Proefschrift Maastricht. / Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Th. doct.-ing.--Grenoble 1, 1980. N°: 103. / Extr. en partie de Conférence internationale sur l'ingénierie cryogénique, 8, 1980, Gênes.

Notre alimentation et notre santé sont à la base du métabolisme des différents substrats. La sélection des substrats énergétiques principalement utilisés, soit le glucose ou les acides gras (AG), est modulée entre autre par l'insuline, les niveaux de glycémie et la disponibilité des lipides circulants. Un excès d'apport d'AG aux organes est associé à une série de phénomènes physiopathologiques collectivement désignés par le terme"lipotoxicité". La lipotoxicité sous-tend le développement de la résistance à l'insuline et du diabète mellitus de type 2 (DMT2). Par ailleurs, il est à la base de dysfonctions organiques associées à cette pathologie, notamment la dysfonction du système cardiovasculaire et l'augmentation de la susceptibilité du myocarde diabétique au développement de l'insuffisance cardiaque. Une augmentation de l'apport myocardique d'AG pourrait être en cause dans la grande dépendance du coeur diabétique aux AG comme source pratiquement unique d'énergie. De plus, ceci pourrait mener à une diminution de l'utilisation du glucose au niveau cardiaque, augmentant la susceptibilité du myocarde diabétique aux dommages ischémiques. L'apport tissulaire des AG est un processus très complexe. D'une part, les AG circulant liés à l'albumine plasmatique (acides gras libres--AGL) sont immédiatement disponibles aux tissus par diffusion simple ou facilitée, donc dépendant directement de la concentration circulante et du flot sanguin à l'organe. Le tissu adipeux est le siège du stockage et de la libération des AGL dans la circulation sanguine et ainsi régule la disponibilité de ces substrats aux autres organes. L'autre source d'AG disponible aux tissus, la lipolyse intravasculaire des triglycérides (LIVTG), est régulée par l'activité de la lipoprotéine lipase (LpL). Cette enzyme est présente à la surface luminale de l'endothélium des capillaires des tissus et hydrolyse les TG des chylomicrons et des lipoprotéines de très basse densité (VLDL). Or, le rôle précis joué par la LIVTG dans la régulation de l'utilisation in vivo des substrats énergétiques cardiaques dans les différentes conditions physiologiques et pathologiques n'est pas bien connu. En particulier, la contribution de cette source à la lipotoxicité cardiaque observée dans les états de résistance à l'insuline doit être davantage investiguée. Le but de ce présent mémoire est de mieux connaître le rôle que joue la LIVTG sur la sélection des substrats énergétiques cardiaques en condition normale et dans le DMT2. Nous avons utilisé le rat, un modèle animal chez lequel nous avons pu établir un DMT2 à l'aide d'une diète riche en fructose et en gras et d'une faible dose de streptozotocine. Nous avons inhibé la LIVTG à l'aide de l'injection intraveineuse de Triton WR1339, un détergent non-ionique inhibiteur de la LpL. Nous avons eu recours à des méthodes isotopiques conventionnelles mais aussi à la tomographie par émission de positrons (microTEP) afin de quantifier l'impact de la LIVTG sur le captage myocardique des AGL et des AG dérivés des TG, le flot sanguin coronarien, le métabolisme glucidique (MMRG) et oxydatif total (MVO 2 ) au niveau cardiaque. Ce mémoire a pour rôle de suggérer que la disponibilité des AG via la LIVTG régule de façon complexe l'utilisation des substrats énergétiques myocardiques in vivo chez le rat. Par ailleurs, nous avons pu établir un excellent modèle de DMT2 chez le rat. La disponibilité de ce modèle pourra nous permettre dans un futur rapproché d'examiner le rôle potentiel de la LIVTG dans la régulation du métabolisme énergétique cardiaque dans le DMT2.

La Lipoprotéine lipase (LPL) est une enzyme essentielle de la lipolyse intravasculaire dont la régulation est complexe. La découverte des miRs, régulateurs de l'expression posttranscriptionnelle des gènes via leurs interactions avec les régions 3' non traduite (3'UTR), apporte de nouvelles perspectives pour la compréhension de la régulation de la LPL et de ses gènes régulateurs. Nous présentons à travers deux études, l'implication des microARNs (miRs) dans la régulation de la LPL et d'un de ses gènes activateurs APOA5. Dans le premier travail, nous avons mis en évidence la création d'un site de liaison fonctionnel du miR-485-5p par expliquons ainsi le mécanisme potentiellement impliqué dans l'association de ce polymorphisme aux hypertriglycéridémies sévères et modérées en population générale. Dans un second travail, nous avons identifié un haplotype de la LPL, incluant la mutation p.Ser474Ter (rs328) et sept single nucleotide polymorphisme (SNPs) de la région 3'UTR, significativement associés à une diminution des triglycérides (TG) plasmatiques en population générale. Nous avons ensuite démontré la fonctionnalité des sept SNPs de la région 3'UTR par la suppression de sites de liaison de plusieurs miRs. Ainsi ces résultats suggèrent que l'association du variant p.Ser474Ter (rs328) à la triglycéridémie pourrait au moins partiellement être liée à son déséquilibre de liaison avec les sept SNPs fonctionnels de la région 3'UTR. Nos travaux sont parmi les premiers à mettre en évidence l'implication des miRs dans la régulation de la LPL et de ses gènes régulateurs chez l'homme. Ils permettent ainsi d'accroitre la connaissance des mécanismes impliqués dans la régulation de la lipolyse intravasculaire. Enfin, ils éclairent les mécanismes fonctionnels mis en jeu par deux polymorphismes significativement associés à la triglycéridémie / The lipoprotein lipase (LPL) is a key enzyme which regulates plasma triglycerides (TG) intravascular lipolysis involving a complex regulation. The microRNAs (miR) are implicated in gene post-transcriptional regulation through their interaction with the 3’untranslated region (3’UTR). Their discovery provides new insights in the understanding of the LPL regulation and its regulator genes. We present two works regarding the implication of miRs in the regulation of the LPL and one of its activator APOA5. First, we identified a functional miR-485-5p binding site creation induced by the minor C allele of the c.*158C>T (rs22667882) located in APOA5 3’UTR.We therefore provide an explanation of the mechanism potentially involved in this polymorphism association with both mild and severe hypertriglyceridemia in general population. In a second work, we identified a LPL haplotype harboring p.Ser474Ter (rs328) polymorphism and seven single nucleotide polymorphisms (SNPs) located in the 3’UTR. This haplotype is significantly associated with lower plasma triglycerides (TG) concentration in general population. We demonstrated that the SNPs located in the 3’UTR induce several functional miRs binding-site suppressions that could lead to an increase of LPL expression. Finally, p.Ser474Ter association with triglyceridemia could be at least partially explained by its strong linkage disequilibrium with these functional 3’UTR SNPs. These works are amongst the first studies to bright to light the miRs implication in the regulation of LPL or its regulator genes in human. They provide a better knowledge of the mechanisms involved in intravascular lipolysis. Finally, they also explain the functional mechanisms of two polymorphisms, significantly associated with the plasma TG concentration

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Ce travail porte sur le rôle des microparticules procoagulantes (MPs) générées par les cellules vasculaires en réponse à un état septique. Après une introduction rappelant la structure et les propriétés des microparticules et la réponse del’hôte à un agent pathogène, en particulier en terme d’activation de la coagulation, nous rapportons nos travauxexpérimentaux et cliniques. Le premier travail a été réalisé sur un modèle cellulaire de vésiculation induite par le LPS. Il nous a permis de caractériser le transfert du complexe CD14/TLR4 à différents types cellulaires in-vitro dépourvus du récepteur au LPS. Ainsi, les MPs monocytaires pourraient avoir un rôle d’amplification de la réponse inflammatoire mais aussi dans la réponse anti-inflammatoire secondaire en participant à l’apoptose lymphocytaire. Le second travail aété réalisé chez l’animal. Après induction d’un choc septique, nous avons observé une amélioration hémodynamique enréponse à la perfusion de protéine C activée associée à une modulation du phénotype des MPs. Réinjectées à des ratsnaïfs, les MPs issues des rats septiques traités par protéine C activée développaient une moindre vasoplégie. Enfin, nous avons réalisé une étude prospective sur 100 patients en choc septique. Nous avons ainsi pu caractériser la présence d’une concentration élevée de microparticules procoagulantes, avec une variation phénotypique en présence de coagulation intravasculaire disséminée (CIVD) : réduction du contingent plaquettaire au profit des MPs d’origine leucocytaires qui deviennent prépondérantes et témoignent d’une activation leucocytaire accrue, et surtout une activation des cellules endothéliales avec génération de MPs porteuses d’endogline (CD105). En analyse multivariée,CD105+-MPs étaient fortement associée à la CIVD et pourraient constituer un marqueur précoce de l’atteinte endothéliale au cours du choc septique. / This work focused on procoagulant microparticles shed after vascular cells stress during sepsis. The first part gives an overview on MPs and host response during pathogen challenge. The first lab experimental work confirms direct and functional transfer of CD14/TLR4 LPS sensor by MPs shed to target cells after monocytic THP-1 challenge by LPS.CD14-MPs amplify LPS-induced apoptosis in monocytes but also prompted lymphocyte apoptosis and could play a role in secondary anti-inflammatory response. Then, septic shock was induced in rats after caecal ligature and puncture.Activated protein C (APC) infusion improved haemodynamic parameters and alter septic microparticular content. Infused in naïve rats, APC-treated MPs were associated with reduced hypotension and inflammatory response, confirming cytoprotective effect of both APC and APC-induced MPs. Finally, we performed a clinical prospective study in 3 medical ICU in France. Patients referred for septic shock had an increased level of circulating procoagulant MPs regardless disseminated intravascular coagulopathy (DIC) diagnosis. Nevertheless, DIC patients evidenced a specific pattern with lower platelet-MPs, increased leucocyte-MPs and specific endothelial cells activation with endoglin (CD105) shedding. In multiple logistic regression analysis, CD105-MPs were strongly associated with DIC and were evidenced before DIC diagnosis according to routine laboratory assays.

Le choc septique est caractérisé par une intense activation cellulaire marquée par une génération excessive de microparticules (MPs), libérées dans l’espace extracellulaire suite à un remaniement de la membrane plasmique. Les MPs participeraient à la dysfonction cardiovasculaire et à la coagulopathie du choc septique. Nous avons exploré l’intérêt des MPs circulantes comme marqueurs pathogènes, en étudiant l’effet d’acides gras exogènes sur le remodelage de la membrane plasmique et la genèse des MPs, in-vitro dans un modèle de cellules en culture stimulées par une endotoxine et in vivo chez le rat septique. Nous avons ensuite caractérisé l’activation cellulaire du choc septique chez l’homme, en utilisant les MPs circulantes comme témoins de la dysfonction du compartiment vasculaire, puis montré la place des MPs comme cibles thérapeutiques potentielles au cours du choc septique, par leur modulation pharmacologique dans un modèle de choc septique chez le rat.Nous montrons ainsi l’intérêt des MPs comme un nouvel outil dans l’exploration de nouvelles pistes physiopathologiques du choc septique et comme cibles pharmacologiquement modulables à des fins éventuellement thérapeutiques. / Septic shock is characterized by an intense cell activation marked by an excessive generation of microparticles (MPs), released into the extracellular space after plasma membrane remodeling. MPs take part in cardiovascular dysfunction and coagulopathy of septic shock. We investigated the role of circulating MPs as pathogenic markers, by studying the effects of exogenous fatty acids on plasma membrane remodeling and MP generation, in vitro with cultured cells stimulated by an endotoxin and and in vivo in septic rats. We have then characterized the cellular activation of septic shock in humans, using circulating MPs as evidence of vascular dysfunction and shown the place of MPs as potential therapeutic targets, through their pharmacological modulation in a rat model of septic shock.We have therefore shown the interest of MPs as a new tool to explore septic shock pathophysiology and as therapeutic targets than can be pharmacologically modulated.

L'imagerie intravasculaire ultrasonore (IVUS) est une technologie médicale par cathéter qui produit des images de coupe des vaisseaux sanguins. Elle permet de quantifier et d'étudier la morphologie de plaques d'athérosclérose en plus de visualiser la structure des vaisseaux sanguins (lumière, intima, plaque, média et adventice) en trois dimensions. Depuis quelques années, cette méthode d'imagerie est devenue un outil de choix en recherche aussi bien qu'en clinique pour l'étude de la maladie athérosclérotique. L'imagerie IVUS est par contre affectée par des artéfacts associés aux caractéristiques des capteurs ultrasonores, par la présence de cônes d'ombre causés par les calcifications ou des artères collatérales, par des plaques dont le rendu est hétérogène ou par le chatoiement ultrasonore (speckle) sanguin. L'analyse automatisée de séquences IVUS de grande taille représente donc un défi important. Une méthode de segmentation en trois dimensions (3D) basée sur l'algorithme du fast-marching à interfaces multiples est présentée. La segmentation utilise des attributs des régions et contours des images IVUS. En effet, une nouvelle fonction de vitesse de propagation des interfaces combinant les fonctions de densité de probabilité des tons de gris des composants de la paroi vasculaire et le gradient des intensités est proposée. La segmentation est grandement automatisée puisque la lumière du vaisseau est détectée de façon entièrement automatique. Dans une procédure d'initialisation originale, un minimum d'interactions est nécessaire lorsque les contours initiaux de la paroi externe du vaisseau calculés automatiquement sont proposés à l'utilisateur pour acceptation ou correction sur un nombre limité d'images de coupe longitudinale. La segmentation a été validée à l'aide de séquences IVUS in vivo provenant d'artères fémorales provenant de différents sous-groupes d'acquisitions, c'est-à-dire pré-angioplastie par ballon, post-intervention et à un examen de contrôle 1 an suivant l'intervention. Les résultats ont été comparés avec des contours étalons tracés manuellement par différents experts en analyse d'images IVUS. Les contours de la lumière et de la paroi externe du vaisseau détectés selon la méthode du fast-marching sont en accord avec les tracés manuels des experts puisque les mesures d'aire sont similaires et les différences point-à-point entre les contours sont faibles. De plus, la segmentation par fast-marching 3D s'est effectuée en un temps grandement réduit comparativement à l'analyse manuelle. Il s'agit de la première étude rapportée dans la littérature qui évalue la performance de la segmentation sur différents types d'acquisition IVUS. En conclusion, la segmentation par fast-marching combinant les informations des distributions de tons de gris et du gradient des intensités des images est précise et efficace pour l'analyse de séquences IVUS de grandes tailles. Un outil de segmentation robuste pourrait devenir largement répandu pour la tâche ardue et fastidieuse qu'est l'analyse de ce type d'images. / Intravascular ultrasound (IVUS) is a catheter based medical imaging technique that produces cross-sectional images of blood vessels. These images provide quantitative assessment of the vascular wall, information about the nature of atherosclerotic lesions as well as the plaque shape and size. Over the past few years, this medical imaging modality has become a useful tool in research and clinical applications, particularly in atherosclerotic disease studies. However, IVUS imaging is subject to catheter ring-down artifacts, missing vessel parts due to calcification shadowing or side-branches, heterogeneously looking plaques and ultrasonic speckle from blood. The automated analysis of large IVUS data sets thus represents an important challenge. A three-dimensional segmentation algorithm based on the multiple interface fast-marching method is presented. The segmentation is based on region and contour features of the IVUS images: a new speed fonction for the interface propagation that combines the probability density functions (PDFs) of the vessel wall components and the intensity gradients is proposed. The segmentation is highly automated with the detection of the lumen boundary that is fully automatic. Minimal interactions are necessary with a novel initialization procedure since initial contours of the external vessel wall border are also computed automatically on a limited number of longitudinal images and then proposed to the user for acceptance or correction. The segmentation method was validated with in-vivo IVUS data sets acquired from femoral arteries. This database contained 3 subgroups: pullbacks acquired before balloon angioplasty, after the intervention and at a 1 year follow-up examination. Results were compared with validation contours that were manually traced by different experts in IVUS image analysis. The lumen and external wall boundaries detected with the fast-marching method are in agreement with the experts' manually traced contours with similarly found area measurements and small point-to-point contour differences. In addition, the 3D fast-marching segmentation method dramatically reduced the analysis time compared to manual tracing. Such a valdiation study, with comparison between pre- and post-intervention data, has never been reported in the IVUS segmentation literature. In conclusion, the fast-marching method combining the information on the gray level distributions and intensity gradients of the images is precise and efficient to analyze large IVUS sequences. It is hoped that the fast-marching method will become a widely used tool for the fastidious and difficult task of IVUS image processing.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.