L’insuffisance cardiaque droite est la première cause de mortalité des patients atteints d’hypertension pulmonaire (HP). Au début de la maladie, le ventricule droit (VD) opère un remodelage permettant une adaptation à l’augmentation des résistances vasculaires pulmonaires. Au cours de cette adaptation, les caractéristiques morphologiques, fonctionnelles et myocardiques se modifient. L’analyse de ces modifications peut s’appliquer en clinique au niveau du dépistage, de l’évaluation pronostique et du suivi des patients atteints d’HP. Néanmoins, la physiopathologie du passage d’un état compensé à un état décompensé reste à élucider de même que l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques ou l’élaboration de méthodes non-invasives d’évaluation du VD restent à développer. L’objectif de cette thèse était d’évaluer un moyen de dépistage de l’HP en échographie cardiaque et d’étudier la physiopathologie de la défaillance ventriculaire droite sur un cœur droit remodelé. Un large rappel des notions d’anatomie, d’embryologie et de physiologie nécessaires à la compréhension des paramètres d’évaluation du VD a été réalisé, puis des études originales publiées et en cours ont été présentées.Une première étude s’est intéressée au dépistage échocardiographique d’une HP chez des patients avec une pathologie pulmonaire avancée. Nous avons montré que la dilatation de l’oreillette droite, du VD et certains paramètres fonctionnels étaient liés à une HP. Lorsque la fuite tricuspidienne était quantifiable (chez 52% des patients), l’évaluation d’autres paramètres du VD n‘améliorait pas le dépistage d’une HP. La présence de paramètres du VD anormaux chez les patients dont la fuite tricuspidienne n’était pas quantifiable n’améliorait pas le dépistage ; 20% des patients sans HP présentaient une dilatation du VD. Une validation extrinsèque chez l’animal avec une obstruction vasculaire pulmonaire modérée et progressive confirmait que la dilatation du VD était un des paramètres les plus précoces quantifiable lors du développement d’une HP. Le développement d’indices non-invasifs du VD plus spécifique d’une l’HP est nécessaire.Une seconde étude, nous avons caractérisé les modifications du VD au cours d’une insuffisance cardiaque droite aigue survenant dans le cadre d’une HP dans une nouveau modèle animal. Le VD était évalué avec des paramètres de courbes pression-volume, d’échocardiographie, de cathétérisme cardiaque droit et par des biomarqueurs circulants. L’analyse anatomopathologique et protéique du VD, environ 3 heures après la restauration hémodynamique, retrouvait des lésions d’ischémie sous-endocardiques et sous-épicardiques et des stigmates d’activation d’autophagie. Nous avons retrouvé des lésions sous-endocardiques du VD similaires chez 5 patients avec une HP ayant bénéficié d’une transplantation cardiopulmonaire dans un contexte de défaillance hémodynamique. Des données préliminaires suggèrent que ces lésions sont associées aux défaillances rénales et hépatiques et à une altération de la survie après transplantation cardiopulmonaire.En conclusion, certains signes de remodelage du VD peuvent être présents chez des patients avec des pathologies pulmonaires avancés en l’absence d’HP, ce qui limite leur intérêt pour le diagnostic non-invasif d’une HP. A l’autre extrémité du spectre de sévérité d’une HP, nous avons modélisé pour la première fois une insuffisance cardiaque droite aigue dans un modèle animal d’HP. Nous avons démontré pour la première fois que des lésions ischémiques pouvaient se développer dans le VD en quelques heures malgré l’induction d’une restauration hémodynamique avec de la dobutamine. Ces données apportent un rationnel fort pour l’évaluation des lésions tissulaires du VD à l’aide de biomarqueurs circulant en pratique clinique dont les applications restent à établir. / Right heart failure is the leading cause of mortality in patients with pulmonary hypertension (PH). At early stage of PH the right ventricle (RV) remodels to adapt to the increased pulmonary vascular resistances. This adaptation is characterized by morphological, functional and myocardial changes. The evaluation of these changes may be applied for screening, prognosis evaluation and follow-up of patients with PH. However, the pathophysiology of the transition from adaptive to maladaptive phenotypes remains unclear; and identification of RV therapeutic targets and noninvasive methods for its evaluation remains to developed. The aim of this thesis was to evaluate non-invasive screening of PH with echocardiography and to study the pathophysiology of acute right heart failure in the setting of chronic PH by performing precise phenotyping of a new large animal model. A wide review of anatomic, embryologic and physiologic concepts was performed to help for the understanding of parameters of RV evaluation; then published and ongoing original studies were presented.In a first study, we investigated PH screening with echocardiography in patients with advanced lung disease. In this study, we showed that enlargement of the RV and of the right atrium, as well as function parameters of the RV were associated with PH. When the tricuspid regurgitation was available (52% of cases), RV morphology and function parameters did not improve PH diagnosis. Abnormal RV morphology and function without available tricuspid regurgitation provided moderate detection value; whereas 20% of patients without PH presented enlargement of the RV. In a large animal model with progressive increase in pulmonary artery mechanical obstruction, enlargement of the RV was the earliest RV parameter associated with PH development. This study highlights the need for more specific RV indices of PH.In a second study we investigated right ventricular changes in a new large animal model of acute right heart failure occurring on chronic PH; a situation associated with around 40% mid term mortality or transplantation. We characterized right ventricular changes during acute volume and pressure overload and after hemodynamic restauration in a large animal model of chronic thromboembolic PH. The RV was evaluated with parameters derived from pressure-volume loops, echocardiography, right heart catheterism and with circulating biomarkers. Pathological and proteins content analyzes of the RV around 3 hours after hemodynamic restauration showed acute subendocardial and subepicardial focal ischemic lesions as well as signs of autophagy activation. We found similar ischemic lesions in RV of 5 patients who underwent a heart-lung transplantation for PH in the setting of hemodynamic compromise. Preliminary data suggest that these lesions are associated with end-organ injury and poor overall survival after heart-lung transplantation in patients with PH.In conclusion, abnormal echocardiographic right heart metrics may be observed in patients with advanced lung disease without PH limiting their use for PH screening in this population. This highlight the need for more specific right heart metrics associated with PH. At the other extreme of the spectrum of PH severity, we described for the first time a large animal model of acute right heart failure in chronic PH. We reproduced and described the main morphological and functional features observed in acute right heart failure on PH and we showed for the first time that acute right ventricular ischemic lesions may develop within few hours despite hemodynamic restauration with dobutamine. These data provide a strong rational to develop specific biomarkers to evaluate tissue lesions of the right ventricle and determine their clinical implications.

L’hypertension pulmonaire (HTP) est la principale pathologie de la circulation pulmonaire. Elle secaractérise par une augmentation maintenue de la pression dans les artères intrapulmonaires (AIP) (> à 25mmHg au repos). Cette pression exerce des forces d’étirement au niveau des cellules musculaires lisses desartères intrapulmonaires (CML d’AIP). Au niveau des CML, des canaux mécanosensibles appelés des SAC(« stretch-activated channels ») permettent de transformer un stimulus mécanique d’étirement en uneréponse biologique de contraction : c’est le tonus myogénique. Le Ca2+ est un second messager cellulairequi peut être aussi bien mobilisé depuis le milieu extracellulaire que depuis les réserves calciquesintracellulaires. Une augmentation de sa concentration cytoplasmique induit la contraction des CML. Grâceà des techniques de patch-clamp, de microspectrofluorimétrie, d’immunomarquages et à une approchepharmacologique, nous avons mis en évidence les voies de signalisations calciques qui sont mises en placeà la suite d’un étirement des CML d’AIP. Les expériences ont été réalisées à la fois chez des rats normaux etsur deux modèles de rats présentant une HTP (rats hypoxique chroniques et rats monocrotalines). Lesrésultats montrent que chez les rats normaux un étirement induit un influx de Ca2+ par les SAC. Cet influxcalcique est amplifié par (1) une hyperpolarisation de la membrane plasmique via l’activation de canauxBKCa, (2) une sortie de Ca2+ par les récepteurs à la ryanodine de type 1 (RyR1) du réticulum sarcoplasmique(RS) sous-membranaire. Afin de rétablir l’homéostasie calcique, les mitochondries tamponnent le Ca2+cytosolique. Chez les rats souffrant d’HTP, l’influx de Ca2+ par les SAC et l’amplification calcique par les RyRsont plus importants. Cette amplification est due à une réorganisation des réserves calciquesintracellulaires, notamment chez les rats monocrotalines. De plus, une association fonctionnelle entre lesréserves calciques du RS et les cavéoles conduit à des réponses calciques plus importantes après unétirement chez les rats HTP. Enfin, nous avons mis en évidence la présence de canaux mécanosensiblesPiezo1 dans les AIP de rats. En conclusion, l’organisation spatiale des partenaires calciques au sein des CMLd’AIP est importante pour la signalisation cellulaire et joue un rôle majeur dans l’HTP. / Pulmonary hypertension (PH) is the main disease of the pulmonary circulation. This pathology ischaracterized by an increase of the intrapulmonary arterial (PA) pressure at rest (> 25 mmHg). This pressureexerts stretch forces on pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMC). Stretch-activated channels (SAC)are present in PASMC and are able to transform a mechanical stimulus of stretch into a biological responseof contraction, a phenomenon called myogenic tone. Ca2+ is a second messenger that can be mobilizedfrom both the extracellular medium and intracellular Ca2+ stores. An increase of the intracellular Ca2+concentration ([Ca2+]i) leads to PASMC contraction. Using patch-clamp, microspectrofluorimetry,immunostainings and a pharmacological approach, we highlight Ca2+ signaling pathways induced by stretchin PASMC. Experiments were performed in normal rats and in two models of PH (chronically hypoxic ratsand monocrotaline rats). We showed that in normal rats a stretch induces a Ca2+ influx through SAC whichis amplified by (1) a plasma membrane hyperpolarization by BKCa channels and (2) a Ca2+ amplification bysubplasmalemnal ryanodine receptor 1 (RyR) of the sarcoplasmic reticulum (SR). Besides, mitochondria areinvolved in buffering cytoplasmic Ca2+. In PH rats, the Ca2+ influx by SAC and the Ca2+ release by RyR areenhanced due to a reorganization of intracellular Ca2+ stores. Furthermore, a functional associationbetween SR and caveolae conduce to a much greater amplification of the stretch-induced Ca2+ increase inPH rats. Finally, we showed that the mechanosensitive channel Piezo1 is expressed in PA. To conclude, thespatial organization of Ca2+ stores in PASMC is important for cell signaling and plays a casual role in PH.

L’hypertension pulmonaire est une pathologie rare et grave résultant d’une obstruction des artères pulmonaires et provoquant une dysfonction cardiaque droite, caractérisée par une ischémie. C’est cette dysfonction cardiaque qui conditionne la survie des patients.L’objectif de ce travail de thèse était de mettre au point une thérapie cellulaire permettant de soutenir le ventricule droit et ainsi de prolonger la survie des patients.Une thérapie cellulaire à base de cellules endothéliales progénitrices, capables d’induire et de participer à l’angiogénèse, a été administrée par voie intracoronaire, intracardiaque et par l’intermédiaire d’un patch chez un modèle porcin d’hypertension pulmonaire.Nous avons mis en évidence une amélioration de la fonction cardiaque droite, une augmentation de la densité capillaire et une diminution de l’hypertrophie suite à l’administration intracoronaire. En revanche, les injections de cellules dans le ventricule droit ont révélé une augmentation de la densité capillaire de manière localisée mais n’ont pas permis d’améliorer la fonction cardiaque. Enfin, l’administration par patch n’a pas permis la migration cellulaire dans le ventricule droit. En conclusion, l’injection intracoronaire donne des résultats pré-cliniques encourageants en améliorant la fonction du ventricule droit chez un modèle animal d’hypertension pumonaire. Ces résultats sont à confirmer sur d’autres modèles et sont à compléter par des études mécanistiques approfondies. / Pulmonary perturbation is a rare and serious pathology resulting from obstruction of the pulmonary arteries and causing right cardiac dysfunction, characterized by ischemia. It is this cardiac dysfunction that conditions the survival of patients.The goal of this thesis work was to develop a cell therapy to support the right ventricle and thus prolong the survival of patients.Cell therapy with endothelial progenitor cells, capable of inducing and participating in angiogenesis, has been administered intracoronally, intracardiacally and via a patch in a porcine model of pulmonary hypertension.We found improvement in right heart function, increased capillary density, and decreased hypertrophy following intracoronal administration. In contrast, injections of cells into the right ventricle revealed an increase in capillary density in a localized manner but failed to improve cardiac function. Finally, patch administration did not allow cell migration into the right ventricle. In conclusion, intracoronal injection gives encouraging preclinical results by improving the function of the right ventricle in an animal model of pulmonary hypertension. These results are to be confirmed on other models and are to be completed by detailed mechanistic studies.

L’hypertension pulmonaire (HTP) est caractérisée par une élévation de la pression pulmonaire (> 25mmHg). Cette hypertension peut être primaire (HTAP, hypertension artérielle pulmonaire) ou secondaire à une autre pathologie, par exemple à une cardiopathie gauche (PH-LHD, pulmonary hypertension due to left heart disease). En HTAP, les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP) ont un phénotype hyperprolifératif et anti-apoptotique, causant un remodelage des artères pulmonaires. Dernièrement, le lecteur épigénétique Bromodomain-containing protein 4 (BRD4) a été montré comme soutenant la prolifération des cellules cancéreuses. Puisque BRD4 est une cible prédite de miR-204 et que celui-ci est diminué en HTAP, nous avons émis l’hypothèse que la diminution de miR-204 favorise une surexpression de BRD4 en HTAP. Comme dans le cancer, cette surexpression de BRD4 participerait au phénotype hyperprolifératif des CMLAP. Au chapitre 2, nous avons montré que la surexpression de BRD4, effectivement régulé par miR-204, soutient la dérégulation des CMLAP en modulant l’expression des oncoprotéines NFATc2, Bcl-2 et la Survivine. Finalement, nous avons montré que l’inhibition de BRD4 in vivo renverse le remodelage vasculaire et l’HTAP. Malgré que l’HTAP soit la forme d’HTP la plus sévère, la PH-LHD est de loin la plus fréquente. Malheureusement, il existe peu de modèles animaux pour son étude. Afin d’étendre nos connaissances des mécanismes étiologiques du remodelage vasculaire pulmonaire à ce groupe, nous avons, dans le chapitre 3, développé et caractérisé 2 modèles de PH-LHD par la constriction de l’aorte transverse (TAC, transverse aortic constriction) et supracoronaire (SAB, supracoronary aortic banding) chez le rat. Tel qu’attendu, les rats TAC et SAB ont développé une hypertrophie et une dysfonction diastolique ventriculaire gauche. De plus, nous avons observé le développement d’une HTP avec présence de remodelage vasculaire pulmonaire similaire à l’histopathologie pulmonaire rapportée chez certains patients PH-LHD. Ces observations nous permettent de confirmer la validité de ces modèles pour l’étude du remodelage vasculaire chez ce groupe d’HTP. / Pulmonary hypertension (PH) is characterized by an elevation of pulmonary arterial pressure (> 25mmHg). This hypertension may be primary (PAH, pulmonary arterial hypertension) or secondary to another disease, for example, due to left heart disease (PH-LHD, pulmonary hypertension due to left heart disease). In PAH, pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMC) are hyperproliferative and apoptosis resistant, causing vascular remodeling and PH. Recently, the epigenetic reader bromodomain-containing protein 4 (BRD4) was showed to sustain proliferation in cancer cells. Since BRD4 is a predictive target of miR-204, a micro-RNA downregulated in PAH, we hypothesized that BRD4 overexpression, caused by miR-204 downregulation, is involved in PAH-PASMC hyperproliferative and anti-apoptotic phenotype. In chapter 2, we showed that BRD4 overexpression was indeed regulated by miR-204 and sustains PASMC deregulation by modulating the oncoproteins NFATc2, Bcl-2 and Survivin. Finally, we showed that in vivo pharmacological and molecular BRD4 inhibition reversed vascular remodeling and PAH. Although PAH is the most severe form of PH, PH-LHD is by far the most common. Unfortunately, there are few models for its study. To expand our knowledge of the etiological mechanisms of pulmonary vascular remodeling to this group, we developed and characterised, in chapter 3, 2 PH-LHD models by the transverse aortic constriction (TAC) and the supracoronary banding (SAB) in rats. As expected, TAC ad SAB rats developed left ventricular hypertrophy and diastolic dysfunction. Furthermore, we observed in these animals the development of PH with pulmonary remodeling similar to the pulmonary histopathology reported in some PH-LHD patients, allowing us to confirm the validity of these two models for the study of vascular remodeling in this PH group.

L'hypertension artérielle pulmonaire est caractérisée par l'augmentation des résistances vasculaires pulmonaires, conduisant à l'insuffisance cardiaque et à la diminution de tolérance à l'effort. Les tests d'effort permettent d'évaluer la sévérité de l'hypertension artérielle pulmonaire et la réponse aux traitements. Cependant, la réponse hémodynamique à l'exercice et les facteurs influençant la capacité à l'exercice demeurent mal définis. Nous avons documenté une corrélation linéaire insoupçonnée entre la pression de l'artère pulmonaire et la fréquence cardiaque à l'exercice. Ceci était indépendant du volume d'éjection et des résistances vasculaires pulmonaires. L'augmentation du débit cardiaque était principalement liée à l'augmentation de la fréquence cardiaque. Au moment du diagnostic, le volume d'éjection de repos et la réponse en fréquence cardiaque à l'exercice étaient les seules variables indépendamment liées à la capacité à l'exercice. Sous traitement, les changements de tolérance à l'effort observés étaient principalement liés aux changements hémodynamiques à l'exercice, incluant la réponse en fréquence cardiaque.La réponse hémodynamique à l'exercice est largement impliquée dans la physiopathologie de l'intolérance à l'effort dans l'hypertension artérielle pulmonaire. La réponse chronotrope est une composante importante de cette capacité d'adaptation hémodynamique.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 avril 2023) / L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie cardiovasculaire rare irréversible qui affecte les artères pulmonaires et altère la fonction cardiaque. Malgré des progrès importants années dans la compréhension de la maladie et la prise en charge des patients au cours des 20 dernières années, l'HTAP reste une maladie foudroyante qui emporte les patients en seulement quelques années après leur diagnostic. L'HTAP se caractérise par une pression pulmonaire moyenne au-dessus de 20mmHg. La pression est la force motrice du sang dans les vaisseaux. La contraction excessive et un remodelage important des petites artères pulmonaires est à l'origine de l'obstruction progressive des vaisseaux, et l'augmentation conséquente de la résistance à l'écoulement du sang dans ces vaisseaux ainsi de la pression artérielle pulmonaire moyenne chez les patients souffrant d'HTAP. En réponse, le cœur doit fournir plus d'effort pour maintenir un débit cardiaque suffisant pour alimenter tous les tissus en oxygène et nutriments. La progression de l'hypoperfusion conduit à une insuffisance cardiaque droite responsable de la mort des patients. Les cellules musculaires lisses d'artères pulmonaires (CMLAP) jouent un rôle majeur dans le remodelage vasculaire. Ces cellules ont acquis un phénotype pathologique pro-polifératif et résistant à l'apoptose rappelant celui des cellules cancéreuses, ce qui leur permet de survivre et de s'accumuler dans la paroi des artères. En particulier, comme les cellules cancéreuses, les CMLAP ont développé des mécanismes de protection de leur matériel génétique qui leur permet de résister aux à leur environnement génotoxique. Les protéines impliquées dans la réponse aux dommages à l'ADN et la réparation sont les plus différentiellement exprimées dans les CMLAP issues de patients HTAP (CMLAP-HTAP). Les thérapeutiques actuels ne ciblent pas ce phénotype particulier. En cancérologie, les chimio- et radiothérapies sont des méthodes courantes pour induire des dommages à l'ADN et tuer les cellules cancéreuses. De nombreuses méthodes moins directes ont été étudiées pour épargner les cellules saines, notamment en passant par des acteurs moléculaires augmentés spécifiquement dans les cellules malades. Ces acteurs sont souvent impliqués dans des mécanismes d'adaptation cellulaires. Inhiber ces acteurs permet d'abolir ces mécanismes d'adaptation et de resensibiliser les cellules à leur milieu cytotoxique. NUDT1 fait partie des protéines les plus différentiellement exprimées dans les CMLAP-HTAP. Elle est surexprimée dans ces cellules ainsi que dans les CMLAP de rats présentant une HTAP induite. NUDT1 est une enzyme qui détoxifie le pool de nucléotides, les précurseurs des bases de l'ADN, par l'hydrolyse de nucléotides oxydés. L'augmentation du pool de nucléotides oxydés induit des effets cytotoxiques supérieurs aux dommages à l'ADN seuls. L'inhibition de NUDT1 dans les cancers est associée à des effets antitumoraux. L'augmentation du pool de nucléotide par le (S)-Crizotinib, un inhibiteur de NUDT1, diminue la prolifération et la résistance à l'apoptose des CMLAP-HTAP et des CMLAP des modèles de rats de la maladie. Chez ces rats, la diminution du remodelage vasculaire est associée à une amélioration des paramètres hémodynamiques, et notamment de la pression artérielle pulmonaire moyenne et de la fonction cardiaque. De manière intéressante, l'altération des flux autophagiques est impliquée dans les effets thérapeutiques du (S)-Crizotinib. Ces résultats précliniques démontrent que l'altération du pool de nucléotides, notamment l'augmentation du pool de nucléotides oxydés est une stratégie effective pour traiter l'HTAP et représente un nouveau levier thérapeutique en HTAP. L'application d'une telle stratégie est à évaluer en fonction de paramètres précis, dynamique et individuels pour chaque patient au titre d'une médecine « Personnalisée, Proactive, et Précise » à la pointe des avancées technologiques. Dans cette optique, certains nucléotides oxydés représentent de potentiels biomarqueurs dont le suivi en temps réel pourrait permettre cette prise en charge personnalisée, proactive et précise.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare caractérisée par une obstruction progressive et un remodelage vasculaire des artères pulmonaires distales, conduisant à une pression artérielle pulmonaire moyenne supérieure à 20mmHg. L'augmentation de la pression aboutit à une dysfonction du ventricule droit et la mort. À l'heure actuelle, il n'existe pas de traitement curatif pour l'HTAP. Il est donc primordial d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Comme dans le cancer, les cellules musculaires lisses de l'artère pulmonaire des patients atteints d'HTAP présentent un phénotype hyper-prolifératif et résistant à l'apoptose, entraînant un remodelage vasculaire pulmonaire. Ainsi, plusieurs stratégies thérapeutiques anti cancéreuses pourraient être utiles pour le traitement de l'HTAP. Compte tenu de l'expression altérée des récepteurs tyrosines kinases dans l'HTAP ainsi que dans le cancer, les inhibiteurs de tyrosine-kinases (ITK) ont été mise sur le marché pour le traitement de différents types de cancers et ont été envisagées dans le cadre de l'HTAP. Ainsi, l'ITK, Imatinib, a été capable de régresser l'HTAP induite dans des modèles expérimentaux, tandis que l'administration d'un autre inhibiteur, le Dasatinib, était associée au développement de l'HTAP. Récemment, plusieurs études observationnelles ont démontré le développement de l'HTAP chez des patients atteints d'un cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC) présentant des réarrangements de la kinase lymphocytaire anaplasique (ALK) et qui ont reçu des ITK ALK/cMET, notamment Xalkori (R-Crizotinib), Ceritinib, Brigatinib et Lorlatinib. Étant donné que l'hypertension pulmonaire peut être associée à plusieurs maladies, y compris le cancer du poumon, la question demeure de savoir si le développement de l'HTAP chez les patients atteints d'un cancer du poumon recevant l'ITK ALK/c-MET représente un événement indésirable du médicament ou un résultat de la propagation de la maladie. Ainsi, l'objectif principal de chapitre 1 est de déterminer si le R-Crizotinib (connu sous le nom de Xalkori et qui est une première ligne de traitement des patients ayant un CPNPC-ALK positif) exacerbe l'HTAP et/ou prédispose à l'HTAP dans des modèles animaux. In vivo, le traitement par R-Crizotinib a entraîné une élévation marquée de la pression systolique du ventricule droit et de la pression artérielle pulmonaire moyenne associée à une augmentation de l'épaisseur de la paroi médiale des artères pulmonaires distales. De plus, R-Crizotinib, administré avant l'exposition à une faible dose de monocrotaline (MCT), induit une réponse hypertensive pulmonaire exagérée, comme en témoigne une augmentation de la pression systolique du ventricule droit et de la pression artérielle pulmonaire moyenne, de l'épaisseur de la paroi médiale et une diminution du débit cardiaque. In vitro, nous avons démontré que le traitement avec R-Crizotinib réduit la prolifération des cellules endothéliales contrôles de l'artère pulmonaire, effet associé à la formation de cellules multinucléées, ce qui est généralement observée dans les cellules qui meurent d'une une catastrophe mitotique. En conclusion, nous avons démontré que l'agent anticancéreux R-Crizotinib favorise le dysfonctionnement des cellules endothéliales, conduisant à la prédisposition et à l'exacerbation de l'HTAP dans des modèles animaux. Les dernières années de recherche ont approuvé l'importance des marques épigénétiques dans le développement de l'HTAP. En effet, nous nous sommes intéressés, dans le deuxième volet de la thèse, au facteur épigénétique « G9a », qui s'est révélé surexprimé dans différents types de cancers, favorisant la survie et la prolifération des cellules. Compte tenu de l'analogie cancer/HTAP, G9a fut un candidat idéal pour l'étude de son potentiel rôle dans le développement de l'HTAP. Ainsi, l'objectif principal du chapitre 2 est de déterminer si G9a est impliqué dans la progression et la pathogenèse de l'HTAP et de déterminer si son inhibition est bénéfique dans les modèles animaux. Nous avons démontré que G9a est surexprimé dans les artères pulmonaires de patients HTAP et dans les modèles expérimentaux. In vitro, l'inhibition pharmacologique de G9a à l'aide de BIX01294 diminue drastiquement la capacité d'hyper prolifération et la résistance à l'apoptose des cellules musculaires lisses HTAP. Grâce au séquençage d'ARN, nous avons démontré que l'inhibition de G9a s'accompagnait d'une altération du flux d'autophagie et d'une accumulation de lipides. Enfin, le traitement thérapeutique avec BIX01294 a réduit le remodelage vasculaire pulmonaire et la pression artérielle pulmonaire moyenne dans un modèle expérimentale de rat et a également amélioré l'hémodynamique pulmonaire et la fonction ventriculaire droite dans un autre modèle de souris. Ces résultats suggèrent que l'inhibition de G9a pourrait représenter une nouvelle approche thérapeutique dans l'HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare and fatal disease characterized by "a progressive loss and obstructive remodeling of pulmonary arteries (PAs) leading to a mean pulmonary arterial pressure (mPAP) greater than 20mmHg. The persistent elevation of pulmonary pressures leads to right ventricular dysfunction and death. Currently, there is no cure for patients with PAH, which increases the need to develop new and effective therapeutic strategies. Pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs) from PAH patients exhibit a "cancer-like" hyperproliferative and apoptosis-resistant phenotype leading to pulmonary vascular remodeling. Therefore, several anti-cancer therapies could be useful for the treatment of PAH. Given the altered expression of receptor tyrosine kinases and their ligands in PAH as well as in cancer, tyrosine kinase inhibitors (TKIs) have been marketed for the treatment of different types of cancers and have been in the spotlight for anti-PAH drug research. Indeed, the tyrosine kinase inhibitor, Imatinib, was able to regress established PAH in experimental models, while the administration of another inhibitor, Dasatinib, was associated with the development of PAH. Recently, several observational studies have highlighted the development of PAH in patients with non-small cell lung cancer (NSCLC) with anaplastic lymphocyte kinase (ALK) rearrangements who received ALK/cMET TKIs, including Xalkori (R-crizotinib), Ceritinib, Brigatinib, and Lorlatinib. Since pulmonary hypertension can be associated with several diseases, including lung cancer, the question remains whether the development of PAH in lung cancer patients receiving cMET/ALK TKIs represents an adverse drug event or a result of disease spread. Thus, the main objective of Chapter 1 is to determine whether R-Crizotinib (known as Xalkori and which is the first-line treatment for patients with advanced ALK-positive NSCLC) exacerbates PAH and/or predisposes to PAH in experimental animal models. In vivo, R-Crizotinib treatment resulted in a marked elevation of the right ventricular systolic pressure (RVSP) and mPAP which was associated with an increased medial wall thickness of the distal PAs. Additionally, we found that pretreatment of rats with R-Crizotinib, induced an exaggerated pulmonary hypertensive response, as evidenced by the increased RVSP, mPAP, medial wall thickness, and decreased cardiac output. In vitro, we have demonstrated that treatment with R-Crizotinib reduces the proliferation of control pulmonary artery endothelial cells, which was accompanied by the appearance of multinucleated cells, a feature commonly seen in cells dying from mitotic catastrophe. In conclusion, we have demonstrated for the first time that the anticancer agent R-Crizotinib promotes endothelial cell dysfunction, leading to susceptibility and exacerbation of PAH in animal models. Previous studies have demonstrated the importance of epigenetic marks in the development and progression of PAH. Indeed, we were interested in the second part of the thesis, in the epigenetic factor "G9a", which was found to be overexpressed in different types of cancers, promoting cell survival and proliferation. Given the similarities between PAH and cancer, G9a was the ideal candidate to study in PAH. Thus, the main objective of Chapter 2 is to determine if G9a is involved in the progression and pathogenesis of PAH and to determine if its inhibition is beneficial in PAH animal models. We demonstrated that G9a is overexpressed in PAs of PAH patients and in experimental models. In vitro, we found that pharmacological inhibition of G9a using BIX01294 drastically reduces the PAH-PASMC proliferation and survival. Through RNA sequencing analysis, we demonstrated that G9a inhibition is accompanied by an impaired autophagy flux and lipid accumulation. Finally, therapeutic treatment with BIX01294 reduced pulmonary vascular remodeling as well as mPAP in an experimental rat model and also improved pulmonary hemodynamics and right ventricular function in another PAH mouse model. These results suggest that G9a inhibition could represent a new therapeutic approach in PAH.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est caractérisée par l’obstruction des artères pulmonaires, principalement due au phénotype pro-prolifératif/anti-apoptotique des cellules musculaires lisses de la paroi des artères pulmonaires (CMLAP). L’augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires aboutit à une élévation de la pression pulmonaire qui va induire rapidement une insuffisance cardiaque droite et conduire au décès des patients à moyen terme. Plusieurs études ont démontré l’implication du facteur de transcription NFAT (nuclear factor of activated T cell) dans le maintien du phénotype pro-prolifératif/anti-apoptotique des CMLAP-HTAP. Cependant les voies de signalisation responsables de l’activation constitutive d’NFAT restent peu connues. Durant mon doctorat, j’ai étudié les mécanismes responsables de l’activation d’NFAT dans l’HTAP. Nous nous sommes intéressés au rôle des microARN et notamment à miR-204. Ainsi, les facteurs circulants augmentés dans HTAP, diminue l’expression de miR-204 via l’activation du facteur de transcription STAT3. Par un mécanisme de rétro-action positive, la diminution de miR-204 induit une suractivation de STAT3 aboutissant au phénotype pathologique. Ainsi, l’augmentation exogène de miR-204 permettrait de soigner l’HTAP in vitro et in vivo. Nous avons montré que miR-204 va également moduler l’expression de Runx2, facteur de transcription connu pour être impliqué dans la calcification. Dans les CMLAP-HTAP, la diminution de miR-204 est associée à une augmentation de l’expression de Runx2, connu comme un régulateur positif de l’activation du facteur de transcription HIF-1 impliqué dans l’HTAP. Ainsi la modulation de miR-204 affecte la prolifération et l’apoptose des CMLAP-HTAP par plusieurs axes de signalisation. Enfin, nous avons démontré l’implication du facteur de transcription Krüppel Like Factor 5 (KLF5) dans l’HTAP. La surexpression de KLF5 dans l’HTAP est secondaire à l’activation de STAT3, tandis que son inhibition diminue la prolifération et favorise l’apoptose des CMLAP-HTAP. In vivo, l’administration de siKLF5 renverse l’HTAP en diminuant les pressions pulmonaires, l’hypertrophie ventriculaire droite, la prolifération et augmentant l’apoptose des CMLAP des artères pulmonaires distales. Finalement, j’ai étudié différents aspects du développement de l’HTAP et notamment de l’activation de l’axe STAT3/NFAT. Nous avons pu mettre en évidence que cibler cette voie de signalisation par différents moyens (mimic miR-204, siRunx2, siSTAT3, siKLF5) semble une bonne stratégie pour traiter l’HTAP. Mots clés : l’hypertension artérielle pulmonaire, thérapeutique, prolifération, apoptose, microARN, facteur de transcription, réparation à l’ADN. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by the obstruction of the pulmonary arteries, mainly due to the pro-proliferative and anti-apoptotic phenotype of the pulmonary artery smooth muscle cells (PASMC). The progressive increase of pulmonary vascular resistance first leads to an increase of pulmonary pressure and then leads to a right heart failure, which generates patient’s death within few years. Many studies demonstrated the implication of the transcription factor NFAT (nuclear factor of activated T cell), which maintains the pro-proliferative and anti-apoptotic phenotype in PAH-PASMC. However, pathways that lead to the constitutive NFAT activation remain unclear. During my doctorate, I studied mechanisms responsible for the activiation of NFAT in HTAP. We study the role of the microRNA and more exactly to miR-204. Thus, the circulating factors, which are increased in PAH and which decreased miR-204 expression in PAH, via the transcription factor STAT3 activation. Through a positive regulation loop mechanism, the decrease of miR-204 induces an overactivation sustain of STAT3 leading to the pathologique phenotype. Thus, the exogenous increase of miR-204 could treat PAH in vitro as well as in vivo. We demonstrated that miR-204 is able to modulate the expression of the transcription factor Runx2 known to be implicated in calcification. In PAH-PASMC, the decrease of miR-204 is associated to an increase of Runx2 expression, known as positive regulator of the HIF-1 activation implicated in PAH. Thus miR-204 modulations affected the proliferation and apoptosis of PAH-PASMC through many molecular axes. Finaly we reveal the implication of the transcription factor Kruppel Like Factor 5 (KLF5) in PAH. The KLF5 overexpressed in PAH is associated to the STAT3 activation, wherease its inhibition decreased the proliferation and promoted apoptosis in PAH-PASMC. In vivo, si KLF5 reversed PAH by decreasing pulmonary pressures, right ventricular hypertrophy, proliferation and increasing apoptosis in PASMC from distal PA. Finally, I studied many aspects implicated in PAH development and especially the STAT3/NFAT axis activation. We showed that targeting this pathway using many technics (mimic miR-204, siRunx2, siSTAT3, siKLF5) seem to be an interesting strategy to treat PAH. Key words: Pulmonary arterial hypertension, therapeutic, proliferation, apoptosis, microRNA, and transcription factor.

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La fonction du ventricule droit est un déterminant majeur de la capacité fonctionnelle et du pronostic dans l’hypertension pulmonaire. La survenue dans ce contexte d’une insuffisance cardiaque droite requérant un support inotrope est associée à un taux de mortalité supérieur à 40%. Les déterminants cellulaires et moléculaires du découplage entre le coeur droit et la circulation artérielle pulmonaire sont méconnus, d’autant qu’il existe une grande hétérogénéité fonctionnelle parmi les patients soumis au même niveau de résistances vasculaires pulmonaires.Dans une première étude expérimentale, nous avons mis évidence à partir d’un modèle porcin d’hypertension pulmonaire chronique que les indices fonctionnels systoliques du ventricule droit mesurés en échocardiographie sont davantage corrélés au couplage ventriculo-artériel qu’à la performance contractile propre du ventricule droit. La réponse du ventricule droit à l’exercice ou à un stress pharmacologique a été peu documentée jusqu’à présent dans l’hypertension pulmonaire. Apartir de notre modèle porcin, nous avons montré que l’altération de la réserve contractile du ventricule droit est fortement associée au découplage ventriculo-artériel. La réserve contractile pourrait être un marqueur sensible et précoce de dysfonction ventriculaire droite. Dans une troisième étude, nous montrons la relation forte entre le couplage ventriculo-artériel et la plasticitéhémodynamique, fonctionnelle et moléculaire du ventricule droit dans un contexte de surcharge de pression chronique. Les variations d’expression de l’isoforme β de la chaîne légère de la myosine cardiaque pourraient déterminer l’efficacité du travail cardiaque droit. Nous avons par ailleurs constaté expérimentalement chez le rat que le remodelage géométrique et fonctionnel du ventricule droit en condition de surcharge barométrique chronique est associé à une infiltration macrophagique dumuscle cardiaque droit.Nos résultats physiopathologiques pourraient permettre une meilleure stratification des patients souffrant d’hypertension pulmonaire chronique. Ces mécanismes pourraient par ailleurs constituer autant de cibles thérapeutiques pour optimiser la fonction cardiaque droite lorsque la postcharge du ventricule droit n’est pas complètement corrigée, d’autant que les thérapies vaso-actives pulmonaires usuelles auraient des effets directs controversés sur le remodelage du ventricule droit. / Right ventricular function is a major determinant of functional capacity and prognosis in pulmonary hypertension. Right heart failure related to pulmonary hypertension is associated with a mortality rate up to 40% when inotrope support is necessary. Cellular and molecular determinants of right ventricular-pulmonary arterial coupling are misunderstood, while a wide functional range is remarkable among patients sharing the same degree of pulmonary vascular resistance.In a first experimental study, we showed from a porcine model of chronic pulmonary hypertension that usual non-invasive indices of right ventricular function are rather associated with ventricular-arterial coupling than with contractility. Right ventricular response to exercise or to pharmacological stress has been poorly reported in pulmonary hypertension. In our piglet model, we showed that impairment of right ventricular contractile reserve is strongly associated with ventricular-arterial uncoupling. Rightventricular reserve might be a sensitive marker of early ventricular dysfunction. In a third study, we highlighted that a strong relationship between ventricular-arterial coupling and functional and molecular plasticity of the pressure overloaded right ventricle. Gene expression of the beta-myosin heavy chain may be related to right heart efficiency. We also oberved experimentally in rats that structural and functional remodeling of the pressure overloaded right ventricle is associated withmacrophagic infiltration in the myocardium.Our pathophysiologic results could improve patient’s stratification in chronic pulmonary hypertension.These mechanisms may represent innovative targeted therapies to improve right ventricular function despite persistent elevated afterload.