L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est nouvellement caractérisée par une élévation de la pression artérielle pulmonaire moyenne au-dessus de 20mmHg, une pression capillaire pulmonaire inférieure à 15 mmHg et une résistance vasculaire pulmonaire supérieure ou égale à 3 unités Wood. Cette élévation de la pression et de la résistance vasculaire pulmonaire entraine une hypertrophie cardiaque droite et peut éventuellement mener à la mort prématurée des patients. L’augmentation de la résistance vasculaire est causée par une vasoconstriction et un remodelage important des artères pulmonaires distales, due en grande partie à une prolifération excessive et une résistance à l’apoptose des cellules musculaires lisses d’artères pulmonaires (PASMCs), mais également d’autres cellules constituant la paroi des artères pulmonaires distales telles que les cellules endothéliales et les fibroblastes. Malheureusement, les traitements actuellement disponibles sont limités et ne permettent pas une rémission complète de la maladie. Dans le cancer, le facteur de transcription FOXM1 est fréquemment surexprimé et a été décrit comme un régulateur important de plusieurs processus cellulaires tels que la prolifération, l’inflammation et la réparation des dommages à l’ADN, favorisant le développement et la progression tumorale. Considérant les similitudes entre les PASMCs HTAP et les cellules cancéreuses, nous avons posé l’hypothèse qu’une surexpression de FOXM1 favorise le phénotype des PASMCs HTAP et que son inhibition pourrait représenter une nouvelle cible thérapeutique potentielle. Lors de cette étude, nous avons démontré que FOXM1 est surexprimé dans les PASMCs isolées et dans les poumons de patients HTAP comparativement aux individus témoins, de même que dans différents modèles précliniques. Nous démontrons que la diminution de l’expression de miR-204 observée en HTAP est en partie responsable de la surexpression de FOXM1. L’inhibition moléculaire de FOXM1 par ARN interférant et son inhibition pharmacologique à l’aide de la thiostrepton diminue in vitro la prolifération cellulaire et la résistance à l’apoptose. In vivo, l’administration de la thiostrepton permet d’améliorer l’HTAP établie dans deux modèles. L’amélioration des données hémodynamiques est associée à une diminution du remodelage vasculaire. Nous avons montré que la réversion du phénotype HTAP des PASMCs est attribuable à la diminution de l’expression du facteur anti-apoptotique Survivin et de NBS1, membre du complexe MRN impliqué dans la reconnaissance des dommages à l’ADN, entrainant une diminution de l’activation de voie de réparation des dommages à l’ADN. Nous avons par la présente étude démontré pour une première fois l’implication de FOXM1 dans l’étiologie de l’HTAP et l’intérêt de cibler cette protéine dans le développement de futures thérapies. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive vascular disease newly characterizedby increased mean pulmonary artery pressure above 20 mmHg, capillary pressure under 15mmHg and vascular resistance above or equal to 3 Wood units. This increase in pressure leads to right heart hypertrophy, failure and, eventually, premature death. Increased vascular resistance is caused by vasoconstriction and remodeling of the distal pulmonary arteries, mainly due to excessive proliferation and resistance to apoptosis of pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs), but also from other cells found in the vascular wall such as endothelial cells and fibroblasts. Despite recent advances made in understanding the cellular mechanisms involved in PAH etiology, available treatments remain limited and do not provide a complete cure. In cancer, transcription factor FOXM1 is frequently overexpressed and has been described as a master regulator of multiple cellular process such as proliferation, inflammation and DNA damage repair signaling, thus promoting tumor development and progression. Because of the similarities between PAH-PASMCs and cancer cells, we hypothesized that overexpression of FOXM1 promotes cell proliferation and resistance to apoptosis in PAH and that its inhibition could represent a new therapeutic target. In this study, we demonstrated that FOXM1 is overexpressed in isolated PASMCs and total lung from PAH patients compared to controls as well as in two preclinical animal models. Decreased expression of miR-204 in PAH-PASMCs accounts for FOXM1 overexpression. Molecular (siRNA) and pharmacological inhibition of FOXM1 using thiostrepton decrease cell proliferation and resistance to apoptosis. Daily administration of thiostrepton improves established PAH in two animal models. Improved hemodynamic data are associated with decreased vascular remodeling. We demonstrated that reversal of PAH phenotype is in part due to the downregulation of anti-apoptotic factor Survivin and NBS1, member of the MRN complex involved in DNA damage recognition, which impairs activation of DNA damage repair signaling. With this study, we demonstrated for the first time that FOXM1 is involved in PAH etiologyand the interest in targeting FOXM1 for the development of futures therapies.

Reproduction de : Thèse d' exercice : Médecine spécialisée : Nancy 1 : 2002. / Thèse : 2002NAN11144. Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 75-84. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Th.--Méd.--Nancy 1, 1983. N°: 300.

L’hypertension artérielle pulmonaire (PAH) est une condition clinique rare caractérisée par une augmentation progressive de la résistance vasculaire pulmonaire menant à une défaillance cardiaque droite. Sur le plan histologique, plusieurs processus coexistent au sein des artères pulmonaires, notamment de l’inflammation, une vasoconstriction et un remodelage vasculaire. Ce dernier est principalement la conséquence d’une prolifération incontrôlée des cellules musculaires lisses (PASMC) résidentes et d’une résistance à l’apoptose de celles-ci. À ce titre, la PAH présente de fortes similitudes avec le cancer. En dépit d’une augmentation des connaissances des mécanismes physiopathologiques et des progrès dans la prise en charge des patients, cette maladie demeure toujours incurable avec un taux de survie de 60% à 5 ans. Il est donc nécessaire de trouver de nouvelles avenues thérapeutiques pour ces patients. Plusieurs stress environnementaux sont présents dans la PAH, notamment l'inflammation, le stress de cisaillement et la pseudo-hypoxie. Malgré ces conditions favorisant les dommages à l’ADN, les cellules vasculaires sont prolifératives et résistantes à l’apoptose. Par des études translationnelles basées sur des tissus humains, nous avons mis en évidence le rôle du dommage à l’ADN et des mécanismes épigénétiques dans la physiopathologie de la PAH. De par ses similitudes avec le cancer, nous nous sommes d’abord intéressés à la poly(ADPribose) polymérase 1 (PARP-1), une enzyme clé dans les processus de réparation de l’ADN et dans le contrôle de la survie cellulaire. Dans le chapitre 2, nous montrons que les poumons, les artères pulmonaires et les PASMC isolées de patients atteints de PAH présentent davantage de dommages à l’ADN et une surexpression de PARP-1. De manière intéressante, nous avons montré que PARP-1 pouvait réguler des facteurs de transcription impliqués dans la pathogénèse de la PAH tels que HIF-1α (Hypoxia-inducible factor 1- alpha) et NFAT (Nuclear factor of activated T-cells). La surexpression de PARP-1 entraînait également la diminution d’expression du microARN miR-204, un autre acteur clé de la maladie. L’effet thérapeutique des inhibiteurs de PARP-1 a été évalué dans deux modèles animaux de la PAH. L’administration de ces inhibiteurs a diminué le remodelage vasculaire pulmonaire et amélioré les paramètres hémodynamiques. De plus, l’inhibiteur pharmacologique de PARP-1 était plus efficace que les traitements de première ligne offerts aux patients atteints de PAH. Dans le chapitre 3, nous avons étudié les mécanismes par lesquels PARP-1 était surexprimé dans la PAH. En se basant sur des études dans le cancer et sur des prédictions bio-informatiques, nous nous sommes intéressé au microARN miR-223. Nous avons démontré que miR-223 est diminué au niveau vasculaire pulmonaire et dans les PASMC isolées de patients atteints de PAH. Par une approche bidirectionnelle, nous avons mis en évidence qu’une augmentation de HIF-1α diminue l’expression de miR-223 et que la diminution de miR-223 entraîne une augmentation de PARP-1, ce qui favorise la réparation des dommages à l’ADN. Nous avons montré que la diminution de miR-223 était également associée à une augmentation de la prolifération des PASMC et de la résistance à l’apoptose de celles-ci. Dans un modèle animal de la maladie, nous avons montré que l’augmentation ectopique de miR-223, à l’aide de mimic, permettait d’améliorer les paramètres hémodynamiques pulmonaires et cardiaques. Dans le chapitre 4, nous avons étudié un mécanisme épigénétique en aval de PARP-1 et miR-204. Nous avons montré que le lecteur épigénétique BRD4 (Bromodomain-containing protein 4) était surexprimé dans les tissus pulmonaires de patients atteints de PAH. Les lecteurs épigénétiques se lient aux queues acétylées des histones afin de favoriser la transcription de différents gènes. Dans la PAH, nous avons mis en évidence que BRD4 régule l’expression d’oncogènes impliqués dans la physiopathologie de la maladie, tels que p21, NFAT, Bcl-2 et Survivin. BRD4 régule également le métabolisme mitochondrial des PASMC. Nous avons montré que l’inhibition de BRD4 permettait de diminuer la prolifération, d’augmenter l’apoptose et de restaurer l’activité mitochondriale des PASMC. L’utilisation d’inhibiteurs de BRD4 dans un modèle de rat atteints de PAH a permis de mettre en évidence le potentiel thérapeutique de l’inhibition de ce lecteur épigénétique dans la PAH. En conclusion, ces études ont permis de mettre en lumière de nouvelles voies de signalisation impliquées dans la physiopathologie de la PAH et d’ouvrir la porte à de nouvelles avenues thérapeutiques dans le traitement de cette maladie toujours incurable. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare clinical condition characterized by a progressive increase in pulmonary vascular resistance leading to right heart failure and death. Histologically, several processes coexist within the pulmonary arteries, including inflammation, vasoconstriction and vascular remodeling. Remodeling of the pulmonary vessel is due to abnormal and uncontrolled growth of resident pulmonary artery smooth muscle cells (PASMC). As such, PAH exhibits some cancer-like characteristics. In spite of recent progress in understanding the pathophysiological mechanisms involved in disease development and progression, as well as major improvements in symptomatic treatments, no substantial modification in the fatal course of this disease has been achieved. The mean survival rate is about 60% 5 years after diagnosis. Therefore, the identification of new targets has become mandatory. PAH is associated with sustained inflammation, oxidative stress, shear stress and pseudo-hypoxia, all known to promote DNA damage. Despite these unfavorable environmental conditions, PAH PASMC exhibit increased proliferation and resistance to apoptosis. Using a translational approach, we highlighted the role for DNA damage signaling and epigenetic mechanisms in the pathophysiology of PAH. Since PAH shares many hallmarks with cancer, we first studied Poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1), a key enzyme in DNA repair mechanisms and in cell survival in the pathophysiology of PAH. In Chapter 2, we demonstrate that PAH is associated with sustained DNA damage leading to PARP-1 activation. Interestingly, we showed that PARP-1 overexpression triggers the expression and activation of transcription factors known to be implicated in PAH progression, such as HIF-1α (Hypoxia-inducible factor 1-alpha) and NFAT (Nuclear factor of activated T-cells). Overexpression of PARP-1 alsoresulted in decreased expression of microRNA miR-204, another key player in the disease. In animal studies, administration of a clinically available PARP-1 inhibitor decreased PAH in two experimental rat models. In addition, PARP-1 inhibitor was more effective than the first-line treatments offered to patients with PAH. In Chapter 3, we investigated the mechanisms by which PARP-1 was overexpressed in PAH. In silico analyses and studies in cancer demonstrated that miR-223 downregulation triggers PARP-1 overexpression. We provided evidence that miR-223 is downregulated in human PAH lungs, distal pulmonary arteries, and isolated PASMC. Furthermore, using a gain and loss of function approach, we showed that increased HIF-1α (hypoxia-inducible factor 1α), which is observed in PAH, triggers this decrease in miR-223 expression and subsequent overexpression of PARP-1 allowing PAH-PASMC proliferation and resistance to apoptosis. We also demonstrated that restoring the expression of miR-223, by using a mimic, allowed to improve pulmonary and cardiac hemodynamic parameters. In Chapter 4, we investigated epigenetic mechanisms downstream of PARP-1 and miR- 204. Interestingly, the epigenetic reader BRD4 (Bromodomain-containing protein 4) is a predicted target of miR-204 and has binding sites on NFAT’s promoter region. In our study, we showed that BRD4 is upregulated in lungs, distal pulmonary arteries and PASMC of PAH patients. Epigenetic readers bind to acetylated histone tails to promote gene transcription. In PAH, we demonstrated that BRD4 increases the expression of oncogenes involved in PAH pathogenesis, such as NFAT, Bcl-2, p21 and Survivin. BRD4 also regulates mitochondrial metabolism of PASMC. Blocking this oncogenic signature led to decreased proliferation and increased apoptosis of PAH-PASMC in a BRD4-dependant manner. In addition, pharmacological or molecular inhibition of BRD4 reversed established PAH in a rat model of the disease. In conclusion, these studies showed a key role for DNA damage signaling and epigenetic mechanisms in PAH pathophysiology. Our studies also offer new therapeutic perspectives for patients with PAH.

Chapitre 1. Introduction L’hypertension pulmonaire est un syndrome de dyspnée, fatigue, douleur thoracique et syncope, causé par une augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire (RVP) conduisant progressivement à la défaillance cardiaque droite(1). Le cathétérisme du cœur droit est indispensable au diagnostic et à l’évaluation de la gravité de l’hypertension pulmonaire. L’examen permet tout à la fois la quantification du processus morbide par une mesure de la RVP et de ses répercussions fonctionnelles par la mesure du débit cardiaque. Néanmoins, la multiplication des études thérapeutiques randomisées dans l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) a montré l’inadéquation de ces mesures pour quantifier la réponse fonctionnelle des patients aux traitements(2,3). Ceci s’explique par les limitations de l’évaluation hémodynamique traditionnelle qui ne peut directement quantifier les déterminants de la performance ventriculaire droite (VD): précharge, postcharge et contractilité. Le but de ce travail a été d’étudier l’apport de nouvelles méthodes d’exploration, moins invasives, pour mieux comprendre l’adaptation VD à l’augmentation de postcharge, induite par l’hypertension pulmonaire. Le chapitre introductif est consacré à une revue des concepts de physiologie de base, à savoir : la description de l’état fonctionnel de la circulation pulmonaire par des relations pression-débit instantanées ou continues et de la fonction VD au départ des relations pression-volume ventriculaires. Les principales méthodes utilisées dans ce travail sont présentées, à savoir : l’échocardiographie traditionnelle, mais actualisée par l’introduction de nouveaux indices de fonction VD et l’imagerie par Doppler tissulaire (TDI). Chapitre 2. Faisabilité de l’étude semi-invasive de l’impédance vasculaire pulmonaire chez les patients souffrant d’hypertension artérielle pulmonaire Le calcul de RVP néglige les phénomènes de compliance vasculaire et de réflexion d’ondes, inhérents à l’aspect pulsatile du flux dans la circulation pulmonaire. Ceci sous-estime la charge hydraulique imposée au VD, en particulier dans l’hypertension pulmonaire(4). L’ensemble des forces qui s’opposent à l’éjection du VD peut être quantifié par une analyse fréquentielle des ondes de pression et de débit artériels pulmonaires et un calcul d’impédance vasculaire pulmonaire (PVZ). Néanmoins, cette méthode a été très peu appliquée chez l’Homme, en raison de sa complexité et surtout de son caractère invasif. Nous avons étudié la faisabilité de l’étude systématique de spectres de PVZ chez 22 patients souffrant d’HTAP, avec une méthode simplifiée, couplant le cathétérisme du cœur droit et l’échocardiographie-Doppler transthoracique. Les résultats montrent qu’il est possible d’obtenir au lit du malade des spectres de PVZ cohérents et sensibles aux interventions pharmacologiques. Chapitre 3. Etude par imagerie Doppler tissulaire de l’adaptation ventriculaire droite à la vasoconstriction pulmonaire hypoxique aiguë chez le sujet sain La déprivation en oxygène dans l’air respiré induit une vasoconstriction des petites artères pulmonaires, responsable d’une hypertension pulmonaire modérée. Nous avons étudié la fonction VD par échocardiographie-Doppler conventionnelle et TDI chez 25 volontaires, au cours de la vasoconstriction pulmonaire hypoxique et lors de l’administration intraveineuse de faibles doses de dobutamine (reproduisant la tachycardie associée à la stimulation orthosympathique). Les résultats montrent une adaptation de la fonction des deux ventricules, essentiellement diastolique à droite et systolique à gauche. Ces effets peuvent être expliqués par la conjonction d’une activation sympathique et l’adaptation de la fonction du VD nécessaire à la préservation du couplage entre fonction ventriculaire et postcharge. Chapitre 4. Etude par imagerie Doppler tissulaire de l’adaptation ventriculaire droite à l’hypertension pulmonaire hypoxique, en altitude L’exposition à la haute altitude est un modèle naturel d’hypertension pulmonaire hypoxique. Nous avons étudié la fonction du VD par échocardiographie-Doppler conventionnelle et TDI chez 15 sujets sains au niveau de la mer, dans les premières heures d’exposition à l’altitude (La Paz, Bolivie - 3750 m) et après 10 jours d’acclimatation (Potosi - 4850 m), et chez 20 sujets natifs de l’Altiplano bolivien (~ 4000 m). Les résultats montrent que l’exposition aiguë ou subaiguë à l’altitude s’accompagne d’une hypertension pulmonaire modérée, avec maintien de la fonction systolique du VD et modifications mineures de sa fonction diastolique. Pour une même gravité d’hypertension pulmonaire, l’adaptation chronique des sujets natifs se caractérise par des altérations à la fois systoliques VD et diastoliques ventriculaires droite et gauche. Chez certains sujets, l’hypertension pulmonaire hypoxique peut être rapidement sévère. Nous en avons rapporté un cas dont l’échocardiographie-Doppler avec TDI montre l’existence d’une défaillance cardiaque droite, avec dilatation des cavités droites du cœur, mouvement paradoxal du septum interventriculaire, dilatation de la veine cave inférieure, et raccourcissement myocardique postsystolique prédominant à l’apex, le tout dans un contexte d’examen clinique négatif. Ce cas illustre l’apport de l’échocardiographie avec TDI en tant qu’outil non invasif, d’extension de l’examen clinique du cœur, et suggère que le diagnostic de défaillance cardiaque droite aiguë devrait faire partie de la liste des complications médicales de l’exposition à la haute altitude. Chapitre 5. Etude par imagerie Doppler tissulaire de l’adaptation ventriculaire droite à l’hypertension pulmonaire chronique Chez les patients souffrant d’hypertension pulmonaire chronique, la symptomatologie et le pronostic sont essentiellement déterminés par l’adaptation de la fonction VD à la postcharge. Nous avons exploré la fonction VD par échocardiographie-Doppler complétée par TDI chez 18 patients souffrant d’hypertension pulmonaire, de type HTAP ou hypertension pulmonaire chronique d’origine thrombo-embolique (CTEPH), lors du cathétérisme du cœur droit inclus dans le bilan diagnostic initial. Les résultats montrent une diminution des indices de contraction régionale, prédominante au niveau de l’apex de la paroi libre VD, et des modifications de la relaxation des deux ventricules. Nous montrons également un quasi retour à la normale de la fonction VD, avec une disparition des anomalies à prédominance apicale, au cours d’un test de réversibilité chez un patient HTAP dit « répondeur » (importante diminution de la pression artérielle pulmonaire moyenne à l’administration de vasodilatateurs pulmonaires). Chapitre 6. Application des techniques non invasives modernes à l’étude de la circulation pulmonaire et de la fonction ventriculaire droite chez les patients souffrant de sclérodermie Les patients souffrant de sclérodermie sont à risque de développer de l’HTAP. Néanmoins, le rendement des techniques de dépistage non invasives est décevant. Nous avons émis l’hypothèse que la détection d’une hypertension pulmonaire dans la sclérodermie peut être améliorée par l’échocardiographie d’effort. Nous avons mesuré, par échocardiographie-Doppler, chez 25 patients sclérodermiques, les pressions artérielles pulmonaires et le débit cardiaque, au repos et à l’effort, de façon à déterminer une RVP « dynamique », et corrélé les résultats à l’évaluation échocardiographie-Doppler avec TDI. Les résultats montrent que les patients sclérodermiques présentent fréquemment une altération de la fonction diastolique du VD en présence d’une pression artérielle pulmonaire systolique normale au repos mesurée à partir de la vitesse maximale du jet de régurgitation tricuspide. Cette dysfonction est corrélée au temps d’accélération du flux pulmonaire (indicateur de l’élastance artérielle pulmonaire) et à la RVP dynamique (mesure raffinée de la RVP). Nous en concluons que l’altération de la fonction diastolique du VD est fréquente dans la sclérodermie, et reflète, vraisemblablement, une hypertension pulmonaire latente.

Thèse--Méd.--Reims, 1973. N°: N° 48. / Bibliogr. ff. I-V.

Th.--Méd.--Reims, 1981. N°: 75.

Th.--Méd.--Reims, 1980. N°: 12.

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