L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie mortelle caractérisée par un important remodelage vasculaire, principalement dû à l’hyperprolifération et à la résistance à l’apoptose des cellules du muscle lisse de l’artère pulmonaire (CML-AP). Récemment il a été montré que les CML-AP présentent un remodelage du métabolisme énergétique, avec une régulation négative de l’oxidation phosphorylante associée à une activation de la voie glycolytique, qui semble contribuer à leur phénotype particulier. La désacétylase sirtuine1 (SIRT1) est un important modulateur du métabolisme énergétique, notamment via son activation de peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1 alpha (PGC-1α), régulateur clé de la biogenèse mitochondriale. Dans cette étude, nous montrons pour la première fois que la prolifération des CML-AP de rat et humaines est caractérisée par une réduction de l’activité de SIRT1, et est augmentée suite à l’inhibition pharmacologique ou la sous-expression spécifique de SIRT1. De plus, suite à hypoxie chronique, des souris génétiquement déficientes en SIRT1 présentent un remodelage vasculaire plus important que celui observé chez les souris contrôles, ce qui est associé à une augmentation accentuée de l’hypertrophie et de la pression systolique du ventricule droit. Au contraire, l’activation pharmacologique de SIRT1 inhibe fortement la prolifération des CML-AP, et est associée à l’activation de la biogenèse mitochondriale. L’ensemble de ces résultats suggère que l'inactivation de SIRT1 joue un rôle causal dans l’hyperprolifération des CML-AP et cette enzyme pourrait être une nouvelle cible thérapeutique prometteuse pour le traitement de l’HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a lethal disease characterized by an intensive vascular remodelling, mainly due to hyper-proliferation and resistance to apoptosis of pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs). Recently it has been found that PASMCs, similarly to cancer cells, demonstrate a shift in energy metabolism from oxidative phosphorylation towards glycolysis thus contributing to their particular phenotype. The deacetylase sirtuin1 (SIRT1) is an important modulator of energy metabolism, particularly via its activation of peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1 alpha (PGC-1α), the master regulator of mitochondrial biogenesis. Here we show for the first time that rat and human PASMC proliferation is characterised by a diminution of SIRT1 activity, and is potentiated by SIRT1 pharmacological inhibition or specific downregulation. Moreover, after chronic hypoxia exposure, SIRT1 KO mice display a more intense vascular remodelling compared to their control littermates and this is associated with an exacerbated increase in right ventricle systolic pressure and hypertrophy. Conversely, pharmacological SIRT1 activation strongly inhibits PASMC proliferation, and is associated with the activation of mitochondrial biogenesis. In general, the data obtained show that SIRT1 inactivation plays a causative role in PASMC proliferation and this enzyme could be a promising therapeutic target for PAH treatment.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare définie par une augmentation de la pression artérielle pulmonaire moyenne due à un remodelage progressif des artérioles pulmonaires, menant à une défaillance du ventricule cardiaque droit. Le remodelage vasculaire est la conséquence d’une dysfonction endothéliale conduisant à une hyperprolifération et à un défaut d’apoptose des cellules vasculaires pulmonaires. Le récepteur NMDA (NMDAR), un récepteur au glutamate connu pour son rôle dans la plasticité neuronale et la transmission synaptique, a été récemment identifié comme acteur de ce remodelage vasculaire. Cependant, le sous-type de NMDAR impliqué n’est pas connu. Le développement de traitements potentiels ciblant le NMDAR nécessite de mieux comprendre quelles sous-unités du récepteur sont mobilisées dans la maladie. Dans la mesure où la sous-unité GluN2A est impliquée dans la survie des neurones et la sous-unité GluN2B dans leur mort, nous avons fait l’hypothèse que la composition des NMDARs vasculaires pulmonaires devait être dérégulée dans l’HTAP. Par conséquent, cette thèse a pour objectifs i) d’étudier la composition du NMDAR dans l’HTAP, ii) d’en identifier les conséquences fonctionnelles, et iii) d’explorer son intégration au sein de la physiopathologie de l’HTAP.Nous avons montré que l’expression de la sous-unité GluN2B est réduite dans les artères pulmonaires des patients HTAP comparés à des sujets non-HTAP, malgré l’augmentation de l’expression de la sous-unité obligatoire GluN1, suggérant une commutation de l’expression des NMDARs de type GluN2B vers d’autres sous-types. Nous avons également montré que les NMDARs de type GluN2B sont rapidement et transitoirement recrutés à la membrane des cellules musculaires lisses (CMLs) en réponse à un facteur de croissance, le PDGF, par l’intermédiaire des Src family kinases (SFKs). En utilisant un inhibiteur spécifique des NMDARs de type GluN2B, nous avons observé qu’ils réduisaient la prolifération et la migration dépendantes du PDGF, indiquant une boucle de rétrocontrôle négatif. Ces résultats suggèrent une signalisation croisée entre le PDGFR-β, les SFKs et les NMDARs de type GluN2B. Ainsi le déficit en NMDARs de type GluN2B chez les patients HTAP pourrait potentialiser la réponse proliférative et migratoire au PDGF, une voie suractivée dans l’HTAP. De plus, nous avons montré que les NMDARs de type GluN2A sont recrutés de façon prolongée à la membrane des CMLs lors d’une stimulation par le PDGF. Néanmoins, le rôle précis des récepteurs de type GluN2A dans l’HTAP reste à découvrir. Pour approfondir le rôle du NMDAR dans la physiopathologie de l’HTAP, nous avons mené une étude bio-informatique complémentaire afin de modéliser les voies de signalisation impliquant le NMDAR dans l’HTAP. Nous avons construit et connecté en réseau les bases de connaissance sur les acteurs de l’HTAP d’une part, et les voies de signalisation impliquant le NMDAR dans le système nerveux central d’autre part. Nous avons montré que ces réseaux positionnent le NMDAR au cœur de nombreuses voies de signalisation caractéristiques de l’HTAP, dont celle du PDGFR-β.Ainsi, nous avons montré que l’expression membranaire des récepteurs de type GluN2A et GluN2B est dérégulée dans l’HTAP, orientant probablement la réponse au glutamate dépendante du PDGF vers les récepteurs de type GluN2A. Les conséquences d’un tel déséquilibre sont l’augmentation de la prolifération et de la migration des CMLs vasculaires pulmonaires. De plus le manque de récepteurs de type GluN2B est une caractéristique physiopathologique nouvelle dans l’HTAP et dans la compréhension du mode d’action des NMDARs périphériques en général. Enfin, le NMDAR semble être un acteur central dans la physiopathologie de l’HTAP, interagissant avec de nombreuses voies de signalisation impliquées dans la maladie, suggérant de nouvelles pistes pour avancer dans la compréhension des mécanismes physiopathologiques de l’HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disease defined by an increase in mean pulmonary arterial pressure due to progressive obstruction of the small pulmonary arteries, leading to right heart failure and death. The vascular remodeling is a consequence of complex and multiple patho-mechanisms, including endothelial cells dysfunction and hyperproliferation of smooth muscle cells in the pulmonary vascular wall. The N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR), a glutamate receptor, has been recently identified as playing an active role in this vascular remodeling. It has been shown that in pulmonary arteries of PAH patients, NMDAR is overexpressed and overactivated and is involved in the proliferation and resistance to apoptosis of pulmonary vascular cells. However, the NMDAR subtype involved in this process remains unknown. The development of potential treatments targeting the NMDAR requires a better understanding of its subunit involvement in the disease. Since the GluN2A subunit is involved in the survival of neurons and the GluN2B subunit in their death, we hypothesized that the pulmonary vascular NMDAR subunit composition could be dysregulated in PAH. Therefore, in this thesis study we aimed to: i) study the composition of NMDAR in PAH, ii) explore its functional consequences in the pathophysiology of PAH, and iii) uncover its integration in the pathophysiology of PAH.We showed that the expression of the GluN2B subunit is reduced in the pulmonary arteries of PAH patients compared to non-PAH subjects. This occurs despite the overall increased expression of the obligatory GluN1 subunit, suggesting a switch from GluN2B-type receptors to, at least, another GluN2-type receptor. We also showed that in the presence of PDGF-BB, there is an immediate increase in the levels of phosphorylated Src family kinases (SFKs), associated to an increase in phosphorylated GluN2B (the active form) that were relocated to the cell membrane, suggesting the cross-talk between PDGF, SFKs and NMDAR. To validate the pathway, we inhibited the activation of PDGFR-β or SFKs, and in both cases the phosphorylation of GluN2B after PDGF stimulation was aborted. To assess the functional importance of this pathway, proliferation and “wound healing” tests were performed. The results clearly showed that selective inhibition of GluN2B, in the presence of PDGF, significantly increased both migration and proliferation of PASMCs. These results suggest that the lack of GluN2B-type receptors in PAH may potentiate SMC proliferative and migratory response to PDGF, a well-known overactivated pathway in PAH. In addition, we showed that GluN2A-type NMDARs arerecruited to the SMC membrane following PDGF stimulation, but the precise role of GluN2A-type NMDARs in PAH remains elusive. To further explore the crosstalk between the NMDAR and the PDGF receptor (PDGFR) pathways, we conducted a complementary bioinformatics study. To provide a model of the NMDAR signaling pathways in PAH we constructed and connected comprehensive knowledge bases of the actors involved in PAH on one hand and the signaling pathways involving NMDAR within the central nervous system on the other hand. Within these networks the NMDAR was revealed as a central downstream effector of the hallmark signaling pathways of PAH, including that of PDGFR.These results indicate that the membrane expression of GluN2A-type and GluN2B-type receptors is dysregulated in PAH, presumably switching the PDGF-dependent glutamate response towards GluN2A-type receptors. The consequences of such imbalance are the increased proliferation and migration of pulmonary vascular SMCs. Moreover, the lack of GluN2B-type NMDARs is a new feature in the pathophysiology of PAH and in the understanding of peripheral NMDA receptors in general. Besides, the NMDAR seems to be a central effector in PAH, interacting with multiple hallmark pathways of the disease, suggesting new tracks to further understanding the pathophysiology of PAH.

Résumé : L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare dans laquelle les artères pulmonaires subissent un important remodelage et un recrutement de cellules proinflammatoires dans la paroi. Généralement les patients atteints sont diagnostiqués tardivement. Or, à son stade avancé, l’HTAP est irréversible. Aucun traitement actuel ne permet de soigner définitivement les patients. Nous émettons l’hypothèse que l’inflammation pourrait être à l’origine de plusieurs dysfonctions cellulaires et que sa résolution pourrait probablement prévenir l’HTAP. Deux modèles d’HTAP expérimentale ont été utilisés. Le premier met en jeu des artères pulmonaires humaines (APH) cultivées in vitro et rendues hyperréactives et sur lesquelles les effets des Résolvines D1 et E1 ainsi que leurs précurseurs respectifs ont été évalués. Le deuxième est un modèle in vivo bien connu de rats hypertendus à la monocrotaline (MCT) sur lesquels le rôle curatif du MAG-DHA (un monoacylglycéride de l’acide docosahexaénoïque) a été étudié quand l’HTAP est déjà installée. Les résultats démontrent que 24 h de prétraitement in vitro avec le TNFalpha, l’IL-6 ou l’ET-1 augmente la réactivité pharmaco-mécanique et la sensibilité au Ca2+ des APH stimulées avec 80 mM de KCl, 1 µM de 5-hydroxytryptamine (5-HT), 30 nM U-46619 et 1 µM de PDBu. En revanche, 300 nM de RvD1 ou de RvE1 ainsi que 1µM de MAG-DHA ou de MAG-EPA (monoacylglycéride de l’acide éicosapentaénoïque) renversent les effets induits par les traitements proinflammatoires et vasoconstricteurs. De plus, in vivo, il a été démontré que 7 jours de traitement avec le MAG-DHA peuvent permettre de résoudre le statut inflammatoire dans un modèle d’hypertension pulmonaire induite par la MCT chez le rat. Dans les deux modèles, l’expression de biomarqueurs inflammatoires (TNFalpha, COX-2, STAT3) et les niveaux de phosphorylation des activateurs nucléaires du remodelage tels que c-Fos, c-Jun, NFkB et MMP9 étaient augmentées par les traitements proinflammatoires. Cependant, les expériences d’immuno-buvardage montrent que la RvD1, la RvE1 et leurs précurseurs normalisaient les niveaux de détections de ces marqueurs de l’inflammation. En conclusion, l’ensemble des données montrent que les Résolvines D1 et E1 ainsi que leurs précurseurs sont des candidats efficaces pour résoudre l’inflammation induite pour prévenir l’hyperréactivité pharmacologique des artères pulmonaires. / Abstract : Pulmonary hypertension (PH) is rare disease characterized by an important remodelling and proinflammatory cells recruitement into the pulmonary artery wall. Because of the late diagnostic, the patient care is often performed when PH is at its irreversible and most severe stage. Unfortunatly, none of the actual treatments are able to cure the patients for the long term. We hypothesize that inflammation could be a major event at the origin of all the other cellular dysfunctions that characterise PH. Resolvins; metabolites from Oméga-3 could resolve inflammation and potentially prevent or reverse PH. In the present study, two models of PH have been used. The first one is an in vitro model involving cultured human pulmonary arteries (HPA) in which inflammatory or hyperreactive conditions have been induced to evaluate the effects of Resolvin D1 and E1 and their precursors. The second model is a well-known in vivo model of monocrotalineinduced PH in rats, treated with MAG-DHA (monoacylglyceride form of docosahexaenoic acid) to evaluate the curative ability of this compound to resolve the disease at its severe stage. Results show that 24-h pre-treatment with TNFα, IL-6 or ET-1 increased the reactivity and Ca2+ sensitivity of HPA as revealed by agonist challenges with: 80 mM KCl, 1 μM 5- hydroxytryptamine (5-HT), 30 nM U-46619 and 1 μM PDBu. However, 300 nM RvD1 or RvE1, as well as 1 μM MAG-DHA or MAG-EPA (monoacylglyceride form of eicosapentaenoic acid) strongly reversed the over responsiveness induced by proinflammatory and hyperreactive treatments.Moreover, a 7-day treatment with MAG-DHA is able to resolve the inflammatory status in a rat model of monocrotaline-induced pulmonary hypertension. In both models, the inflammatory status enhanced the expression of inflammatory biomarkers (TNF-α, COX-2, STAT-3) as well as the detection of MMP9 and phosphorylated nuclear factors such as P-c-Fos, P-c-Jun and P-NF-κB involved in the activation of wall remodeling. Hence, RvD1, RvE1 and their precursors normalized the expression of these inflammatory biomarkers. In conclusion, Resolvin D1 and E1 and their respective precursors MAG-DHA and MAGEPA could inhibit inflammation status to prevent and potentially cure pulmonary hypertension.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie caractérisée par une obstruction des artères pulmonaires de petit calibre aboutissant, à terme, à une défaillance cardiaque droite. L’évolution de cette maladie est parfois émaillée d’épisodes de dégradation de l’état fonctionnel des patients, nécessitant une admission en unité de soins intensifs pour surveillance cardioscopique et administration de médicaments inotropes et/ou vasopresseurs. Peu d’éléments permettent à ce jour de guider les praticiens dans la prise en charge de ces patients et la physiopathologie de ces épisodes est assez peu connue.Dans un premier temps, nous avons retrouvé une mortalité de 41% en réanimation et testé certains facteurs pronostiques cliniques et biologiques simples issus de la pratique quotidienne dans une cohorte propective de patients avec une prise en charge standardisée. Nous avons identifié comme facteurs pronostiques la pression artérielle systémique, la natrémie, la créatininémie, la valeur de la C-reactive Proteine. Nous avons retrouvé une influence de ces épisodes sur l’évolution à moyen terme de ces épisodes. Dans un second temps nous avons testé la valeur pronostique des indices temporels de fonctionnement du ventricule gauche, suggérée par les études en imagerie par résonnance magnétique. Nous avons utilisé pour cela la tonométrie d’aplanation, outil original et non invasif. Nous avons retrouvé que la valeur de la durée d’éjection du ventricule gauche est associée au pronostic. Dans une troisième partie nous avons mesuré les conséquences et la valeur pronostique de l’épuration extra rénale en contexte d’ insuffisance rénale menaçante chez ces patients. Dans une étude rétrospective, nous avons observé 68 séances d’épuration extra-rénale continue ou discontinue. Ces séances se sont compliquées d’hypotension artérielle dans environ 50% des cas. La très haute mortalité en réanimation et à 3 mois, respectivement de 47% et 73%, soulève la question de la place de l’assistance circulatoire et de la transplantation urgente chez ces patients. Ces données soulignent la sévérité à court terme des épisodes aigus d’aggravation chez les patients porteurs d’HTAP. De plus amples données sont nécessaires pour améliorer la prise en charge de ces patients et organiser dans le meilleur délai la mise en place de thérapeutiques exceptionnelles comme l’assistance circulatoire et la transplantation pulmonaire ou cardio-pulmonaire. / Pulmonary arterial hypertension ( PAH) is a disease characterized by an obstruction of the small pulmonary arteries leading ultimately to right heart failure. The evolution of this disease is sometimes punctuated by episodes of deterioration of the functional status of patients requiring admission to intensive care unit for monitoring and administration of inotropic drugs and / or vasopressors. Few evidence to date are available to guide physicians in the care of these patients and the pathophysiology of these episodes is still elusive.In a first part, we found a mortality of 41% in the intensive care unit (ICU) and tested some simple clinical and biological prognostic factors from the daily practice in a prospective cohort of patients with a standardized management. We have identified systemic blood pressure, serum sodium, serum creatinine, serum C -reactive Protein as prognostic factors. We found an influence of these events on the medium-term evolution of the patients.In a second step we tested the prognostic value of time derived indices of left ventricular function, variables suggested by magnetic resonance imaging studies. In this purpose, we used aplanation tonometry, an original and non-invasive tool. We found that the value of the left ventricular ejection time was associated with in ICU prognosis.In the third part we measured the impact and prognostic value of renal replacement therapy in case of threatening kidney failure in these patients. In a retrospective study, we observed 68 sessions of renal replacement therapy, continuous hemofiltration and intermittent hemodialysis. These sessions were complicated by hypotension in 50 % of cases. The high in ICU mortality and three months mortilty, respectively 47% and 73%, raises the question of the role of extracorporeal life support and urgent transplantation in these patients.These data underscore the severity of acute worsening in patients with PAH. More data are needed to improve the management of these patients and determine the best timing of exceptional treatment such as circulatory support and pulmonary or cardiopulmonary transplantation.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a group of diseases characterized by avascular obstruction leading to a progressive increase of the resistances in the pulmonary blood flow. The recent progress in the understanding of mechanisms at the origin of this disease underlines the role of extrapulmonary cells, such as circulating stem cells and bone marrow-derived progenitor cells in vascular remodeling and in PAH development. In this thesis we have shown implication of the progenitor cells and chemotactic axis in the vascular remodeling in human and experimental PAH. This work could help to develop new therapies allowing more specific and more effective treatments leading to improved survival of PAH patients. / L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est un groupe de maladies qui se caractérise par une obstruction vasculaire conduisant à une augmentation progressive des résistances à l’écoulement sanguin. Le remodelage vasculaire qui implique toutes les couches de la paroi du vaisseau est considéré comme un élément clé dans la pathogenèse de l'HTAP. Les progrès récents dans la compréhension des mécanismes à l'origine de cette maladie soulignent le rôle de cellules extrapulmonaires, telles que des cellules souches circulantes et des progéniteurs dérivés de la moelle osseuse, dans le remodelage vasculaire et dans le développement de l’HTAP. Les thérapeutiques ciblées sur la dysfonction endothéliale ne permettent pas à l'heure actuelle de guérir cette maladie, il est donc nécessaire d’identifier d'autres mécanismes physiopathologiques permettant de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. C’est pourquoi nous avons exploré l’implication des cellules progénitrices et des signaux chimiotactiques dans le remodelage vasculaire au cours de l’HTAP humaine et expérimentale. Nous avons mis en évidence un recrutement de cellules c-kit+ (incluant des progéniteurs et des mastocytes) ainsi que l’expansion de vasa vasorum dans les poumons des patients atteints d’HTAP. Grâce à l’utilisation du modèle expérimentale d’HTAP induit par l’hypoxie chez la souris, nous avons montré le rôle central de la chimiokine CXCL12 et de ses deux récepteurs CXCR4 et CXCR7 dans le recrutement des progéniteurs c-kit+. Le traitement combiné par les antagonistes AMD3100 et CCX771, grâce à leurs actions synergiques, inhibe le remodelage vasculaire pulmonaire, l’hypertrophie cardiaque droite, ainsi que le recrutement des progéniteurs c-kit+, induits par l’hypoxie. Par ailleurs, le blocage de c-kit par l’imatinib améliore également les paramètres d’hémodynamique et diminue le recrutement périvasculaire des cellules c-kit+, probablement en inhibant leurs expansion dans la moelle osseuse. Nous avons également mis en évidence une altération d’une population de progéniteurs mésenchymateux d’origine hématopoïétique, appelés fibrocytes, dans le sang des patients souffrant d’HTAP.Ce travail pourrait contribuer à développer des actions thérapeutiques ciblées permettant la mise en place de traitements à la fois plus spécifiques et plus efficaces susceptibles d’améliorer la survie des patients HTAP.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare caractérisée par un remodelage des artères pré-capillaires pulmonaires lié à une dysfonction des cellules endothéliales (CE) conduisant à une prolifération cellulaire vasculaire. Cette prolifération conduit à une obstruction progressive du lit artériel et à l’augmentation des résistances vasculaires. L’hypertension pulmonaire (HTP) qui en résulte provoque une hypertrophie du ventricule droit aboutissant à la défaillance cardiaque et à la mort du patient. Actuellement le seul recours possible est la transplantation pulmonaire. Les mécanismes responsables de ce remodelage vasculaire sont encore peu connus. Les premiers travaux présentés mettent en évidence in situ un nouveau mécanisme impliqué dans ce remodelage. Au cours de ce processus, appelé transition endothélio-mésenchymateuse (EndoMT), les CE se désolidarisent de l’endothélium vasculaire et envahissent l’espace sous endothélial. Ce mécanisme s’accompagne d’une perte progressive du phénotype endothélial et du gain d’un phénotype mésenchymateux invasif et proliférant. L’EndoMT est impliquée dans la formation des lésions intimale et plexiforme. L’inhibition de l’EndoMT a donné des résultats prometteurs dans des modèles in vivo et in vitro d’HTAP. Cette découverte ouvre une nouvelle voie pour le traitement de la maladie. Dans un second projet nous avons confirmé le lien suspecté entre les chimiothérapies et la maladie veino-occlusive pulmonaire (MVOP), une forme d’HTP touchant les veines et veinules pulmonaires. L’étude des cas rapportés de MVOP consécutive à une chimiothérapie indiquent une forte incidence des agents alkylants, notamment du cyclophosphamide (CP), sur le développement de la MVOP. L’exposition au CP a provoqué une HTP associée à des lésions post-capillaires chez 3 espèces animales (souris, rat et lapin) confirmant ce lien. Nous espérons que nos travaux aboutiront à une plus grande vigilance concernant cette complication rare et sévère de l’exposition aux agents alkylants. De plus, nos travaux in vivo ont permis de mettre au point le tout premier modèle expérimental de MVOP. Au cours du dernier projet présenté, nous avons démontré que le nebivolol, un β-bloquant (β1 antagoniste β2 et β3 agoniste ayant un effet vasodilatateur) de 3ème génération, permettait d’améliorer les paramètres hémodynamiques et morphologiques, ainsi que la dysfonction endothéliale, liés à l’HTAP dans les modèles in vivo et in vitro. Ces travaux suggèrent la nécessité de réévaluer les recommandations actuelles, basées sur l’étude de β-bloquants non spécifiques de 1ère génération, qui proscrivent leur utilisation dans l’HTAP. En revisitant plusieurs aspects du remodelage vasculaire, ma thèse contribue ainsi à l’innovation thérapeutique dans l’HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disease characterized by a severe modeling of the precapillary pulmonary arteries related to an endothelial cells (EC) dysfunction leading to vascular cell proliferation. This proliferation leads to a progressive obstruction of the distal pulmonary arterial bed and increases pulmonary vascular resistance. The resulting pulmonary hypertension (PH) leads to a progressive right ventricular hypertrophy, and subsequent right heart failure and death unless the patient receives a lung transplantation. The primary mechanisms that trigger the vascular remodeling remain poorly understood. In the first presented study, we discovered in situ a new pathological process involved in vascular remodeling in PAH. During this process called endothelial-to-mesenchymal transition (EndoMT), the EC lose their cell-junctions to leave the endothelium and invade the subendothelial space. This phenomenon involves the progressive loss of the endothelial phenotype and the gain of a pro-invasive and pro-proliferative mesenchymal phenotype. This process is implicated in the pathogenesis of intimal and plexiform lesions. The inhibition of EndoMT gave promising results in experimental in vivo and in vitro models of PAH. This finding may have therapeutic implications for PAH. During a second project presented, we confirmed the suspected potential link between chemotherapies and the pulmonary veino-occlusive disease (PVOD). PVOD is a PH with vein and venular lesions. The systematic review of cases of chemotherapy induced PVOD cases suggests that alkylating agents, and cyclophosphamide (CP) in particular, represents a risk factor for the development of PVOD. In experimental models, CP exposure induced PH in three different animal models (mouse, rat, and rabbit). We hope that our findings will allow achieving greater vigilance against this rare and severe complication after alkylating agents exposure. Moreover our in vivo results lead to the development of the 1st experimental model of PVOD. In the last part, we demonstrated that nebivolol, a 3rd generation β-blocker (β1 antagonist, β2 & β3 agonist with vasodilator effect), improved PAH in in vitro and in vivo models. The actual guidelines, based on results obtained with non-specific 1st generation β-blockers, advice against the use of β-blockers in PAH. Our results suggest that the recommendation against β-blockers might be reevaluated taking into consideration their generation and specificity. By revisiting many aspects of vascular remodeling, my thesis contributes to therapeutic innovation in PAH.

La décompensation cardiaque se manifeste par une symptomatologie de dyspnée et de fatigue, et par une diminution de l’aptitude aérobie. La décompensation cardiaque peut être globale ou gauche (DCG), ou droite comme dans le cas de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Les mesures fonctionnelles de repos (fonction ventriculaire gauche ou pression artérielle pulmonaire moyenne) sont peu corrélées à l’aptitude aérobie, qui est cependant un élément important de la mise au point et du suivi clinique des patients atteints de DCG ou d’HTAP. L’aptitude aérobie est évaluée par une ergospirométrie. Réalisée sur cycloergomètre ou sur tapis roulant elle mesure l’évolution des variables ventilatoires (ventilation, consommation en oxygène et production de CO2), la fréquence cardiaque et la tension artérielle lors d’un effort à intensité croissante jusqu’à l’effort maximal. Elle apporte une analyse fine du comportement à l’exercice des patients, de la cause de la limitation à l’effort et permet la détermination précise de la consommation d’oxygène maximale (VO2max). Plus simple que l’ergospirométrie, le test de marche de 6 minutes (TDM6) mesure la distance maximale parcourue en marchant 6 minutes. Il évalue la réponse intégrée des systèmes cardiovasculaire, respiratoire et musculaire à l’effort, mais, contrairement à l’ergospirométrie, il ne permet pas d’identifier les facteurs déterminants l’aptitude aérobie. Le TDM6 est corrélé de façon significative, mais non étroite, à la VO2 max et à la classe fonctionnelle telle qu’évaluée par l’échelle à 4 points de la New York Heart Association. Les travaux réunis dans le présent travail ont eu pour but de contribuer à l’étude de la pathophysiologie de l’aptitude aérobie et à la compréhension des tests utilisés pour l’évaluer dans l’HTAP et de la DCG. Dans une première étude, nous avons comparé le profil ergospirométrique et le périmètre de marche de 6 minutes chez les patients DCG ou HTAP. Les résultats montrent que la VO2 max et le TDM sont diminués dans les mêmes proportions chez des patients à handicap fonctionnel (NYHA) comparable, avec toutefois une propension plus marquée à l’hyperventilation dans l’HTAP. Dans une seconde étude, nous avons mesuré la réponse métabolique au TDM6 au moyen d’un ergospiromètre portable chez des patients HTAP. Les résultats montrent que le TDM6 est réalisé à une VO2 correspondant à la VO2max mesurée à l’ergospirométrie sur cycloergomètre, avec cependant une ventilation, un quotient respiratoire et une fréquence cardiaque inférieures. Durant le TDM6, les patients stabilisent leur effort à un quotient respiratoire légèrement inférieur à 1. Ces résultats s’expliquent soit par la cinétique de la VO2 durant l’ergospirométrie à protocole standardisé comportant un incrément de charge trop rapide par minute, soit par une différence des masses musculaires mises en œuvre durant la marche ou l’effort sur bicyclette. Ces résultats suggèrent que le TDM6 pourrait être un test plus adéquat que l’ergospirométrie pour évaluer l’aptitude aérobie dans l’HTAP. Dans un troisième travail, plus modeste, nous avons réalisé la réplique du précédent, dans la DCG. Nous y avons observé les mêmes résultats. Dans un dernier travail nous avons évalué la valeur pronostique de l’ergospirométrie et du TDM6 dans l’HTAP. Nous avons analysé les ergospirométries et TDM6 de 65 patients atteints d’HTAP et discerné un sous groupe de patients atteints d’HTAP idiopathique ou associée à la prise d’anorexigène. Le TDM6 et le produit « distance x poids » étaient pronostiques de mortalité dans le groupe entier de patients et dans le sous groupe de patients atteints d’HTAP idiopathique ou associée à la prise d’anorexigène. La pente VE/VCO2 n’était facteur pronostique de mortalité que dans le groupe de patients atteints d’HTAP idiopathique ou associée à la prise d’anorexigène. La VO2pic n’était prédictive de mortalité dans aucun des groupes de patients. En conclusion, nos travaux ont montré que la DCG et l’HTAP menaient à une diminution similaire de la capacité à l’exercice. Ils ont également contribué à montrer l’intérêt du TDM6 (avec mesures ergospirométriques) dans l’évaluation de cette amputation de l’aptitude à l’effort. Le TDM6 paraît plus adéquat pour la mesure de l’aptitude purement aérobie (quotient respiratoire < 1). Ceci permet probablement de comprendre la supériorité du TDM6 par rapport à l’ergospirométrie en tant que facteur pronostique et en sensibilité aux effets d’interventions thérapeutiques.

Les patients atteints de BPCO de stade I, d'ICC et d'HTAP peuvent présenter une diminution des débits aériens à bas volume pulmonaire. Il s'agit d'un déterminant majeur de la distension thoracique dynamique, particulièrement délétère, et facteur important de la dyspnée d'exercice. Nos travaux montrent sans ambiguïté une forte association entre la distension thoracique dynamique (limitant l'augmentation du volume courant) et la dyspnée à l'effort chez ces patients. Le corollaire de ces constatations est que des interventions thérapeutiques qui réduisent la distension thoracique devraient diminuer la dyspnée d'effort et améliorer la tolérance à l'exercice, et ce y compris dans des situations cliniques où les anomalies de la mécanique respiratoire ne sont a priori pas le primum movens de la maladie. Et en effet, la réduction de la dyspnée d'effort est bien corrélée avec la réduction du volume pulmonaire induite directement par des interventions pharmacologiques ou indirectement par des interventions non-pharmacologiques. De plus, du point de vue thérapeutique, la mise en évidence dans la troisième étude d'une propension à la distension thoracique induite par l'exercice chez certains patients atteints d'HTAP qui présentent une nette diminution des débits aériens à bas volume pulmonaire peut elle fournir une base théorique à l'adjonction de bronchodilatateurs aux traitements à visée hémodynamique. En conclusion, cette thèse contribue à une meilleure connaissance de la physiopathologie de la dyspnée d'exercice dans le contexte de la BPCO à un stade précoce, de l'ICC et de l'HTAP, en mettant en évidence le rôle d'un mécanisme pathogénétique qui n'avait pas été décrit auparavant.

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.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie caractérisée par une obstruction des artères pulmonaires de petit calibre aboutissant, à terme, à une défaillance cardiaque droite. L'évolution de cette maladie est parfois émaillée d'épisodes de dégradation de l'état fonctionnel des patients, nécessitant une admission en unité de soins intensifs pour surveillance cardioscopique et administration de médicaments inotropes et/ou vasopresseurs. Peu d'éléments permettent à ce jour de guider les praticiens dans la prise en charge de ces patients et la physiopathologie de ces épisodes est assez peu connue.Dans un premier temps, nous avons retrouvé une mortalité de 41% en réanimation et testé certains facteurs pronostiques cliniques et biologiques simples issus de la pratique quotidienne dans une cohorte propective de patients avec une prise en charge standardisée. Nous avons identifié comme facteurs pronostiques la pression artérielle systémique, la natrémie, la créatininémie, la valeur de la C-reactive Proteine. Nous avons retrouvé une influence de ces épisodes sur l'évolution à moyen terme de ces épisodes. Dans un second temps nous avons testé la valeur pronostique des indices temporels de fonctionnement du ventricule gauche, suggérée par les études en imagerie par résonnance magnétique. Nous avons utilisé pour cela la tonométrie d'aplanation, outil original et non invasif. Nous avons retrouvé que la valeur de la durée d'éjection du ventricule gauche est associée au pronostic. Dans une troisième partie nous avons mesuré les conséquences et la valeur pronostique de l'épuration extra rénale en contexte d' insuffisance rénale menaçante chez ces patients. Dans une étude rétrospective, nous avons observé 68 séances d'épuration extra-rénale continue ou discontinue. Ces séances se sont compliquées d'hypotension artérielle dans environ 50% des cas. La très haute mortalité en réanimation et à 3 mois, respectivement de 47% et 73%, soulève la question de la place de l'assistance circulatoire et de la transplantation urgente chez ces patients. Ces données soulignent la sévérité à court terme des épisodes aigus d'aggravation chez les patients porteurs d'HTAP. De plus amples données sont nécessaires pour améliorer la prise en charge de ces patients et organiser dans le meilleur délai la mise en place de thérapeutiques exceptionnelles comme l'assistance circulatoire et la transplantation pulmonaire ou cardio-pulmonaire.