Pour ce travail de thèse, nous avons réalisé cinq études originales en utilisant trois technologies d'imageries cardiovasculaires non-invasives.-Nous avons démontré, à partir d'une étude ex-vivo sur des artères coronaires humaines, que le scanner64 détecteurs ne permettait pas de caractériser précisément les différents composants des plaques. Ladistinction des plaques fibreuses et des plaques lipidiques est en effet impossible. Par ailleurs, notretravail a montré que l'IVUS ne devait pas servir d'imagerie de référence lors des études sur la plaque carcet examen présente lui aussi de nombreuses imprécisions.-Notre travail sur la thrombo-aspiration rapporte un effet très significatif de l'extraction effective dethrombus lors des thrombo-aspirations à la phase aiguë des STEMI, avec une réduction de la taille du no-reflow et de l'infarctus, évaluées en IRM ; une thrombo-aspiration positive représentant par ailleurs dansnotre travail, un critère indépendamment lié à la taille finale de l'infarctus. L'extraction effective dethrombus pourrait être considéré, en salle de cathétérisme, comme un critère de jugement de l'efficacitéde la thrombo-aspiration.-Notre étude sur les syndomes coronaires à coronaires angiographiquement normales a confirmé l'intérêtde l'IRM dans le bilan étiologique de cette présentation clinique, permettant un diagnostic étiologiquedans 2/3 des cas. Par ailleurs, nous avons observé une excellente évolution pour le tiers des patients chezqui l'IRM ne décèle pas d'anomalie myocardique. Des études d'une plus grande envergure serontnécessaires afin de confirmer nos résultats.-A partir d'IRM cardiaque réalisées chez des patients ayant présenté un premier épisode de STEMI, nousavons pu déterminer une valuer seuil de troponine prédictive de la survenue d'un no-reflow.-Enfin, à partir d'analyses en Speckle Tracking, nous avons mis en évidence une dysfonction systolique VD,objectivée par une altération des valeurs de Strain longitudinal VD, chez les patients présentant une EPgrave ou de gravité intermédiaire, comparativement à un groupe de patients avec une EP non grave. / In this doctoral thesis, we report on five original studies that use three différent non-invasive cardiovascular imaging techniques:- In an ex vivo study of human coronary arteries, we show that 64-slice computed tomography (CT) scan isnot capable of distinguishing between différent components of plaques. Indeed, it is impossible todifferentiate between fibrous and lipid plaques. Our study also showed that intravascular ultrasound(IVUS) should not be used as thé référence method in studies of plaque composition, since this techniquealso suffers from numerous limitations.- Our study of thé efficacy of thrombo-aspiration showed a significant benefit with effective extraction ofthrombus during thrombo-aspiration at thé acute phase of ST élévation myocardial infarction (STEMI),notably with a réduction of thé extent of no-reflow and of infarct size as evaluated by magnetic résonanceimaging (MRI). Productive thrombo-aspiration was shown in our study to be an independent predictor offinal infarct size. Effective extraction of thrombotic material could be considered in thé cathlab as acriterion for evaluating thé success of thé thrombo-aspiration procédure.- Our study of acute coronary syndromes with normal coronary arteries confirmed thé utility of MRI inestablishing thé etiology of this clinical présentation, and made it possible to establish an etiologicaldiagnosis in two-thirds of patients. We also observed excellent outcomes in thé third of patients in whomMRI did not find any myocardial anomalies. Larger studies are warranted to confirm thèse findings.- Based on cardiac MRI performed in patients presenting a first épisode of STEMI, we established athreshold value of troponin that predicts thé occurrence of no-reflow.- Lastly, using speckle-tracking analysis, we demonstrated impaired systolic right ventricular function inpatients with intermediate to high risk pulmonary embolism (PE), evaluated by altérations in longitudinalstrain values at thé level of thé right ventricle, compared to a control group of patients with low risk PE.

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

Les infections fongiques peuvent s’exprimer sous différentes formes (leishmaniose cutanée ouviscérale, aspergillose pulmonaire à caractère allergique ou invasive) et connaissent unerecrudescence dans les pays développés en affectant principalement les personnesimmunodéprimées comme les cancéreux, les malades ayant subis des greffes d’organes ou lespatients atteints du VIH. Ces infections sont une cause de mortalité chez 30% des sujetsatteints. L’approche médicamenteuse conventionnelle consiste en l’administration par voieintraveineuse (IV) d’antifongiques. L'Amphotéricine B (AmB), un antibiotiquede la familledes polyènes, reste à ce jour l'un des agents les plus efficaces dans le traitement des infectionsfongiques systémiques mais entraîne aussi des effets indésirables comme une néphrotoxicitéaigüe après injection. Pour améliorer l’index thérapeutique de cette molécule active, nousavons développé différents outils galéniques adaptés à d’autres voies d’administration. Dansun premier temps, nous avons mis au point des liposomes à base de céramides végétales,adaptés pour une administration orale et dans le but de traiter la leishmaniose viscérale. Cesliposomes ont été testés dans un modèle in vitro Estomac/Duodénum pour mimer lesconditions physiologiques et ont montré une bonne stabilité dans un tel milieu avec un tauxd’encapsulation satisfaisant. Des liposomes formulés à partir de Dimyristoylphosphatidylcholine(DMPC)/Dimyristoylphosphatidylglycérol (DMPG) et encapsulantl’AmB ont été étudiés à l’aide de la résonnance magnétique nucléaire (RMN31P et 1H) et parrésonnance paramagnétique électronique (RPE). Ces liposomes, dont la composition pourraitêtre adaptée pour une administration par voie pulmonaire, ont été utiliséscomme modèlemembranaire pour une étude des interactions du principe actif dans la matrice liposomale.Enfin, nous décrivons le développement et la caractérisation physico-chimique d’une nouvellegénération de dispersions solides amorphes sphériques formulées à base de polymères decyclodextrines très hydrophiles et d’amphotéricine B.Les formulations ont été obtenues sousforme de poudre sèche par spray-drying, une méthode de séchage par atomisation. Cessystèmes ont été caractérisés par diverses techniques : spectroscopie infrarouge à transforméede Fourier (FT-IR), spectroscopie Raman, granulométrie laser, microscopie électronique àtransmission et microscopie électronique à balayage. La distribution aérodynamique de cesdispersions solides amorphes a été évaluée à l’aide d’un impacteur à cascades afin de testerleur intérêt pour des applications potentielles par voie pulmonaire. / Résumé en anglais non disponible

L’emphysème pulmonaire est, avec la bronchite chronique à laquelle il est généralement associé, une bronchopathie chronique obstructive (BPCO). Ce groupe de maladie a été la sixième cause de mortalité au monde en 1990 et pourrait devenir la troisième en 2020.L’emphysème pulmonaire est défini par un élargissement anormal et permanent des espaces aériens en amont des bronchioles terminales avec destruction des parois alvéolaires sans fibrose évidente. Compte tenu de cette définition, son diagnostic devrait idéalement être basé sur l’histopathologie. Cependant, en pratique clinique, si les EFR sont à la base de la définition de la BPCO, elles ne suffisent pas au diagnostic de l’emphysème pulmonaire.<p><p>La tomodensitométrie (TDM) est une méthode diagnostique d’obtention in vivo de coupes anatomiques qui, formées de milliers de pixels, en font la méthode morphologique la plus précise pour investiguer la structure pulmonaire. Si la juxtaposition de ces pixels – dont la tonalité de gris est fonction de l’atténuation – est à la base de l’image TDM, la même information peut être représentée par la distribution de fréquence de ces atténuations. En présence d’emphysème, la destruction du tissu pulmonaire (et la plus grande proportion d’air) déterminent le déplacement de cette distribution vers les atténuations plus négatives. Plusieurs index TDM dérivés de cette distribution – notamment l’atténuation moyenne, la surface pulmonaire occupée par des valeurs d’atténuation inférieures à un seuil, un percentile particulier de la distribution – sont de possibles mesures de l’étendue de l’emphysème pulmonaire. L’émergence de la technique hélicoïdale, permettant notamment d’explorer tout le parenchyme pulmonaire en une seule apnée, justifie de déterminer les seuils et percentiles adéquats par comparaison à une mesure histologique de référence.<p><p>Au cours de nos études, nous avons montré que les index TDM dérivés de la distribution de fréquence d’atténuation tels que les surfaces relatives de poumon occupées par les coefficients d’atténuation inférieures à -960 UH (RA960) ou -970 UH (RA970) et le premier percentile (p1) sont les index les plus appropriés. En revanche, toujours sur base de comparaisons histo-morphométriques, d’autre index qui reflètent la géométrie des espaces emphysémateux – tels que la distribution de la taille des groupes de pixels adjacents occupés par des coefficients d’atténuation inférieurs à un seuil ou à un percentile – ne sont pas des index valables.<p><p>La dose d’irradiation peut être abaissée à 20 mAs effectifs. Cette réduction est particulièrement appropriée dans une pathologie susceptible de concerner des patients jeunes et l’objet d’examens répétés. Cependant, la dose d’irradiation influençant ces index, elle doit être maintenue constante au cours de suivis longitudinaux.<p><p>En TDM multi-coupes, ces index sont les plus appropriés quelque soit l’épaisseur des coupes. Cependant, cette épaisseur influençant ces index, elle doit aussi être maintenue constante au cours de suivis longitudinaux.<p><p>L’inspiration incomplète induit une sous-estimation statistiquement significative mais cliniquement insignifiante de l’étendue de l’emphysème pulmonaire. La destruction du tissu pulmonaire et l’hyperinflation ont des influences séparées sur les index TDM, faisant recommander leur ajustement aux valeurs prédites de la CPT.<p><p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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

Introduction :Les cigarettes électroniques (e-cigarettes) aérosolisent un liquide (i.e. “eliquide”) composé de propylène glycol et de glycérol, d'arômes et le plus souvent de nicotine. Cet aérosol hygroscopique et hyperosmolaire se dépose dans les petites voies aériennes. A haute température, le propylène glycol et le glycérol peuvent subir une combustion partielle au lieu d'une vaporisation pure, ce qui conduit à la production de dérivés carbonylés. Ces derniers produits ont une toxicité cardiorespiratoire bien documentée. On ignore si ce dépôt d’aérosol au niveau pulmonaire peut déclencher une inflammation pulmonaire et perturber les échanges gazeux alvéolaires. On ignore également si la transition de cet aérosol des poumons vers la circulation sanguine induit des altérations micro- et macro-vasculaires. Par ailleurs, comme le propylène glycol et le glycérol sont de petites molécules hydrophiles qui traversent rapidement l'épithélium pulmonaire, l'arrêt à court terme du vapotage chez les utilisateurs réguliers pourrait éliminer ce dépôt pulmonaire et inverser la toxicité cardio-respiratoire potentiellement induite par le vapotage.Méthodes: Nous avons évalué les effets aigus du vapotage à haute puissance du propylène glycol et du glycérol avec et sans nicotine et leurs réversibilités sur différents marqueurs des fonctions cardiovasculaires et respiratoires (fonction microcirculatoire dépendante et indépendante de l'endothélium, paramètres hémodynamiques, rigidité artérielle, stress oxydatif, pressions partielles transcutanées en oxygène, épreuves fonctionnelles respiratoires et marqueurs sériques et urinaires de l’inflammation pulmonaire). Ces paramètres ont été investigués chez 25 jeunes fumeurs occasionnels (groupe des fumeurs sains) et chez 30 utilisateurs intensifs d’e-cigarettes (groupe des vapoteurs) dans deux études randomisées simple-aveugles et croisées. Les effets aigus du vapotage sans nicotine ont également été évalués chez 24 patients avec un lourd passé tabagique, suspects d’une maladie coronarienne (groupe des fumeurs malades), sur les pressions partielles transcutanées en oxygène, l'oxymétrie de pouls et la pression partielle artérielle en oxygène dans une étude ouverte parallèle et randomisée. Nous avons, par ailleurs, démontré dans deux enquêtes en ligne que l’exposition à l’e-cigarette utilisée dans nos études était comparable à celle pratiquée dans la communauté des vapoteurs utilisant un équipement de dernière génération.Résultats et conclusions :Au niveau cardiovasculaire, nos données ont montré que le vapotage sans nicotine n’a pas modifié les paramètres testés dans les trois populations investiguées. En revanche, le vapotage nicotiné a perturbé la fonction microcirculatoire dépendante de l’endothélium et a augmenté la pression artérielle, la fréquence cardiaque, la rigidité artérielle et le stress oxydatif. Dans le groupe des vapoteurs, un bref arrêt duvapotage nicotiné a diminué la fréquence cardiaque de base. Vingt pour cent des utilisateurs en Belgique vapotent sans nicotine lorsqu'ils se sèvrent du tabac, cela pourrait réduire leur risque cardiovasculaire par rapport à la poursuite du vapotage nicotiné ou du tabagisme. Au niveau respiratoire, tant chez les fumeurs que chez les vapoteurs, le vapotage à haute puissance, indépendamment de la nicotine, a induit des lésions épithéliales des petites voies aériennes et une diminution des pressions partielles transcutanées en oxygène, sans dysfonction endothéliale micro et macro-circulatoires concomitantes. Ces conditions de vapotages intenses ont également provoqué une diminution de la pression partielle artérielle en oxygène chez les fumeurs malades, vraisemblablement en raison de perturbations des échanges gazeux pulmonaires. Les chutes et les remontées quotidiennes répétées de pression partielle artérielle en oxygène au cours de périodes prolongées de vapotage pourraient être comparées à une forme d'hypoxie intermittente, comme on l’observe dans le syndrome d'apnées obstructives du sommeil. L'hypoxie intermittente a un rôle causal dans la pathogenèse de nombreuses maladies cardiovasculaires. D'autres études seront nécessaires pour identifier les conséquences potentielles à long terme de l'utilisation de l’e-cigarette sur la pathogenèse des maladies cardiorespiratoires. Les e-cigarettes à haute puissance, avec ou sans nicotine, devraient être utilisées avec prudence chez les patients présentant des facteurs de risque cardiovasculaire jusqu'à ce que de nouvelles données sur leur toxicité cardiorespiratoire à long terme soient disponibles. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / La date de défense est le 19/10/2020 (cfr Conditions COVID - non réception du mail d'invitation au dépôt de thèse en ligne - Accord de Madame Catherine Leclercq) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Au cours de ce travail de thèse nous avons proposé une stratégie de ciblage des macrophages alvéolaires afin d’y vectoriser des glucocorticoïdes. Une prodrogue de budésonide, le palmitate de budésonide (BP) a été synthétisée dans le but de prolonger sa demi-vie dans les poumons après inhalation. Des nanoparticules PEGylées de BP ont été développées et étudiées pour obtenir une formulation stable avec des caractéristiques physico-chimiques appropriées et un taux de charge élevé pour pénétrer dans les macrophages alvéolaires, cellules centrales dans l'inflammation pulmonaire. Des tests in vitro sur les macrophages RAW 264.7 ont confirmé l'activité anti-inflammatoire et l'absence de cytotoxicité des nanoparticules. Celles-ci ont ensuite été séchée au sein de microparticules Troyennes obtenues par atomisation-séchage afin de faciliter leur administration pulmonaire sous forme de poudres et libérer les nanoparticules à proximité des alvéoles pulmonaires. Les microparticulessphériques creuses contenant de 0 % à 20 % de nanoparticules de BP présentent des diamètres aérodynamiques et une fraction de particules fines appropriés pour la délivrance pulmonaire. Les études pharmacocinétiques in vivo montrent des concentrations élevées et prolongées de budésonide dans les poumons, avec de faibles concentrations plasmatiques. Dans la deuxième partie de cette thèse, une autre stratégie de ciblage des macrophages a été évaluée par la décoration de la surface des nanoparticules avec du mannose. Après la synthèse d'un lipide mannosylé, des nanoparticules ont été formulées et caractérisées, démontrant un taux de charge élevé et une bonne stabilité jusqu'à 30 jours. Des tests in vitro sur les macrophages RAW 264.7 ont montré que la présence du mannose à la surface augmente l'internalisation des nanoparticules d’un facteur 2 après 48 h d'incubation, par rapport aux nanoparticules PEGylées. / This work focuses on strategies to target glucocorticoids to alveolar macrophages. We have synthesized a budesonide prodrug, budesonide palmitate (BP), increasing its lipophilicity to extend drug half-life in the lungs. BP PEGylated nanoparticles were developed and studied to obtain a stable formulation with suitable physicochemical characteristics and high drug loading to enter alveolar macrophages, key players in lung inflammation. In vitro tests on RAW 264.7 macrophages confirmed the anti-inflammatory activity and absence of cytotoxicity of nanoparticles. These were then encapsulated into Trojan microparticles obtained by spray-drying to facilitate their delivery to the lung as dry powders and release nanoparticles directly to the pulmonary alveoli. Spherical hollow microparticles containing from 0 % to 20 % of BP nanoparticles presented suitable aerodynamic diameters and fine particle fraction for lung delivery. In vivo pharmacokinetic studies demonstrated high and extended budesonide concentrations in the lungs, with low plasma concentrations. In the second part of this thesis, another macrophage targeting strategy was assessed by decoration of nanoparticle surface with mannose. After synthesis of a mannosylated lipid, nanoparticles were formulated and characterized, demonstrating high drug loading and stability up to 30 days. In vitro tests on RAW 264.7 macrophages showed that the presence of mannose on the surface increases nanoparticles internalization 2 fold after 48 h incubation, as compared with PEGylated nanoparticles.

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

Contexte : L’administration de surfactant par méthode minimalement invasive vise à éviter l’exposition à la ventilation mécanique invasive (VMI) chez les nouveau-nés atteints de la maladie des membranes hyalines (MMH). Objectif : L’objectif de cette étude est de tester l’efficacité de l’administration du surfactant par méthode minimalement invasive chez les prématurés de 320/7 à 366/7 semaines d’âge gestationnel (AG) pour prévenir l’exposition à la VMI ainsi que la survenue de pneumothorax. Méthode : Une étude randomisée incluant trois unités néonatales canadiennes a été réalisée. Les patients recevaient l’intervention ou étaient assignés au groupe contrôle. Dans le premier jour de vie, les patients du groupe d’intervention recevaient le surfactant par méthode minimalement invasive immédiatement après la randomisation. La mesure de résultat primaire combinée incluait l’exposition à la VMI et la survenue de pneumothorax nécessitant l’installation d’un drain thoracique. Des critères cliniques d’échec au traitement étaient surveillés puisque l’intervention n’était pas dissimulée. Chaque patient a été analysé selon son groupe d’allocation initiale. Résultats : Parmi 45 patients randomisés, 24 ont été assignés à recevoir l’intervention. Tous les patients ont été inclus dans l’analyse. Huit (33%) patients du groupe d’intervention ont été exposés à la VMI (7) ou ont présenté un pneumothorax (1) alors que 19 (90%) patients du groupe contrôle ont été exposés à la VMI (18) ou ont présenté un pneumothorax (1) (réduction du risque absolu : 0,57, intervalle de confiance à 95% : 0,54-0,60). Aucun patient n’a présenté les critères d’échec au traitement. Conclusion : L’administration de surfactant par méthode minimalement invasive s’est avérée efficace pour réduire la mesure de résultat combinée de l’exposition à la VMI et/ou de la survenue de pneumothorax chez les prématurés de 320/7 à 366/7 semaines atteints de la MMH. / Background: Minimally invasive surfactant therapy (MIST) is used to avoid invasive mechanical ventilation (IMV) in respiratory distress syndrome (RDS) management. Objective: The primary aim of this study was to test MIST in moderate (32 – 33 weeks’ gestational age (GA)) and late preterm (34 - 36 weeks’ GA) infants affected by RDS to avoid IMV exposure and prevent pneumothorax. Methods: This is a randomized controlled trial including three Canadian neonatal intensive care units. Patients were randomized to standard management or to intervention (MIST). In the first day of life, patients from the intervention group received MIST immediately after randomization. The combined primary outcome included either exposure to IMV or occurrence of a pneumothorax requiring a chest tube insertion. Treatment failure criteria were used to prevent bias as the intervention was not blind. The analysis was made by intention to treat approach. Results: Among 45 randomized patients, 24 were assigned to MIST and 21 to the standard management group. All patients were included in the analysis. Eight infants (33%) in the intervention group presented with the primary outcome versus 19 (90%) in the standard management group (absolute risk reduction 0,57, 95% CI: 0,54-0,60). Seven patients from the intervention group reached the primary outcome for being exposed to IMV and one for presenting a pneumothorax. In the control group, 18 patients reached the primary outcome for being exposed to IMV and one for presenting a pneumothorax. In either group, none of the patients have reached the clinical failure criteria. Conclusion: Minimally invasive surfactant therapy was associated with a significant reduction in IMV exposure and pneumothorax occurrence in moderate and late preterm infants affected by RDS.

Les maladies pulmonaires obstructives chroniques (MPOC) sont une cause importante de mortalité et de morbidité dans le monde. L'emphysème pulmonaire fait partie de ces maladies. Il est caractérisé par une inflammation pulmonaire chronique ainsi qu'un élargissement des alvéoles et aucun traitement efficace n'est disponible à ce jour. La préélafine est une protéine de petite taille (9.9 kDa) constituée de deux domaines distincts: un domaine cémentoïne dont la fonction est peu connue et un domaine WAP responsable de l'inhibition protéolytique. La fonction la plus connue de la préélafine est l'inhibition spécifique de peptidases à serine. Cette protéine possède aussi un pouvoir anti-inflammatoire et est un agent anti-microbien, notamment contre Pseudomonas aeruginosa. La préélafine est exprimée localement, entre autres au niveau des alvéoles pulmonaires, et son expression est augmentée lors de réactions inflammatoires. Mon projet de doctorat a consisté à étudier les fonctions de la préélafine dans le contexte de l'inflammation pulmonaire et de faire la relation entre sa structure protéique et ses fonctions biologiques. La première étude présentée dans cette thèse décrit l'effet de la préélafine sur l'inflammation et la destruction du tissu pulmonaire dans un modèle murin d'emphysème pulmonaire induit par l'élastase. Lors de ces expérimentations, nous avons démontré que la préélafine était efficace à diminuer l'accumulation de neutrophiles 24 heures après le traitement et qu'elle empêchait l'élargissement des alvéoles observé deux semaines après l'administration d'élastase. La préélafine permet aussi l'accumulation du granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) au sein des poumons. Ce facteur est associé à la réparation des alvéoles suite à des lésions et ce résultat suggère que la préélafine serait impliquée dans le processus de réparation tissulaire. Le deuxième article présente l'implication de la fonction anti-protéolytique de la préélafine dans sa capacité anti-inflammatoire et de protection pulmonaire en utilisant le même modèle animal. L'étude de deux mutants de la préélafine présentant des activités inhibitrices réduites démontre que les interactions hydrophobes entre l'inhibiteur et la peptidase au site Pl'- Sl' sont essentielles à l'inhibition protéolytique. La préélafine et ses variants sont tous efficaces à réduire la quantité de neutrophiles retrouvés dans les alvéoles 24 heures après le traitement des animaux à l'élastase. Ceci indique que la préélafine possède une fonction anti-inflammatoire dissociée de son inhibition protéolytique. Toutefois, la fonction anti-protéolytique de la préélafine est absolument nécessaire afin de préserver l'intégrité structurale pulmonaire et ainsi protéger contre les lésions emphysémateuses. L'inhibition protéolytique est aussi requise afin d'observer une augmentation du G-CSF dans les lavages bronchoalvéolaires (LBA). Finalement, des résultats complémentaires, joints en annexe, présentent l'effet de l'héparine sur l'inhibition de l'élastase neutrophilique humaine (ENH) par la préélafine et ses variants ainsi que la mise au point d'un nouveau système d'expression de la préélafine. Donc, nos travaux ont démontré que la préélafine était efficace à diminuer l'influx neutrophilique et à préserver le poumon contre la destruction suite à une réaction inflammatoire aigûe. Certaines de ces fonctions sont dissociées de la fonction inhibitrice de la préélafine. De plus, nos résultats suggèrent que la préélafine serait impliquée dans la réparation du tissu pulmonaire après que des dommages aient été causés à celui-ci. Ceci fait donc de la préélafine une molécule présentant un potentiel intéressant pour le traitement des personnes souffrant de maladies pulmonaires obstructives chroniques.