuilles et d'écorces de racines de Combretum racemosum agissent également via la voie des prostanoïdes. Ces extraits ont aussi une action antioxydante. Enfin, l'administration chronique des extraits polaires de feuilles de Combretum celastroides subsp. laxiflorum et d'écorces de racines d'Hymenocardia acida aux rats spontanément hypertendus a montré que ces deux extraits possèdent une activité antihypertensive. Dans le but de déterminer les composés phytochimiques responsables de l’activité vasorelaxante observée, les extraits polaires de feuilles de Combretum celastroides subsp. laxiflorum et d'écorces de racines d'Hymenocardia acida ont été soumis à un fractionnement sur une colonne de polyamide. Toutes les fractions obtenues ont présenté une activité antioxydante, mais l'activité vasorelaxante était concentrée dans une fraction dont l'analyse par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse après thiolyse a indiqué qu'elle était enrichie en procyanidines. En conclusion, notre étude montre l'intérêt de ces plantes dans le traitement de l'hypertension en médecine traditionnelle congolaise, intérêt qui mérite d’être confirmé par des études cliniques rigoureuses./<p><p>Cardiovascular diseases represent a major cause of death in the world. Currently, their prevalence grows in sub-Saharan Africa where hypertension represents a major cardiovascular risk factor. Different drugs are used for the treatment of hypertension, but in low-income countries in general and in the D.R.Congo in particular, low socio-economic level forces the population to frequently recourse to the traditional health systems. In D.R.Congo, the traditional healers use a variety of plants to treat hypertension, but the pharmacological properties of some of these plants on vascular function have not been investigated.<p>To provide a scientific basis for the use of these plants in the treatment of hypertension in Congolese traditional medicine, we first carried out an ethnobotanical survey among traditional healers in some districts of Kinshasa and Bas-Congo, in the west of D.R. Congo, to obtain specific information about the plants that are used as antihypertensive remedies. As a result of this investigation, three plants were selected :leaves and root bark of Combretum racemosum P. Beauv (Combretaceae), leaves of Combretum celastroides subsp. laxiflorum Welw (Combretaceae), and trunk bark and root bark of Hymenocardia acida Tul. (Euphorbiaceae). The evaluation of the vasorelaxant effect of the polar extracts from these plants on isolated rat aorta showed that all extracts have an endothelium-dependent vasorelaxant effect. All extracts induce the vasorelaxant effect through the NO-cGMP pathway while those of Combretum racemosum leaves and root bark also act via the prostanoids pathway. These extracts also showed an antioxidant activity. Chronic administration of polar extracts of Combretum celastroides subsp. laxiflorum leaves and Hymenocardia acida root bark to spontaneously hypertensive rats showed that both extracts have an antihypertensive activity. Both extracts were fractionated on a column of polyamide in order to determine the nature of the compounds responsible for the vasorelaxant activity. All fractions obtained had an antioxidant activity but the vasorelaxant activity was concentrated in one fraction. Analysis of this fraction by liquid chromatography-mass spectrometry after thiolysis indicated that it was enriched in procyanidins. In conclusion, our study shows the interest of these plants in the treatment of hypertension in Congolese traditional medicine, interest which should be confirmed by rigorous clinical studies.<p> <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Introduction : La dépendance aux vasopresseurs est une complication fréquente de la chirurgie cardiaque. Le syndrome vasoplégique (SV) est une forme grave de dépendance aux vasopresseurs due soit à une réaction inflammatoire systémique diffuse, soit à un dysfonctionnement cardiaque après une séparation de la circulation extracorporelle (CEC). Bien que plusieurs facteurs de risque aient été décrits, aucune intervention n’a démontré d’efficacité pour prévenir cette complication. Objectif : Identifier les facteurs de risque modifiables de la dépendance prolongée aux vasopresseurs chez les patients ayant bénéficié d’une chirurgie cardiaque avec CEC. Devis : C’est une étude de cohorte, observationnelle, rétrospective et monocentrique ayant été menée à l’Institut de Cardiologie de Montréal. Patients et méthodes : Analyse rétrospective des patients provenant de deux études prospectives incluant 263 patients ayant subi une chirurgie cardiaque sous CEC entre 2015 et 2017 et admis aux soins intensifs (SI) de chirurgie cardiaque à l’Institut de Cardiologie de Montréal. L’étude exclut toutes les chirurgies cardiaques sans CEC, la transplantation cardiaque et les patients n’ayant pas reçu de vasopresseurs après la fin de la CEC. La dépendance prolongée aux vasopresseurs en postopératoire est définie par la persistance d’au moins un vasopresseur à partir de la fin de la CEC pour une durée supérieure à 24 heures. Une analyse de régression logistique fut effectuée afin de déterminer les variables indépendantes associées à la vasoplégie postopératoire. Résultats : Parmi les patients étudiés, 247 furent éligibles dont 98 (39,7 %) ont développé une dépendance prolongée aux vasopresseurs. Ces patients étaient plus âgés (67 ± 12 ans vs 64 ± 12 ans; p < 0,02) et avec un EuroSCORE II supérieur (3,1 % (1,7-6,1) vs 1,8 % (1,0-3,1), p < 0,0001). En outre, ces patients ont eu plusieurs complications en postopératoire, y compris une durée plus longue de ventilation mécanique (5 heures (IQR 4-9) contre 4 heures (IQR 3-5), p < 0,001), un séjour plus long aux SI (3 jours (IQR 1-2) vs 1 jour (IQR 1-2) ; p <0,001), mais aussi à l’hôpital (7 jours (IQR 6-10) vs 5 jours (IQR 4-7)). Les patients avec une dépendance prolongée aux vasopresseurs avaient été exposés à une période plus longue de CEC (100 minutes (IQR 75-129) vs 83 minutes (IQR 65-108) ; p = 0,009), une dose de norépinéphrine peropératoire plus importante (0,07  0,05 μg-1.kg-1.min contre 0,04 μg.kg-1.min-1, p < 0,001) et une administration de liquides plus importante durant l’opération (2747 ± 1241 par rapport à 2284 ± 879 ml; p = 0,001). En analyse multivariée, la réduction préexistante de la fraction d’éjection du ventricule gauche (FEVG)  30 % (OR : 9,52, IC 95 % : 1,14-79,25, p = 0,04), l’hypertension pulmonaire (HTP) préopératoire (définie comme modérée si la pression artérielle pulmonaire systolique (PAPs) est > 30 et  55 mmHg (OR : 2,52, IC 95 % : 1,15-5,52) ; ou sévère si la PAPs est > 55 mmHg (OR : 8,12, IC 95 % : 2,54-26,03, p = 0,002)) et le bilan liquidien cumulatif des premières 24 h aux SI (OR : 1,76, IC 95 % : 1,32-2,33, p < 0,0001) étaient indépendamment associés au développement de la dépendance prolongée aux vasopresseurs. La prédiction du modèle était associée avec une aire sous la courbe ROC de 0,80, IC 95 % : 0,74-0,86, p < 0,0001. Conclusion : La dépendance prolongée aux vasopresseurs après une chirurgie cardiaque est une complication fréquente. La réduction de la FEVG, de l’HTP et un bilan hydrique positif se sont avérés des facteurs de risque indépendants dans ce contexte. / Background: Vasopressor dependency is a common complication of cardiac surgery. The vasoplegic syndrome is a severe form of vasopressor dependency, due either to a diffuse systemic inflammatory reaction or to cardiac dysfunction after separation from cardiopulmonary bypass (CPB). Although several risk factors have been described, no intervention has been demonstrated to be effective to prevent this complication. The objective of this study is to identify modifiable pre and peri operative risk factors of prolonged vasopressor dependency after separation from CPB in cardiac surgery. Design: This is a retrospective observational study in a single specialized cardiac surgery center. Methods: A retrospective analysis of 263 patients undergoing cardiac surgery under cardiopulmonary bypass (CPB) enrolled in two separate prospective studies was performed. Prolonged vasopressor use was defined as the persistence of at least one vasopressor for more than 24 hours after separation from CPB. Data collection included pre-operative risk factors, intraoperative treatment, hemodynamic and echocardiographic variables within the first 24 hours of intensive care unit (ICU) stay after surgery. Results: A total of 247 patients were included and 98 (39.7%) developed prolonged vasopressor dependence. Older age (67 ± 12 vs. 64 ± 12 years; p = 0.01) and higher EuroSCORE II (3.1% (IQR 1.7-6.1) vs. 1.7% (IQR 1.03-3.1); p < 0.0001) was associated with prolonged vasopressor dependence. Furthermore, those patients had worst outcomes including a longer duration of mechanical ventilation (5 hours (IQR 4-9) vs. 4 hours (IQR 3-5); p < 0.001) and a longer ICU stay (3 days (IQR 1-2) vs. 1 day (IQR 1-2); p < 0.001) and hospital stay (7 days (IQR 6-10) vs. 5 days (IQR 4-7)). Patients with prolonged vasopressor dependency had a longer CPB time (100 mins (IQR 75-129) vs. 83 mins (IQR 65-108); p = 0.009), greater intraoperative norepinephrine dose (0.07 ± 0.05 μg.kg-1.min-1 vs. 0.04 ± 0.04 μg.kg-1.min-1, p < 0.001) and larger fluid intake at the end of surgery (2747 ± 1241 vs. 2284 ± 879 ml; p = 0.001). In multivariable analysis, pre-existing reduced left ventricular ejection fraction (LVEF £ 30%) (OR: 9,52, 95 % CI : 1.14-79.24; p = 0.03), preoperative pulmonary hypertension (PH) (sPAP > 30 and £ 55 mmHg: OR: 2.5, 95 % CI : 1.14- 5.52; sPAP > 55 mmHg: OR: 8,12, 95 % CI: 2.53-26.02; p = 0.001) and first 24 hours cumulative fluid balance (OR: 1.78, 95 % CI: 1.41-2.24; p < 0.0001) were independently associated with the development of prolonged vasopressors dependence. This model had a good ability to predict prolonged vasopressor dependence after cardiac surgery (AUC = 0.80, 95 % CI: 0.73-0.86; p < 0.0001). Conclusions: Vasopressor dependency remains a frequent complication after CPB surgery. Its association with PH and positive fluid balance is unreported and potentially reversible. Prospective studies and clinical trials should explore the role and potential modulation of these two factors in order to prevent postoperative vasopressor dependency.

Les personnes hospitalisées pour un problème cardiaque présentent un risque important d’insuffisance cardiaque aiguë (ICA). L’ICA qui n’est pas reconnue ou prise en charge rapidement par l’équipe de soins est associée à un important taux de mortalité. Le raisonnement clinique infirmier (RCI), soit le processus cognitif d’interprétation des données recueillies lors de l’évaluation de la santé d’une personne, est essentiel à la reconnaissance et la prise en charge de l’ICA. Les jeux sérieux sont des interventions de formation pouvant être offertes sur des supports numériques (p. ex., ordinateurs) et qui pourraient améliorer le RCI en offrant une expérience d’apprentissage engageante et intrinsèquement motivante. En s’appuyant sur le modèle de développement d’interventions de Czajkowski et al. (2015), cette thèse par articles présente une étude dont le but était de développer et d’apprécier l’apport d’un jeu sérieux (SIGN@L, en référence aux signes et symptômes d’ICA et au support numérique du jeu sérieux) afin de soutenir l’engagement, la motivation intrinsèque et le développement du RCI en contexte d’ICA d’étudiantes et d’étudiants en sciences infirmières. Le jeu sérieux SIGN@L a été développé par l’étudiant-chercheur d’après le modèle théorique d’apprentissage par le jeu d’Alexiou et Schippers (2018) et les résultats de deux revues systématiques (Maheu-Cadotte et al., 2021b; Maheu-Cadotte et al., 2021c). D’après le modèle théorique retenu, le jeu sérieux combine trois couches constitutives afin de soutenir l’engagement et la motivation intrinsèque lors de l’apprentissage : des mécaniques de jeu, une trame narrative et une esthétique. Les revues systématiques ont apporté des appuis empiriques au design de SIGN@L. Ce dernier est conçu pour être utilisé individuellement, avec un ordinateur personnel et pour environ 20 minutes. Nous avons apprécié l’apport de SIGN@L par un devis multiméthodes (Maheu-Cadotte et al., 2022). Le volet quantitatif était un essai croisé. Nous avons recruté 28 étudiantes et étudiants en sciences infirmières qui ont été répartis aléatoirement à deux séquences de prototypes du jeu sérieux : SIGN@L-A (version complète) suivi ou précédé de SIGN@L-B (comprenant seulement certaines mécaniques de jeu et une esthétique fonctionnelle). Les participantes et participants ont rempli des questionnaires en ligne après leur utilisation de chacun des prototypes et ont rapporté des niveaux d'engagement et de motivation intrinsèque plus élevés avec SIGN@L-A (r de Cohen de 0,83 et de 0,70, respectivement). Cependant, des différences négligeables dans les scores de RCI ont été constatées entre les deux prototypes (r de Cohen de 0,10). Pour le volet qualitatif, nous avons réalisé une entrevue individuelle semi-dirigée avec 10 participantes et participants afin d’apprécier l’apport des couches constitutives des prototypes du jeu sérieux sur leur expérience d’apprentissage. Ceux-ci ont décrit que la construction de réseaux logiques avait contribué à leur apprentissage. Ils ont également rapporté que d’incarner le rôle d’une infirmière ou d’un infirmier et de prendre soin de personnes hospitalisées leur conféraient un sens similaire des responsabilités à celui en pratique clinique. De plus, la division de SIGN@L-A en niveaux les aidait à situer leur progression. Alors que les deux prototypes ont été perçues comme faciles à utiliser, les réactions au rendu audiovisuel de SIGN@L-A ont varié de la détente à la distraction. Les résultats suggèrent qu’une intervention de formation qui intègre les éléments des couches constitutives d’un jeu sérieux favorise davantage l’engagement et la motivation intrinsèque d’étudiantes et d’étudiants en sciences infirmières qu’une intervention de formation qui présente une intégration limitée de ces éléments. / Individuals hospitalized in acute care units with a cardiac problem are at a significant risk of acute heart failure (AHF). If AHF is not recognized and managed early by the healthcare team, it is associated with significant mortality. Nurses’ clinical reasoning (CR), the cognitive process of interpreting data collected during the assessment of individuals, is essential to the recognition and management of AHF. Serious games are educational interventions that can be offered on digital devices (e.g., computers) and that have the potential to enhance CR by providing an engaging and intrinsically motivating learning experience. Based on the Czajkowski et al. (2015) model of intervention development, this article-based thesis presents a study that aimed to develop and study the contribution of a serious game (SIGN@L, in reference to the AHF signs and symptoms, and to the digital device on which is offered the serious game) to support nursing students’ engagement, intrinsic motivation, and CR development in the context of AHF. The serious game SIGN@L was developed by the student researcher based on the game-based learning theoretical model by Alexiou et Schippers (2018) and the results of two systematic reviews (Maheu-Cadotte et al., 2021b; Maheu-Cadotte et al., 2021c) . According to the theoretical model, a serious game combines three layers to support engagement and intrinsic motivation during learning: game mechanics, narrative and aesthetics. Systematic reviews provided empirical support for the design of SIGN@L. This serious game is used alone, on a personal computer, and its estimated duration of use is one 20-minute session. We assessed the contribution of SIGN@L-A through a multimethod design (Maheu-Cadotte et al., 2022). The quantitative component was a crossover trial. We recruited 28 nursing students who were randomly assigned to two sequences of serious game prototypes: SIGN@L-A (complete version) followed or preceded SIGN@L-B (including only some game mechanics and a functional aesthetic). Participants completed online questionnaires after using each of the prototype and reported higher levels of engagement and intrinsic motivation with SIGN@L-A (Cohen’s r: 0.83 and 0.70, respectively). However, negligible differences in CR scores were found between the two educational interventions (Cohen’s r: 0.10). For the qualitative component, we conducted semi-structured individual interviews with 10 participants to assess the contribution of the three layers of the serious game on their learning experience. They described how they perceived that the construction of logical networks had contributed to their learning. They also reported that playing the role of a nurse and caring for hospitalized individuals gave them a similar sense of responsibility to that found in clinical practice. In addition, the division of SIGN@L-A into levels greatly helped them to situate their progress. While both interventions were perceived as easy to use, reactions to the audiovisual rendering of SIGN@L-A ranged from feeling relaxed to feeling distracted. Results suggest that an educational intervention that integrates each of the elements of the constituent layers of a serious game is more supportive of nursing students' engagement and intrinsic motivation than an educational intervention that has limited integration of these elements.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'anion superoxyde peut agir comme une molécule de signalisation ou comme un facteur préjudiciable selon sa concentration, l'organe cible, et selon la présence ou non d'antioxydants neutralisants. Actuellement, dans les cellules musculaires lisses (CMLs) vasculaires, les effets de l'anion superoxyde sur les différentes voies de transduction du signal et sur les interactions croisées entre ces voies ne sont pas encore définies. Par conséquent, une meilleure connaissance des effets de l'anion superoxyde sur les différentes voies de signalisation pourrait fournir une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents aux fonctions altérées des CMLs vasculaires observées dans des conditions pathologiques. L'objectif général de cette étude était de caractériser et d'évaluer le rôle modulateur de l'anion superoxyde, produit par la réaction de l'hypoxanthine avec la xanthine oxidase, sur les activités de différentes voies de signalisation dans les CMLs vasculaires, et de déterminer si la sensibilité de différentes voies de signalisation à l'anion superoxyde était altérée dans l'hypertension artérielle. Le projet de ce programme de recherche était basé sur les principaux postulats suivants : (1) l'anion superoxyde pourrait affecter sélectivement la production d'inositol 1,4,5-triphosphates (IP3), de GMPc, ou d'AMPc dans les CMLs vasculaires; (2) le rôle modulateur de l'anion superoxyde pourrait être dû à une altération des interactions croisées entre différentes voies de signalisation; et (3) les anomalies observées dans les CMLs vasculaires chez le rat spontanément hypertendu (SHR) pourraient être reliées à des altérations des différentes voies de signalisation induites par l'anion superoxyde. Une production augmentée d'1P3induite par l'anion superoxyde dans les CMLs d'aorte de rat ou d'artère mésentérique en culture a été démontrée pour la première fois dans cette étude. L'anion superoxyde a augmenté la formation d'IP3d'une manière concentration-dépendante et temps-dépendante. La superoxyde dismutase (SOD), mais non la catalase, a inhibé significativement la formation d'IP3 induite par l'anion superoxyde. L'inhibition de la phospholipase C (PLC) a aboli l'effet de l'anion superoxyde sur la formation d'1P3. La génistéine et la tyrphostine A25, deux inhibiteurs de la tyrosine kinase, ont aussi inhibé significativement la formation d'IP3induite par l'anion superoxyde. L'utilisation d'anticorps anti-PLCy a atténué significativement la formation d'1P3induite par l'anion superoxyde. De plus, le taux d'expression des protéines de la PLCy a été augmenté après l'exposition des CMLs à l'anion superoxyde. Ces observations suggèrent donc que dans les CMLs vasculaires la formation d'1P3 induite par l'anion superoxyde pourrait être en grande partie secondaire à une augmentation de l'activité de la tyrosine kinase liée aux voies de signalisation de la PLCy. En ce qui concerne la voie du GMPc, l'anion superoxyde a diminué significativement les niveaux de base de GMPc et supprimé aussi l'augmentation des niveaux de GMPc induite par des stimulateurs de la guanylyl cyclase, le nitroprussiate de sodium (NPS) ou la s-nitroso-nacétylpénicillamine (SNAP). La formation d'1P3stimulée par l'anion superoxyde a été significativement inhibée par le NPS ou la SNAP, mais potentialisée de façon importante par un inhibiteur de la guanylyl cyclase l'ODQ ou par le KT5823 (un inhibiteur de la protéine kinase dépendant du GMPc). Cependant, l'anion superoxyde n'a pas eu d'effet sur les niveaux de base d'AMPc ou sur la production d'AMPc induite par la forskoline et de plus, l'inhibition de l'adénylyl cyclase ou de la protéine kinase dépendante de l'AMPe n'a pas affecté la formation d'lP3stimulée par l'anion superoxyde. Ces données, par conséquent, suggèrent que l'inhibition de la formation de GMPc par l'anion superoxyde contribue probablement à l'activation de la formation d'1P3induite par l'anion superoxyde en atténuant le rétrocontrôle inhibiteur du GMPc sur les voies de signalisation liées à la PLC, tandis que la voie de signalisation de l'AMPc ne serait pas impliquée dans la formation d'EP3induite par l'anion superoxyde. Dans les CMLs vasculaires de rat SHR, les effets de l'anion superoxyde ont été plus puissants que dans les CMLs de rat WKY, en ce qui concerne l'augmentation de formation d'1P3, la diminution des taux de GMPc et la facilitation induite par l'anion superoxyde des interactions croisées entre les voies du GMPc et de 1'IP3. Dans les CMLs vasculaires des deux souches de rat, la formation d'IP3induite par l'anion superoxyde a été inhibée par une variété d'antioxydants, dont la N-acétylcystéine, l'acide a-lipoïque, la mélatonine et la SOD. Il apparaît donc vraisemblable que l'hypersensibilité à l'anion superoxyde des voies de 1'IP3et du GMPc puissent contribuer à l'augmentation du tonus vasculaire et de la réactivité des CMLs dans l'hypertension artérielle. Nous avons aussi investigué si l'effet de la mélatonine était dû à ses propriétés antioxydantes. Un effet inhibiteur plus important de la mélatonine sur la contraction aortique induite par la norépinéphrine (NE) a été observé chez les rats SHR en comparaison avec les rats Wistar-Kyoto (WKY). L'inhibition par la mélatonine de la formation d'IP induite par la NE a été aussi plus importante dans les CMLs aortiques de rat SHR que dans celles de rat WKY. Les effets plus puissants de la mélatonine chez le rat SHR, qui ont été aussi observés avec la SOD, mais non avec la catalase, ne sont pas dûs à l'activation des récepteurs à la mélatonine ou des récepteurs a-adrénergiques. Ces résultats indiquent que les effets anti-hypertenseurs de la mélatonine sont largement dûs à l'inactivation de l'anion superoxyde, et que les niveaux endogènes d' antioxydants ne parviennent pas à contrecarrer les niveaux accrus d'anion superoxyde produits chez le rat SHR. En conclusion, cette étude révèle une variété de nouveaux mécanismes de signalisation de l'anion superoxyde. Pour la première fois, il a été démontré que l'anion superoxyde active l'hydrolyse des phosphoinositides et augmente les taux d'IP3dans les CMLs vasculaires, principalement par la stimulation de la tyrosine kinase liée à la voie de signalisation de la PLCy. Il a aussi été observé que l'anion superoxyde réduit la formation de GMPc et supprime l'inhibition croisée de 1'1P3par le GMPc, facilitant ainsi la formation d'1P3. Les effets sélectifs de l'anion superoxyde sur les voies de 1'IP3et du GMPc, ainsi que l'existence d'une inhibition croisée de la formation d'1P3par la voie du GMPc, révèlent des mécanismes nouveaux pour expliquer le rôle modulateur de l'anion superoxyde sur les voies de signalisation dans les CMLs. Par conséquent, les effets plus puissants de l'anion superoxyde sur la signalisation de la voie de 1'IP3et de la voie du GMPc dans les CMLs vasculaires de rat SHR, effets qui ont été démontrés pour la première fois dans cette étude, pourraient être responsables des altérations des mécanismes de transduction du signal cellulaire chez le rat SHR et ainsi contribuer au développement et/ou au maintien de l'hypertension artérielle. Ces observations permettent donc d'imaginer de nouvelles orientations pour le développement de nouvelles stratégies pour la prévention ou le traitement de l'hypertension artérielle. / Superoxide anion can act as a signalling molecule or a detrimental factor depending on its concentration, the targeted organ, and the presence of counteracting antioxidants. The effects of superoxide on different signal transduction pathways and on the cross-talk interactions among these pathways in vascular smooth muscle cells (SMCs) are presently still unsettled. Therefore, a better knowledge on the effects of superoxide on different signalling pathways may provide a better understanding of the mechanisms underlying the altered functions in vascular SMCs observed in pathological conditions. The general objective of this study was to characterize and evaluate the modulating role of superoxide generated by the hypoxanthine and xanthine oxidase reaction on the activities of different signalling pathways in vascular SMCs and to investigate whether the sensitivities of different signalling pathways to superoxide were altered in hypertension. The design of the present research program was based on the following major postulates. (1) superoxide might selectively affect the generation of inositol 1,4,5-triphosphates (IP3), cGMP, or cAMP in vascular SMCs; (2) the modulating role of superoxide might be mediated by alteration in the cross-talk interactions among different signalling pathways; and (3) the abnormalities observed in vascular SMCs from spontaneously hypertensive rats (SHR) might be related to the alterations induced by superoxide on different signalling pathways. An enhanced production of 1P3induced by superoxide in cultured SMCs from rat aorta or mesenteric artery was demonstrated, for the first time, in this study. Superoxide increased 1P3 formation in a concentration- and time-dependent manner. Superoxide dismutase (SOD), but not catalase, significantly inhibited the superoxide-increased 1P3formation. The inhibition of phospholipase C (PLC) abolished the effect of superoxide on IP3formation. Genistein and tyrphostin A25, two tyrosine kinase inhibitors, also significantly inhibited the superoxideinduced IP3formation. The application of antibody against PLCI, significantly attenuated the superoxide-induced 1P3formation. Moreover, the expression level of PLC7proteins was increased after exposing SMCs to superoxide. These observations thus suggest that superoxideinduced IP3 formation may be in a great part secondary to an increase in the activity of tyrosine kinase-link PLCy signalling pathways in vascular SMCs. Concerning the cGMP pathway, superoxide significantly decreased the basal levels of cGMP and also suppressed the rise in cGMP levels induced by guanylyl cyclase stimulator sodium nitroprusside (SNP) or s-nitroso-n-acetylpenicillamine (SNAP). The superoxide-induced IP3 formation was significantly inhibited by SNP or SNAP, but markedly potentiated by a guanylyl cyclase inhibitor ODQ or KT5823 (a cGMP-dependent protein kinase inhibitor). However, superoxide had no effect on the basal levels of cAMP or the forskolin-induced cAMP production and moreover, the inhibition of adenylyl cyclase or cAMP-dependent protein kinase did not affect the superoxide-enhanced IP3formation. These data, therefore, suggest that the reduced cGMP formation by superoxide probably contributes to the superoxide induced activation of 1P3 formation by lifting the inhibitory feedback of cGMP on the PLC pathway(s), whereas, the cAMP pathway may not be involved in the superoxide-induced IP3formation. In vascular SMCs from SHR, the effects of superoxide were more potent than in SMCs from WKY, including the increase in 1P3 formation, the decrease in cGMP levels, and the superoxide-induced facilitation of the cross-talk interaction between cGMP and IP3pathways. The superoxide-induced 1P3formation was inhibited by a variety of antioxidants, including nacetylcysteine, cc-lipoic acid, melatonin and SOD, in vascular SMCs from both strains. It thus appears that the hypersensitivity of 1P3and cGMP pathways to superoxide is likely to contribute to the increased vascular tone and reactivity of SMCs in hypertension. Whether the effect of melatonin is due to its antioxidant properties was also explored. A greater inhibitory effect of melatonin on the norepinephrine (NE)-induced aortic contraction was observed in SHR than in Wistar-Kyoto rats (WKY). The inhibition of the NE-induced IP formation by melatonin was also greater in aortic SMCs from SHR than that from WKY. The enhanced effects of melatonin in SHR, which were found to be similarly enhanced with SOD but not with catalase, were not mediated by melatonin receptors or oc-adrenoceptors. These results indicate that the anti-hypertensive effects of melatonin are largely due to the scavenging of superoxide, and that the levels of endogenous antioxidants may not counteract the levels of overproduced superoxide in SHR. In conclusion, this study reveals a variety of novel signalling mechanisms for superoxide. For the first time, it was demonstrated that superoxide activates the hydrolysis of phosphoinositides and increases IP3levels in vascular SMCs mainly through the stimulation of tyrosine kinase-link PLCy signal pathway. It was also found that superoxide reduces cGMP formation and suppresses the cross-inhibition of IP3by cGMP, thus facilitating 1133formation. The selective effects of superoxide on 1133and cGMP pathways as well as the existence of a cross-inhibition of IP3formation by cGMP pathway provide novel mechanisms for the signalling role of superoxide in vascular SMCs. Therefore, the altered signalling effects of superoxide on the IP3pathway and the cGMP pathway, which were demonstrated in vascular SMCs from SHR for the first time in this study, could thus be responsible for the alterations in cellular signal transduction mechanisms in SHR and might contribute to the development and/or maintenance of hypertension. These observations could provide new avenues for the development of new strategies for the prevention or treatment of hypertension.

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