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

La vascularisation joue un rôle important dans la biologie de l’os. Les souris génétiquement modifiées sont devenues le modèle de choix dans ce champ de recherche ; cependant les outils permettant son exploration structurelle (réseau capillaire) et fonctionnelle (perfusion) dans ce modèle animal, demeurent imparfaits. Notre travail a consisté en une adaptation chez la souris de la technique d’histomorphométrie quantitative vasculaire des os longs, fondée sur le remplissage du réseau par du sulfate de baryum, précédemment développée chez le rat. Nous avons, par ailleurs, mis au point une technique reproductible de mesure de la perfusion osseuse dans le tibia en utilisant le Laser Doppler. En termes d’exploration structurelle, et grâce à une imagerie par microtomographie 3D (Synchrotron ou Nano scanner) nous montrons la supériorité du sulfate de baryum sur le Microfil®, (produit associant silicone et plomb) et sa compatibilité avec les colorations histologiques usuelles et les marquages immuno histochimiques de la paroi vasculaire. Nous établissons la reproductibilité de la technique et nous proposons une nomenclature. En termes de perfusion, après avoir optimisé le protocole en limitant les facteurs de variabilité, nous montrons que le Laser Doppler permet de mesurer de façon reproductible une perfusion strictement osseuse dans le tibia de souris. Sous réserve de recourir { des groupes d’animaux de taille suffisante, (n=15), il devient possible de réaliser des comparaisons intergroupes. Ces deux approches combinées et intégrées, menées sur des souris C57BL/6 et 129sv/Cd1 nous ont permis de montrer (1) qu’il n’y a pas de corrélation entre paramètres de perfusion et de densité vasculaire, (2) que lors du vieillissement chez les mâles, la cinétique d’évolution de la vascularisation osseuse diffère selon le fond génétique, et que la perte osseuse n’est pas accompagnée d’une diminution de la perfusion dans ce modèle, (3) que l’ovariectomie (OVX) induit une diminution de la vascularisation et de la perfusion osseuses qui précède la perte osseuse. Enfin, notre étude des effets vasculaires osseux structurels et fonctionnels de la parathormone 1-84 a montré qu’ils dépendent, à l’instar de ses effets sur la masse osseuse, de son mode d’administration, intermittent ou continu et qu’ils ne sont pas impactés par l’OVX / Vascularisation plays a major role in bone biology. Genetically modified mice became the most favorite model in this research field; however, the tools allowing bone vessel analysis on both structural (capillary network) and functional aspects (perfusion) in this animal model remain unsatisfactory. Our work consisted in adapting in mice the quantitative histomorphometry technique allowing the analysis of long bone vascularization, based on the infusion of barium sulfate, which was previously developed in the rat. In addition, we set up a reproducible Laser Doppler-Based technique for measurement of mouse tibia perfusion. In terms of structural analyses, and thank to 3D micro-Tomography imaging (Synchrotron or Nano scanner), we show the superiority of barium sulfate on a lead/silicon-Based contrast product (Microfil®)and its compatibility with common staining used in histology and with immuno-Histochemsitry of the vessel wall. We establish the reproducibility of the technique and propose a nomenclature. In terms of perfusion, we show, after having optimized the protocol by limiting the factors of variability, that Laser Doppler allows to measure, in a reproducible way, perfusion signals specific to bone. As long as the animal group size is appropriate (n=15), it becomes possible to carry out intergroup comparisons. These combined and integrated approaches, carried out on C57BL/6 and 129sv/Cd1 mice allowed us to show that (1) there is no correlation between perfusion and vascular density parameters (2) during ageing in males, the kinetics of bone vascularisation evolution differ according to the genetic background and that bone loss was not associated with decrease in perfusion in this model (3) that ovariectomy (OVX) induces a decrease in both bone vessel density and perfusion which precedes bone loss. Finally, we studied the structural and functional vascular effects of 1-84 parathyroid hormone and show that, as for its effects on bone mass, they depend on its mode of administration, intermittent or continuous and that they are not affected by OVX

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

La polyarthrite rhumatoïde est un rhumatisme inflammatoire chronique qui s’accompagne d’une inflammation synoviale et d’une perte osseuse sous-chondrale. Ces travaux de thèse ont porté sur la perte osseuse précoce dans l’arthrite et les mécanismes osseux et inflammatoires associés. La perte osseuse systémique a été étudiée et mise en relation avec la perte osseuse locale. La preuve de concept d’une perte osseuse précoce a été obtenue dans plusieurs études. Cette perte prédisait la sévérité de l’arthrite et débutait avant l’observation clinique de l’inflammation articulaire. Elle se traduisait par des modifications de la microarchitecture de l’os cortical et trabéculaire. Les mécanismes associés impliquaient l’activation de la résorption osseuse mais également l’inhibition de la formation osseuse. Une perte osseuse systémique a aussi été détectée, corrélant avec la perte locale. Dans le modèle de souris avec expression chronique du tumor necrosis factor (TNF), la perte osseuse axiale résultait d’une augmentation de la résorption osseuse sans affecter l’activité des ostéoclastes, suggérant que l’inhibition du TNF expliquerait la ré-ossification dans les formes axiales de SpA. L’infection orale avec Porphyromonas gingivalis induisait en huit mois une arthrite à bas bruit chez le rat, en augmentant les anticorps anti-peptides citrullinés et la résorption osseuse. Sur le versant translationnel, deux candidats thérapeutiques de l’arthrite ont démontré un effet régulateur de la dégénérescence articulaire associé à un effet protecteur sur l’os sous-chondral. Les résultats obtenus renforcent le concept de perte osseuse précoce dans l’arthrite, avec l’implication rapide des voies de régulations du tissu osseux. Des stratégies de bloquage de la résorption et de l’inhibition de la formation osseuse pourraient ainsi être développées dans les rhumatismes inflammatoires chroniques et leur usage envisagé dès les premiers stades de maladie. / Rheumatoid arthritis is a chronic inflammatory joint disease which is accompanied by synovial inflammation and subchondral bone loss. This thesis focused on early bone loss in arthritis and bone-associated inflammatory mechanisms. The preclinical stages of arthritis have been investigated through animal models. Systemic bone loss was studied and correlated to local bone loss. Proof of concept for early bone loss was obtained in several studies. This loss predicted arthritis severity and started before clinical observation of joint inflammation. Early bone loss was associated with cortical and trabecular bone microarchitecture changes. Associated mechanisms involved at the same time the activation of bone resorption and the inhibition of bone formation. A systemic bone loss was also detected, correlating with the local loss. In the mouse model with chronic expression of tumor necrosis factor (TNF), axial bone loss resulted from an increase in bone resorption without affecting osteoclast activity, suggesting that inhibition of TNF explain the re-ossification in axial forms of SpA. Oral infection with Porphyromonas gingivalis induced systemic arthritis in rats over eight months, increasing citrullinated anti-peptide antibodies levels and bone resorption. In a translational approach, two therapeutic candidates for arthritis treatment have shown regulatory effects on joint destruction associated with a protective effect on the subchondral bone. These results reinforced the concept of early bone loss in arthritis, with the involvement of osteoimmune signalling. Blockade strategies of bone resorption and bone formation inhibition might be developed in the chronic inflammatory joint diseases, and their use might be considered in the early stages of disease.

Le but de ce travail est d’étudier le lien suspecté entre l’inflammation buccale et la survenue des AVC ischémiques. Dans les pays occidentaux, l’incidence des infarctus cérébraux est en augmentation malgré les campagnes de prévention visant à limiter l’exposition aux facteurs de risque classiques des pathologies ischémiques. Près de 9% des accidents vasculaires cérébraux sont sans étiologie connue. Le facteur déclenchant de l’AVC ischémique ou le « key trigger » reste inconnu. Des études récentes montrent qu’un AVC ischémique est plus susceptible de se déclencher dans la semaine qui suit un événement infectieux. De ce fait, l’inflammation buccale entraînant une élévation de différents biomarqueurs inflammatoires est susceptible de favoriser la survenue des AVC. Dans un premier temps, une méta-analyse a été effectuée afin de faire la synthèse des données étudiant la relation entre l’inflammation buccale et la survenue des AVC. Elle a montré que le risque d’avoir un AVC ischémique fatal augmente de 38% chez les sujets atteints de parodontite sévère. Dans un deuxième temps, deux études cliniques observationnelles ont été mises en place afin de renforcer la validité des liens épidémiologiques supposés et d’apporter de nouveaux éléments dans la compréhension des mécanismes physiopathologiques liant l’inflammation buccale et la survenue des AVCI. Les résultats montrent une relation entre le degré d’inflammation buccale et les marqueurs biologiques athéromateux et inflammatoires. En effet, nos résultats montrent une augmentation des taux de CRP, de VLDL, de triglycérides et une diminution des taux de HDL lors d’une atteinte parodontale sévère. C’est la perte osseuse parmi les marqueurs cliniques de l’inflammation buccale aisément évaluable sur un panoramique dentaire, qui est la plus significativement liée au risque de la survenue des AVC ischémiques. Les résultats de cette thèse suggèrent que la présence d’un contexte buccal inflammatoire favoriserait la survenue le développement d’un AVCI. En outre, nos résultats confirment la nécessité d’une coopération entre l’odontologue et le neurologue afin d’améliorer la prise en charge du risque vasculaire chez un patient ayant un AVCI avec une inflammation buccale. / The aim of this work is to investigate the suspected link between oral inflammation and the occurrence of ischemic stroke. In Western countries, the incidence of ischemic stroke is rising despite prevention campaigns aiming at limiting the exposure to common risk factors for ischemic diseases. Nearly 9% of strokes are of unknown etiology. The triggering factor for ischemic stroke or "trigger key" remains unknown. Recent studies have shown that ischemic stroke is more likely to occur in the week following an infectious event. Therefore, oral inflammation, that causes a rise in various inflammatory biomarkers is studied as potentially increasing the risk of stroke. Firstly, a meta-analysis was performed to synthesize data about the relationship between oral inflammation and the occurrence of stroke. It has shown that the risk of fatal ischemic stroke increases by 38% in patients with severe periodontitis. Secondly, two observational clinical studies have been implemented to strengthen the validity of the supposed epidemiological links and bring new elements in our understanding about the pathophysiological mechanisms linking oral inflammation and the occurrence of ischemic stroke. The results show a proportional relationship between the degree of oral-inflammation and biological assessments that demonstrate pro-atherosclerotic and pro-inflammatory state. Indeed, we observe an increase in CRP levels, VLDL triglycerides and a decrease in HDL in patients with severe periodontal disease. Bone loss, that is easily measurable on a dental panoramic radiograph, appears to be the main risk factor of the occurrence of ischemic stroke.The results of this thesis show that the presence of an inflammatory oral environment is an additional marker for the discovery of a cardiovascular risk in patients combining other conventional risk factors of ischemic stroke. In addition, our results suggest the need for cooperation between the neurologists and odontologists to improve the management of cardiovascular risk in patients with ischemic stroke and oral inflammation.