Thèse--Méd.--Reims, 1973. N°: N° 21. / Bibliogr. ff. I-X.

Th.--Méd.--Reims, 1980. N°: 26.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie qui est caractérisée par l'augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires causant une insuffisance cardiaque droite et ultimement le décès prématuré des patients. Malgré des traitements spécifiques, les patients souffrant d'HTAP demeurent dyspnéiques et intolérants à l'effort. L'atteinte vasculaire pulmonaire présentement irréversible dans cette maladie est la source de plusieurs anomalies au niveau des systèmes cardiovasculaires, ventilatoires et musculaires constituant les principaux déterminants physiologiques de la capacité à l'exercice. Cette thèse a voulu investiguer les trois différentes facettes de la tolérance à l'effort en HTAP : les causes, les méthodes d'évaluation ainsi que les moyens visant son amélioration. Nous avons premièrement documenté l'existence d'une étroite relation entre le niveau d'activité physique quotidien et la tolérance à l'effort dans cette maladie. Également, ce projet a permis de démontrer pour la première fois que le test de marche de six minutes (TM6) était objectivement représentatif des activités de la vie quotidienne des patients. Nous avons ensuite évalué la demande physiologique que représentaient cinq différents tests d'effort, dont deux épreuves à charge constante n'ayant jamais été formellement évaluée en HTAP. Ces résultats ont permis de mettre en lumière que chacun d'entre eux induisait une demande physiologique maximale semblable, mais que leur progression était différente. De plus, les paramètres physiologiques étaient légèrement plus élevés suite à un test de nature imposée par rapport à un test autogéré. Par la suite, nous avons vérifié l'effet de l'ajout du citrate de sildénafil à la médication de base de patients sur leur tolérance à l'effort. Premièrement l'efficacité clinique de ce type de thérapie, aussi appelée traitement de combinaison, a été objectivée par une amélioration significative de la distance marchée au TM6. Nous avons finalement testé la répétabilité et la sensibilité de trois différents tests d'effort en HTAP. Cette étude a démontré que le TM6 était le test à l'effort le plus sensible à détecter un changement clinique significatif suite à l'ajout du citrate de sildénafil à la médication de base des patients en HTAP. Ceci s'expliquait entre autre par la meilleure répétabilité de ce test comparativement à deux autres tests à charge constante. Malgré que les paramètres physiologiques n'aient été que modestement modulés, l'amélioration de la durée/distance des tests était représentative de la perception subjective des patients. Les résultats obtenus au cours de ce doctorat supportent donc l'utilisation du TM6 comme outil essentiel dans l'évaluation de la tolérance à l'effort des patients HTAP.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Contexte : La dysfonction des muscles squelettiques en hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) contribue de manière significative à l'intolérance à l'effort. Cependant, les mécanismes sous-jacents restent incertains. Le syndrome métabolique (SxM) et la résistance à l'insuline (RI) sont couramment observés en HTAP. La déposition ectopique de lipides au niveau des organes cibles, une caractéristique de la RI, a été associée à une dysfonction mitochondriale, une lipotoxicité cardiaque et une altération de la fonction musculaire. Cependant, l'impact du SxM sur la fonction cardiaque et musculaire et sur l'intolérance à l'effort en HTAP demeure incertain. Objectifs : Nous cherchons à explorer les différences entre les profils métaboliques de patients atteints d'HTAP et de patients témoins ainsi qu'à déterminer si le SxM en HTAP est associé à une teneur plus élevée en lipides ectopiques au niveau du muscle squelettique, du foie et du cœur. Nous souhaitons déterminer si le SxM et ces accumulations lipidiques sont associés à une diminution de la force et l'endurance musculaire ainsi qu'une altération de la fonction cardiaque, entraînant une réduction de la capacité à l'exercice en HTAP. Méthodes : Dix-huit sujets HTAP et 12 sujets témoins ont fait l'objet d'une évaluation du profil métabolique. Le contenu lipidique cardiaque, musculaire et hépatique, le volume de tissu adipeux sous-cutané et viscéral et la fonction cardiaque ont été évalués par imagerie par résonance magnétique. L'état fonctionnel a été évalué par mesure de la force et l'endurance du quadriceps, de la pratique d'activité physique et par un test à l'effort. Enfin, une exploration du protéome plasmatique à des fins de comparaison entre les patients atteints d'HTAP avec et sans SxM a été réalisée. Résultats : Sept (39 %) patients atteints d'HTAP présentaient le SxM contre 1 (8 %) témoin (p = 0,07). Parmi les patients atteints d'HTAP, le SxM était sans surprise associé à un indice de masse corporelle, une glycémie à jeun, un taux de triglycérides et un tour de taille plus élevés ainsi qu'à la RI (tous p<0.05). Les volumes de tissu adipeux viscéral, sous-cutané et cardiaque, ainsi que la fraction de graisse hépatique et de la cuisse étaient plus élevés chez les patients atteints du SxM (tous p<0,05). Le SxM était associé à une classe fonctionnelle plus altérée, une capacité à l'effort et un niveau de pratique d'activité physique inférieurs. Contrairement à notre hypothèse, les patients avec et sans SxM présentaient une hémodynamie pulmonaire et une fonction musculaire et cardiaque comparables. Des analyses exploratoires de la protéomique ont suggéré que les voies impliquées en HTAP seraient semblables à celles observées au sein de la population générale présentant le SxM. Conclusion : Le SxM est courant chez les patients HTAP. Sa présence est associée à un état fonctionnel et une capacité à l'effort réduites qui ne s'expliquent pas pour autant par une altération de la fonction cardiaque ou musculaire. De plus, ces patients présentent des caractéristiques cliniques, d'imagerie et biochimiques similaires à celles observées chez les sujets atteints de SxM au sein de la population générale. Ces résultats suggèrent que le SxM peut représenter une comorbidité fréquente dans l'HTAP plutôt que d'être lié à des mécanismes intrinsèquement liés à la progression de l'HTAP. / Background: Skeletal muscle dysfunction in pulmonary arterial hypertension (PAH) significantly contributes to exercise intolerance. However, underlying mechanisms remain uncertain. In addition, metabolic syndrome (MetS) and insulin resistance (IR) are commonly observed in PAH. Ectopic lipid deposition in target organs, a feature of IR, has been associated with mitochondrial dysfunction, cardiac lipotoxicity and impaired skeletal muscle function in the general population. However, the impact of MetS on cardiac and skeletal muscle function and exercise intolerance in PAH remains elusive. Objectives: We aim to explore differences between metabolic profiles in patients affected by PAH and control participants as well as to document whether MetS in PAH would be associated with higher skeletal muscle, hepatic and cardiac ectopic lipid content. We also aim to determine whether ectopic lipid deposition is associated with decreased skeletal muscle strength and endurance as well as cardiac function, resulting in lower exercise capacity in PAH. Methods: Eighteen PAH and 12 controls subjects underwent comprehensive metabolic profile. Cardiac, visceral and skeletal muscle lipid content as well as cardiac function were assessed using magnetic resonance imaging. Subjects' functional status was assessed using skeletal muscle function measures, cardiopulmonary exercise testing and physical activity measurement. Finally, comparisons in blood sample proteome between PAH patients with and without MetS were explored. Results: Overall, 7 (39%) PAH patients presented MetS compared to 1 (8%) control (p=0.07). Amongst PAH patients, MetS was unsurprisingly associated with higher body mass index, fasting glucose, triglyceride levels and waist circumference together with IR (all p<0.05). Visceral, subcutaneous and cardiac adipose tissue volumes, as well as hepatic and thigh fat fraction were also increased in patients with MetS (all p<0.05). MetS was also associated with more impaired functional class, lower exercise capacity and daily life activity. Contrary to our hypothesis, however, patients with and without MetS had comparable quadriceps muscle and cardiac function and pulmonary hemodynamics. Exploratory proteomic analyzes suggested that pathways involved are consistent with those observed in MetS within the general population. Conclusion: MetS is common amongst PAH patients and is associated with poorer functional status and exercise capacity in PAH, which are not explained by impaired cardiac or skeletal muscle function. Moreover, these patients display clinical, imaging and biochemical features similar to those observed in subjects with MetS within the general population. These findings suggest that MetS may represent a frequent comorbidity in PAH rather than being related to mechanisms intrinsically related to PAH progression.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP), caractérisée par une pression artérielle pulmonaire moyenne (mPAP) supérieure à 20mmHg au repos, est une pathologie progressive et létale. L'augmentation progressive de la pression artérielle pulmonaire est la résultante d'une vasoconstriction soutenue associée à un profond remodelage des artères pulmonaires distales. Le remodelage vasculaire est dû principalement à une prolifération anormalement élevée et une résistance importante à l'apoptose des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAPs). Le remodelage vasculaire et la vasoconstriction engendre une obstruction progressive des artères pulmonaires favorisant une augmentation des résistances vasculaires pulmonaires. Cette augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires se répercute sur le ventricule droit (VD) forçant celui-ci à s'hypertrophier pour compenser et maintenir ses fonctions. Néanmoins, à mesure que la maladie progresse, l'obstruction artérielle s'accentue, rendant la compensation cardiaque droite plus difficile ce qui mènera ultimement au décès des patients par défaillance cardiaque droite. À ce jour les outils thérapeutiques utilisés ciblent uniquement le tonus vasculaire en favorisant la vasodilatation. Cependant, cette stratégie thérapeutique n'améliore que de façon médiocre le taux de survie des patients ce qui rend urgent le besoin de développer de nouvelles stratégies ciblant l'obstruction artérielle pulmonaire. Le remodelage, étant la conséquence d'une prolifération et d'une survie cellulaire importante, met en exergue une certaine similitude avec le cancer. En effet, certaines voies cellulaires dérégulées dans le cancer, comme ici la prolifération ou la survie cellulaire, se retrouvent également dérégulées en hypertension artérielle pulmonaire. La littérature scientifique démontre de plus en plus l'implication de modifications épigénétiques dans le développement de cancer, notamment par la transcription de gènes pro-prolifératifs et anti-apoptotiques. Les dernières années de recherche ont démontré que des facteurs épigénétiques pouvaient être responsables du développement et de la progression de l'HTAP. En ce sens, nous nous sommes intéressés au facteur épigénétique EZH2 (Enhancer of Zeste Homologue 2) fortement impliqué dans la prolifération et la survie cellulaire dans de nombreux cancers, faisant de lui une cible préférentielle des thérapies anticancéreuses. Étant donné le phénotype pro-prolifératif et résistant des CMLAPs-HTAP, EZH2 constitue une cible à étudier dans le remodelage vasculaire. De plus, la littérature rapporte un effet cardioprotecteur d'EZH2 face à l'hypertrophie et la fibrose dans le tissu cardiaque. Bien que l'HTAP soit une pathologie vasculaire avant tout, les patients décèdent d'une défaillance cardiaque droite. Le ventricule droit n'étant plus apte à s'adapter, accumule de la fibrose rendant la contraction laborieuse ce qui mène à la défaillance cardiaque droite. À la vue de son rôle de protecteur cardiaque décrit dans la littérature, nous avons également étudié sa potentielle implication dans l'hypertrophie et la fibrose cardiaque HTAP. Dans un premier volet de l'étude, nous avons démontré qu'EZH2 est surexprimé dans les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires de patients HTAP et de modèles expérimentaux. In vitro, l'inhibition d'EZH2 diminue la prolifération et la résistance à l'apoptose des cellules musculaires lisses HTAP comparativement aux cellules contrôles. Par une approche multiomique, nous avons démontré que l'inhibition d'EZH2 diminue l'expression de nombreux facteurs impliqués dans la progression du cycle cellulaire, y compris les cibles E2F, ainsi que des protéines impliquées dans la fonction mitochondriale. De plus, nous avons également démontré que l'inhibition d'EZH2 altère la bioénergétique des CMLAPs-HTAP. Dans le second volet de notre étude, nous avons démontré qu'EZH2 se retrouve surexprimé dans les ventricules droits compensés des patients et des modèles expérimentaux. Nous avons démontré qu'une inhibition de l'expression d'EZH2, in vitro, favorise l'hypertrophie cellulaire. D'un point de vue mécanisme cellulaire, EZH2 est régulé par l'ARN long non codant H19, plus précisément son micro-ARN : miR-675. Nous avons démontré que cette régulation passe par l'intermédiaire du facteur de transcription E2F1 qui régulé par miR-675 va réguler à son tour l'expression d'EZH2. L'inhibition d'H19 in vivo induit la surexpression d'E2F1 et d'EZH2 et démontre un effet thérapeutique cardioprotecteur bénéfique dans deux modèles expérimentaux de défaillance cardiaque droite. Pour conclure, les deux volets de notre étude nous permettent de mettre en évidence une implication d'EZH2 dans le phénotype pro-prolifératif et anti-apoptotique des CMLAPs-HTAP et également un rôle protecteur de la fonction ventriculaire droite. Ainsi, cela ouvre de nouvelles possibilités de découvertes thérapeutiques. / Pulmonary arterial hypertension (PAH), characterized by a mean pulmonary arterial pressure (mPAP) greater than 20mmHg at rest, is a progressive and fatal condition. The progressive increase in pulmonary artery pressure is the result of sustained vasoconstriction associated with a deep remodeling of the distal pulmonary arteries. Vascular remodeling is mainly due to abnormal proliferation and increased survival of pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs). Vascular remodeling and vasoconstriction cause progressive obstruction of the pulmonary arteries, promoting an increase in pulmonary vascular resistance. This progressive increase in pulmonary vascular resistance affects the right ventricle (RV) forcing it to compensate by hypertrophy to maintain its functions. However, as the disease progresses, the arterial obstruction worsens, making right cardiac compensation more difficult, which will ultimately lead to the death of patients from right heart failure. To date, the therapeutic tools used only target vascular tone by promoting vasodilation. However, this therapeutic strategy poorly improves patient survival rates, which makes the need to develop new strategies targeting pulmonary artery obstruction urgent. The remodeling being the consequence of a high proliferation and an important cell survival highlights some similarities with cancer. Indeed, some deregulated cell pathways in cancer, such as cell proliferation or survival, are also deregulated in pulmonary arterial hypertension. The scientific literature increasingly demonstrates the involvement of epigenetic modifications in the development of cancer, through the transcription of pro-proliferative and anti-apoptotic genes. The last years of research have shown that epigenetic factors could be responsible for the development and progression of the PAH. In this sense, we were interested in the epigenetic factor EZH2 (Enhancer of Zeste Homologue 2) strongly involved in cell proliferation and survival in many cancers, making it a preferential target for anticancer therapies. Given the hyper-proliferative and resistant phenotype of PAH-PASMCs, EZH2 constitutes a target to be studied in vascular remodeling. In addition, the literature reports a cardioprotective effect of EZH2 against hypertrophy and fibrosis in heart tissue. Although PAH is primarily a vascular disease, patients die of right heart failure. As the right ventricle is no longer able to adapt, fibrosis accumulates making ventricular contractility difficult which leads to right heart failure. In view of its role as a cardiac protector described in the literature, we investigated its potential involvement in cardiac hypertrophy and fibrosis in PAH. In a first part of our study, we demonstrated that EZH2 is overexpressed in PAH-PASMCs from patients and in experimental models. In vitro, EZH2 inhibition decreases the proliferation and resistance to apoptosis of PAH-PASMCs compared to control cells. A multi-omic approach has made it possible to highlight multiple targets of EZH2, like targets of the transcription factor E2F1, involved in the regulation of the cell cycle, as well as proteins involved in mitochondrial function. In addition, we have also shown that inhibition of EZH2 alters PAH-PASMCs bioenergetics. In a second part of our study, we demonstrated that EZH2 is overexpressed in compensated right ventricles in PAH patients and in experimental models. We have shown that inhibition of EZH2 expression in vitro promotes cell hypertrophy. From a cellular mechanism point of view, EZH2 is regulated by the long non-coding RNA H19, more precisely its microRNA: miR-675. We have demonstrated that this regulation is mediated by the transcription factor E2F1 which, regulated by miR-675, will in turn regulate the expression of EZH2. Inhibition of H19 in vivo induces E2F1 and EZH2 overexpression and demonstrates a beneficial cardioprotective therapeutic effect in two experimental models of right heart failure. In conclusion, the two parts of our study allow us to demonstrate an involvement of EZH2 in the pro-proliferative and anti-apoptotic phenotype of PAH-PASMCs and a protective role of right ventricular function. Thus, these results open new possibilities for therapeutic discoveries.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie caractérisée par l’augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires causant une augmentation de la pression artérielle pulmonaire qui mène au décès prématuré des patients. Malgré une amélioration rapide ces dernières années des traitements spécifiques, les patients souffrant d’HTAP demeurent dyspnéiques et intolérants à l’effort. L’atteinte vasculaire pulmonaire est actuellement irréversible. Elle est également la source de plusieurs anomalies au niveau des systèmes cardiovasculaires, ventilatoires et musculaires constituant les principaux déterminants physiologiques de la capacité à l’effort des patients. Cette thèse a investigué différentes facettes de la tolérance à l’effort en HTAP : les différents mécanismes ayant un impact sur l’apport musculaire en oxygène, l’altération des voies de signalisation cellulaire impliquées dans l’angiogenèse musculaire et les mécanismes ayant un impact sur la régulation du débit sanguin et l’oxygénation cérébrale en HTAP. Nous avons premièrement documenté une diminution de l’apport en oxygène aux muscles squelettiques à l’effort des patients en relation avec une diminution de la densité capillaire musculaire. Ce défaut d’angiogenèse corrélait d’ailleurs avec la capacité à l’effort des sujets. Par la suite, nous avons étudié les voies de signalisations cellulaires de l’angiogenèse musculaire. Ces résultats ont permis de démontrer une diminution de l’expression de miR-126, unique aux patients HTAP, qui était responsable de la diminution de la densité capillaire et qui contribuait à leur intolérance à l’effort. De plus, il était possible de moduler in vivo l’expression de miR-126. L’expérimentation in vivo, à l’aide d’un modèle murin d’HTAP, a permis de rétablir l’expression de miR-126, d’augmenter la microcirculation musculaire et d’améliorer la tolérance à l’effort des animaux, ce qui met en lumière le potentiel thérapeutique de l’angiogenèse musculaire pour améliorer la capacité à l’effort en HTAP. Notre dernier projet a démontré que les patients HTAP présentaient une diminution de débit sanguin cérébral. Ce projet a également démontré que les changements de pression artérielle sont moins bien amortis par les vaisseaux cérébraux des patients et que leurs vaisseaux cérébraux étaient moins réactifs aux changements de CO2. Les patients présentaient aussi une augmentation de la sensibilité des chémorécepteurs centraux qui contribuait à augmenter leur ventilation au repos, mais aussi à l’exercice. Finalement, à l’effort, nous avons démontré que le débit sanguin cérébral des patients HTAP était principalement influencé par la pression artérielle alors que chez les sujets sains, le débit sanguin cérébral était influencé principalement par la PETCO2. Nous avons également démontré que les patients HTAP présentaient une diminution progressive de leur oxygénation cérébrale, qui corrélait avec leur capacité à l’effort. Les résultats obtenus au cours de ce doctorat démontrent bien que la capacité à l’effort en HTAP est aussi déterminée par plusieurs anomalies physiopathologiques périphériques. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by a progressive increase in pulmonary vascular resistance ultimately leading to patients’ premature death. The most recent available specific therapies have considerably improved the long-term prognosis of PAH patients. However, the vast majority still displays persistent and significant exercise intolerance despite being optimally treated. Persistent and irreversible pulmonary vascular damage causes several cardiovascular, respiratory and muscular impairments, which constitute the main physiological determinants of exercise capacity. We wanted to investigate the integrative physiological mechanisms that impair exercise tolerance in PAH patients. We first documented that capillary rarefaction within skeletal muscle influences exercise tolerance and quadriceps muscle function at least partly through impaired muscle oxygen perfusion to working muscle myocytes. We then assessed that miR-126 down-regulation accounted for this reduced muscular capillarity, which contributed to PAH exercise intolerance. We showed that in vivo down-regulation of miR-126 expression in the skeletal muscle of otherwise healthy rats is associated with microcirculation impairment, and ultimately exercise intolerance, making miR-126 an attractive therapeutic target. Finally, we demonstrated that PAH patients have a lower cerebral blood flow (CBF) at rest and during exercise related to alterations in the pressure-flow relationship resulting in inadequate buffering of blood pressure changes, an increased central chemoreceptor sensibility leading to excessive ventilation and hyperventilation, an abnormal cerebrovascular reactivity to CO2 contributing to lower CBF for any CO2 levels and potentially a loss in cerebral microvessels. We also demonstrated that PAH patients exhibited marked impairments in cerebral oxygenation, which correlated with their exercise capacity. Collectively, we provide evidence that CBF regulation and oxygenation is compromised in PAH patients. The results obtained throughout this doctoral training provide support to an integrative physiological comprehension of exercise intolerance in PAH. A better understanding of those mechanisms might lead to new therapeutic targets that will ultimately lead to a refinement in specific therapies and increase in exercise tolerance and quality of life of patients.

L'hypertension pulmonaire (HP) est définie comme un état pathologique de l’élévation des pressions pulmonaires. L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP), à laquelle se rattachent les premiers travaux de doctorat, est une vasculopathie obstructive caractérisée par une oblitération de la lumière des artères pulmonaires distales, conduisant à une augmentation des pressions pulmonaires (PAP), aboutissant à une dysfonction du ventricule droit (VD) qui est la cause majeure de mort de la pathologie. Cette pathologie, longtemps considérée comme purement pulmonaire, est maintenant associée à de nombreuses atteintes systémiques notamment au niveau du VD et du muscle squelettique expliquant l’impact restreint de la thérapeutique actuelle sur la survie et la tolérance à l’effort qui est le symptôme premier des patients HTAP. Par une étude translationelle basée sur l’utilisation d’échantillons humains, nous montrons au cours des chapitres II et III, la présence d’une atteinte systémique de l’angiogenèse, caractérisée par une diminution de la densité capillaire (immunofluorescence) au niveau des muscles squelettiques et des VD décompensés des patients HTAP. Ensuite, par une approche in vitro, menée à partir de culture primaire de cellules endothéliales (CE) extraites de quadriceps et de VD HTAP, nous démontrons la présence d’une dysfonction endothéliale, caractérisée par une altération du potentiel angiogénique (mesurée par test de matrigel) des CE de patients HTAP. Nous identifions ensuite, par immunoblot et q-PCR, le rôle central de l’axe miR126/SPRED1/ERK dans l’altération de l’angiogenèse décrite chez les patients HTAP. En accord avec ces observations, nous montrons que la sur-expression de miR-126 dans les CE malades est capable de rétablir un potentiel angiogénique sain. Finalement, par une approche in vivo, nous montrons que la modulation de miR-126 dans le muscle squelettique et le ventricule droit d’un modèle animal d’HTAP offre, via l’angiogenèse, une nouvelle approche thérapeutique dans l’amélioration de la tolérance à l’effort (expérience de tapis roulant) et de la fonction cardiaque (cathétérisme cardiaque droit en thorax fermé). Au cours des derniers travaux de ma thèse, présentés dans le chapitre IV de ce manuscrit, nous nous sommes intéressés à l’HP consécutive à une pathologie cardiaque gauche dite de groupe 2. Ce groupe représente la forme d’HP la plus fréquente qui, paradoxalement et par manque de modèle préclinique, est également l’une des moins étudiées. De façon intéressante, de récentes études épidémiologiques montrent une forte interconnexion entre le syndrome métabolique (SM) et l'insuffisance cardiaque avec l'éjection préservée (HFpEF), qui deux problèmes majeurs de santé publique dans les pays occidentaux, et l’HP de groupe 2. Au cours de mes travaux, nous avons, dans un premier temps, crée un nouveau modèle animal qui associe dysfonction diastolique (constriction de l’aorte) et SM (nourriture riche en gras, olanzapine), conduisant à l’établissement d’une HP de groupe 2 (cathétérisme cardiaque droit en thorax fermé) avec un remodelage vasculaire pulmonaire accru. Nous montrons ensuite que, chez ces animaux, l’HP est associée à une accumulation de gras viscéral et péricardique, une augmentation du taux sérique d’adipokines, ainsi qu’une augmentation de l’inflammation pulmonaire. Fonctionnellement, nous montrons que l’augmentation de la sécrétion leptine par le gras des animaux HP se traduit par l’activation de STAT3 (Phospho-STAT3) et une augmentation de la prolifération des cellules musculaires lisses des rats HP. Par une approche in vitro, nous montrons que l’activation de STAT3 induite par la leptine est associée, au niveau des cellules musculaires lisses, à une augmentation de la prolifération. Nous démontrons également que l’activation des macrophages induite par la leptine se traduit par une sécrétion accrue de cytokines inflammatoires. Finalement, nous démontrons que l’axe leptine/STAT3 joue un rôle majeur dans l’établissement et la progression de l’HP asssociée à l’HFpEF et au MS, en favorisant, notamment, la prolifération cellulaire et l’inflammation pulmonaire. Pour conclure, l’ensemble de ces travaux ont eu pour ambition de s’éloigner de l’étiologie classique de l’HP pour introduire les atteintes systémiques comme des altérations à part entière et des acteurs majeurs de l’établissement et la progression de la pathologie, qui se doivent d’être pris en compte par les thérapeutiques de demain. / Pulmonary hypertension (PH) is a pathological condition defined by an elevation of pulmonary pressures. Pulmonary arterial hypertension (PAH) is an obstructive vasculopathy characterized by obliteration of the lumen of the distal pulmonary arteries, leading to an increase of pulmonary arterial pressures (PAP), resulting in right ventricle (RV) failure, which is the major cause of death of the pathology. For a long time, this pathology was exclusively considered as a lung disease, but recent evidences clearly identified systemic impairments, notably in RV and skeletal muscle, in the disease. Interestingly, these observations might explain the limited impact of current therapy on survival and tolerance to exercise, which is the primary symptom Of PAH patients. Using a translational study based on the use of human samples, we show in Chapters II and III the presence of a systemic impairment of angiogenesis, characterized by a decrease in the capillary density (immunofluorescence), in skeletal muscles and decompensated RV of PAH patients. Then, using endothelial cells (EC) freshly extracted from quadriceps and RV of PAH patients we identified an endothelial dysfunction of PAH EC characterized by an impairment of agiogenic potential (measured in vitro by Matrigel assay). Next, using western blot (WB) and q-PCR we identified a key role of miR126 / SPRED1 / ERK axis in the alteration of angiogenesis described in skeletal muscle and RV of PAH patients. Consistent with these observations, we show that over-expression of miR-126 improves angiogenic potential of PAH EC. Finally, using an in vivo approach, we display that artificial modulation of miR-126 in skeletal muscle and RV of PAH animals, increases capillary density and improves exercise tolerance (treadmill experience) and cardiac function (right cardiac catheterization in closed chest). Taken together, these results suggest that miR-126 could represent a new therapeutic avenue in PAH. In chapter IV of this manuscript we were interested in PH due to left heart disease (PH-LHD), which is the most common cause of PH. Paradoxically, lack of good preclinical model precludes extensive investigation of PH-LHD that remains dramatically understudied. Interestingly, recent epidemiologic studies showed a strong interconnection between metabolic syndrome (MetS) and heart failure with preserved ejection (HFpEF), which are two major public health issues in Western countries, and HP Group 2. First part of the project was to develop a new animal model that combines HFpEF (supracoronary aortic banding, SAB) and MetS (high-fat food, olanzapine), leading to PH development (right cardiac catheterization in closed chest) with increased pulmonary vascular remodelling. Then using our model, we display that PH is associated with ectopic fat (peripheral and mediastinal fat), increased plasmatic leptin-levels, and raised of pulmonary inflammation. Functionally we displayed that increased leptin-secretion from adipocytes is associated with STAT3 phosphorylation and pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMC) proliferation of PH animals. Using in vitro experiments, we demonstrated that STAT3-activation induced by leptin is associated with PASMC proliferation. We also showed that leptin induces inflammatory cytokines secretion from activated macrophages. Finally, we displayed that leptin/STAT3 pathway contributes to the development of PH associated with HFpEF and MetS. To conclude, these works aimed to move away from the classical etiology of PH and introduce systemic impairments as important actors of the development and progression of PH, that should be considered as a potential target in the upcoming therapeutics.

Problématique : Le surfactant pulmonaire est une structure vitale essentielle à l’homéostasie pulmonaire. Étant composé majoritairement de phospholipides, il est particulièrement susceptible à l’oxydation puisqu’il est en constante interaction avec l’environnement extérieur. Par des mécanismes encore inconnus, les macrophages pulmonaires jouent un rôle majeur dans l’élimination du surfactant pulmonaire endommagé. Objectifs : 1) Caractériser la réponse transcriptionnelle et fonctionnelle des macrophages au surfactant pulmonaire sain et traité au peroxynitrite (ONOO⁻) et 2) investiguer le rôle de l’endocytose dans l’initiation de cette réponse. Méthodes : Des macrophages murins isolés par lavages bronchoalvéolaires ou différenciés de la moelle osseuse ont été exposés à du surfactant pulmonaire sain ou traité au ONOO⁻, avec ou sans Latrunculine A, un inhibiteur des mécanismes d’endocytose dépendant de l’actine. L’expression de gènes impliqués dans la capture (marco, msr1, cd36), l’accumulation intracellulaire (plin2) et l’export (abca1, abcg1, srb1) lipidique a été évaluée par qPCR, ainsi que les capacités fonctionnelles d’export lipidique. Résultats : L’addition de surfactant pulmonaire sain ou traité au ONOO⁻ augmente l’expression de marco, msr1, cd36 et plin2 et diminue l’expression d’abca1, abcg1 et scarb1 chez les macrophages. Toutefois, certaines différences transcriptionnelles ont été observées entre les macrophages pulmonaires primaires et ceux dérivés de moelle osseuse. Également, qu’il soit sain ou oxydé, le surfactant engendre une diminution des capacités d’efflux de cholestérol des macrophages différenciés. De plus, ces impacts transcriptionnels et fonctionnels ne semblent pas affectés par un traitement à la Latrunculine A. Conclusion : En présence de surfactant, et ce, indépendamment son niveau d’oxydation, les macrophages pulmonaires semblent favoriser les mécanismes de capture et d’accumulation lipidique. Ainsi, aux dépens de ces mécanismes priorisés, les deux espèces présentent conjointement une diminution à la fois transcriptionnelle et fonctionnelle des mécanismes d’export lipidique. / Problematic: Pulmonary surfactant is a vital structure essential to reduce the surface tension at the liquid-air interface. It is mainly composed of phospholipids and is susceptible to oxidation due to its close interaction with the external environment. Pulmonary macrophages play a major role in degrading damaged surfactant. However, the mechanisms used by pulmonary macrophages to detect and initiate its degradation are still unknown. Objectives: 1) To characterize the transcriptional and functional response of macrophages to native and peroxynitrite (ONOO⁻)-treated pulmonary surfactant and 2) to investigate the role of endocytosis in the initiation of this response. Methods: Primary mouse pulmonary macrophages isolated from bronchoalveolar lavages or differentiated from the bone marrow were exposed to native or ONOO⁻-treated pulmonary surfactant with or without endocytosis inhibitors (Latrunculin A). Expression of key genes implicated in lipid capture (msr1, marco, cd36), intracellular lipid accumulation (plin2), and lipid export (abca1, abcg1, scarb1) was assessed by quantitative PCR, as well as functional lipid export capacities. Results: The addition of native and ONOO⁻-treated pulmonary surfactant increased marco, msr1, cd36 and plin2 expression and decreased abca1, abcg1 and scarb1 expression in macrophages. However, some transcriptional differences were observed between primary and bone marrow macrophages. Also, both native and ONOO--treated pulmonary surfactant generated a decrease in differentiated macrophages cholesterol efflux capacities. Moreover, those transcriptional and functional impacts do not seem to be affected by Latrunculin A treatment. Conclusion: In the presence of pulmonary surfactant and this, independently its oxidation level, lung macrophages seem to promote lipid capture and storage mechanisms. Thus, depending on these prioritized mechanisms, the two species jointly showed a transcriptional and functional decrease in lipid export mechanisms.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une pathologie vasculaire résultant de l’obstruction des artères pulmonaires distales. L’obstruction de ces artères conduit à une augmentation drastique de la pression artérielle pulmonaire au-delà du niveau physiologique (≥ 25 mmHg), entrainant une adaptation pathologique du cœur droit. En effet, le cœur droit deviendra incapable de compenser cette augmentation de pression, ce qui conduira à l’arrêt cardiaque et la mort du patient. Jusqu’à présent, les traitements ont permis une amélioration de la qualité de vie des patients, mais aucun ne permet de soigner cette maladie. L’obstruction des artères pulmonaires observées chez les patients atteints d’hypertension artérielle pulmonaire s’explique, notamment, par l’acquisition d’un phénotype prolifératif des cellules musculaires lisses (CML) de ces artères. Précédemment, le laboratoire a démontré le rôle majeur de la diminution du micro-ARN 204 dans l’acquisition de ce phénotype des CML. Cette même diminution est observée dans les maladies vasculaires systémiques où elle conduit à l’acquisition d’un phénotype calcifiant des CML en permettant l’expression du facteur de transcription ostéogénique RUNX2. Durant ma thèse, j’ai investigué le rôle de la surexpression du facteur de transcription RUNX2 régulé par le micro-ARN 204 dans les CML des artères pulmonaires de patients atteints d’HTAP. Ce projet a permis de démontrer le rôle central de RUNX2 dans l’HTAP non seulement en participant à l’acquisition du phénotype prolifératif des CML, mais également en favorisant la transition phénotypique des CML vers un phénotype calcifiant conduisant à la formation de lésions calcifiantes. De plus, la diminution de l’expression de RUNX2 dans un modèle murin sugen/hypoxie d’HTAP permet l’amélioration des paramètres histologiques et hémodynamiques de l’HTAP, faisant de RUNX2 une cible thérapeutique prometteuse. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a pulmonary vascular disease that drives the narrowing of distal pulmonary arteries. Pulmonary artery narrowing leads to an increase in the pulmonary arterial pressure above 25 mmHg. In order to compensate this increased pressure, the right ventricle undergoes a pathological adaptation. Shortly, the right ventricle becomes unable to compensate this increase leading to right heart failure and patient’s death. So far, PAH treatment has allowed significant improvement for patient’s life quality but none of them can cure the disease. Distal pulmonary artery narrowing is due, at least in part, to the acquisition of a proliferative phenotype of the smooth muscle cell (SMC). Previously, the laboratory has demonstrated the down-regulation of the micro-RNA 204 in the SMC and its major role in the acquisition of this proliferative phenotype. Interestingly, the same down-regulation is observed in systemic vascular disease where it leads to the acquisition of a calcifying phenotype of the SMC by allowing the expression of the osteogenic transcription factor RUNX2. During my thesis, I investigated the role of RUNX2 up-regulation in pulmonary artery SMC allowed by the down-regulation of the micro-RNA 204. This project uncovered a critical role for RUNX2 in PAH, not only by participating to the acquisition of SMC proliferative phenotype but also by allowing the acquisition of a calcifying phenotype of the SMC. Furthermore, targeting RUNX2 in a Sugen/hypoxia rat model of PAH reverse histologic and heomodynamic PAH phenotype, making RUNX2 an attractive therapeutic target.