La décompensation cardiaque se manifeste par une symptomatologie de dyspnée et de fatigue, et par une diminution de l’aptitude aérobie. La décompensation cardiaque peut être globale ou gauche (DCG), ou droite comme dans le cas de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Les mesures fonctionnelles de repos (fonction ventriculaire gauche ou pression artérielle pulmonaire moyenne) sont peu corrélées à l’aptitude aérobie, qui est cependant un élément important de la mise au point et du suivi clinique des patients atteints de DCG ou d’HTAP. <p>\ / Doctorat en Sciences de la motricité / info:eu-repo/semantics/nonPublished

No abstract / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une pathologie affectant les artères pulmonaires de petit calibre entraînant une augmentation des résistances artérielles pulmonaires aboutissant à une défaillance cardiaque droite. La vasoconstriction, le remodelage des artères pulmonaires distales, l’inflammation et le stress oxydant sont de facteurs clés de la pathogénèse de l'HTAP. Nous avons testé les potentiels de la formulation EPA:DHA 6:1 à prévenir l’hypertension pulmonaire et les altérations cardiovasculaires et pulmonaires induites par l’injection de monocrotaline chez le rat. Le traitement des rats monocrotaline avec l’EPA:DHA 6:1 (500 mg/kg/j, p.o) prévient significativement l’élévation de la pression artérielle pulmonaire moyenne, la pression systolique du ventricule droit, diminue le débit cardiaque, l’hypertrophie et la dilatation du ventricule droit. L’EPA:DHA 6:1 réduit également les résistances vasculaires pulmonaires, le remodelage des artérioles pulmonaires et les infiltrations lymphocytaires et macrophagiques. De plus, l’EPA:DHA 6:1 inhibe la production des espèces réactives de l’oxygène, diminue la surexpression des sous-unités p22phox et p47phox de la NADPH oxydase, des cyclooxygénases 1 et 2, des récepteurs ETA et ETB de l’endothéline-1, de la eNOS découplée et améliore la dysfonction endothéliale des artères pulmonaires. L’EPA:DHA 6:1 exercent des effets anti-inflammatoires, antioxydants et vasoprotecteurs et prévient le développement de l’HTAP induite par l’injection de monocrotaline chez le rat. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by remodeling of the small pulmonary arteries leading to a progressive increase in pulmonary vascular resistance and right ventricular failure. Pulmonary endothelial dysfunction, inflammation and oxidative stress promote the development of pulmonary hypertension. Omega-3 polyunsaturated fatty acids such as eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acids (DHA) have been shown to protect the cardiovascular system and reduce inflammation and oxidative stress. The present study evaluate the potential of EPA:DHA 6:1 to prevent monocrotaline-induced PAH in rats. EPA:DHA 6:1 treatment (500 mg/kg/d, p.o) prevented the MCT-induced mean pulmonary arterial pressure, right ventricular systolic pressure and decreased cardiac output. EPA:DHA 6:1 also attenuated right ventricular hypertrophy by reducing Fulton’s index and pulmonary arterial remodeling, decreased lymphocytes T and macrophages infiltration. EPA:DHA 6:1 treatment significantly reduced MCT-induced vascular oxidative stress and improved endothelial function in pulmonary arteries. The protective effect of EPA:DHA 6:1 was associated with the prevention of the MCT-induced upregulation of NADPH oxidase subunits (p22phox and p47phox), COX-1 and COX-2, endothelin A and B receptors and uncoupled eNOS in pulmonary arterioles. Our studies show that the EPA:DHA 6:1 formulation exerts anti-inflammatory, anti-oxidant and has a protective vascular effect in the pulmonary arteries, which may contribute to prevent and potentially cure pulmonary hypertension induced by MCT in rat.

L’association lésionnelle d’une contusion pulmonaire et d’un état de choc hémorragique est fréquente et constitue un réel chalenge thérapeutique. La prise en charge de ce choc va nécessiter une réanimation hémodynamique dans laquelle le remplissage vasculaire tient une place centrale. Mais dans ce contexte de poumon contus, il devra être raisonné car délétère sur le plan pulmonaire, notamment en terme d'oedème et d'altération de la compliance. Ce remplissage devra donc être titré, basé sur des objectifs tensionnels clairs et un monitorage hémodynamique fiable. L'utilisation de solutés à haut pouvoir d'expansion volémique (sérum salé hypertonique, colloïdes) présente un intérêt, de même que l'introduction précoce de vasopresseurs. Le monitorage hémodynamique permettra de conduire cette réanimation sur des objectifs de pression artérielle, sur des indices de précharge dépendance et sur la mesure de l'eau pulmonaire extravasculaire. Notre travail, basé sur des études expérimentales et cliniques, a pour objectif de caractériser les modalités actuelles de prise en charge d’une contusion pulmonaire, sur les plans hémodynamiques et respiratoires. / Pulmonary contusion is often associated with hemorrhagic shock, constituting a challenge in trauma care. For patients who have sustained lung contusions, fluid resuscitation should be carefully performed, because injured lungs are particularly vulnerable to massive fluid infusions with an increased risk of pulmonary edema and compliance impairment. Fluid administration should be included in an optimized and goal directed resuscitation, based on blood pressure objectives and hemodynamical monitoring. The use of fluids with high volume-expanding capacities (hypertonic saline, colloids) is probably interesting, as well as early introduction of vasopressors. Hemodynamic monitoring will allow to conduct resuscitation on blood pressure objectives, on preload parameters and on extravascular lung water measurement.Our work, based on experimental and clinical studies, objective to characterize the current modalities of ventilatory and hemodynamical aspect of pulmonary contusion care.

Les protéines kinases sont importantes dans de nombreux processus biologiques comme la prolifération, la différenciation, la migration, l’apoptose cellulaire et dans le maintien de l’intégrité de l’ADN. Dans de nombreuses pathologies comme le cancer, ces kinases sont anormalement suractivées. Pour ces raisons, plusieurs inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK) ont été développés comme le dasatinib (Sprycel®), un ITK ciblant principalement le BCR-Abl et la famille SRC, qui montre une grande efficacité contre la leucémie myéloïde chronique. Cependant, le dasatinib présente aussi d’importants effets indésirables qui se manifestent au niveau pulmonaire, comme le développement d’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) et l’apparition d’épanchements pleuraux dont l’incidence est respectivement de 0,45% et de 15-35%. Ces effets secondaires représentent donc un problème majeur de santé publique. Les mécanismes impliqués dans ces effets indésirables ne sont pas connus.Mon projet de thèse entre donc dans l’étude des mécanismes par lesquels le dasatinib peut induire ces effets indésirables. Dans ce contexte, nous avons testé l’hypothèse que l’utilisation du dasatinib est associée à l’inhibition inappropriée d’une ou de plusieurs kinases qui jouent un rôle central dans l’intégrité de l’endothélium pulmonaire.Mon travail s’est articulé autour de trois grands axes : (1) Le premier axe a visé à déterminer le rôle des atteintes de la perméabilité endothéliale par le dasatinib dans l’apparition d’épanchement pleural ; (2) Le deuxième axe a consisté à étudier les mécanismes impliqués dans l’HTAP induite par le dasatinib ; (3) Le troisième axe a permis d’identifier le rôle de l’inhibition de la protéine kinase c-Abl dans l’intégrité de la cellule endothéliale pulmonaire.L’ensemble de nos données montre que le dasatinib altère, à forte dose, les fonctions des cellules endothéliales pulmonaires et ainsi fragilise l’intégrité vasculaire. Tout d’abord, nous avons en effet pu mettre en évidence qu’un traitement quotidien à fortes doses de dasatinib chez le rat augmente la perméabilité endothéliale et conduit à l’apparition d’épanchements pleuraux. De manière intéressante, nous avons pu démontrer que cette augmentation de perméabilité endothéliale est liée à une génération de dérivés oxygénés capable de redistribuer les protéines de jonctions intercellulaires. Deuxièmement, nous avons pu mettre en évidence que le dasatinib, à forte dose, induit une apoptose des cellules endothéliales (CE) pulmonaires, un phénomène lié en partie à la génération d’un stress oxydant d’origine mitochondriale. De plus, nous avons noté que des prétraitements de rats avec du dasatinib conféraient une prédisposition à l’hypertension pulmonaire expérimentale par la mise en place d’une dysfonction endothéliale. Ces dernières observations n’ont pas été retrouvées avec d’autres ITK proches du dasatinib comme l’imatinib. Enfin, nous avons pu identifier que c-Abl est une protéine kinase clef de l’intégrité de la cellule endothéliale pulmonaire. En effet, son inhibition par certain ITK conduit à un défaut de réparation des cassures ADN et ainsi à une altération de certaines fonctions des cellules endothéliales.En conclusion, les effets indésirables pulmonaires associés au dasatinib semblent directement liés à une perte de l’homéostasie de l’endothélium pulmonaire par des mécanismes faisant appel à la génération de stress oxydatif mitochondrial, à l’induction d’apoptose et à la perte de perméabilité vasculaire. / By catalysing reversible phosphorylation of their substrates, protein kinases play central role in regulating a multitude of cellular processes, including division, proliferation, apoptosis, and differentiation as well as in the maintenance of DNA integrity. Since deregulation of different protein kinases contribute to several human disorders, a multitude of tyrosine kinase inhibitors (TKIs) inhibiting various kinases have been developed and some of them are currently approved for different indications, and many more are under development. Dasatinib (Sprycel®), an orally available short-acting dual ABL/SRC tyrosine kinase inhibitor (TKI), is an effective treatment for Philadelphia-positive chronic myelogenous leukemia (CML) and for all phases of Philadelphia-positive CML with resistance or intolerance to prior therapy, including imatinib. However, dasatinib treatment is associated with the development of pulmonary arterial hypertension (PAH; 0.45%) and pleural effusion (15-35%). These serious pulmonary adverse events represent a serious public health problem.Therefore, my PhD project is seeking to identify the underlying molecular mechanisms responsible for these pulmonary adverse events induced by dasatinib. My work has followed three different strategic axes seeking to: 1) Determine whether dasatinib alters endothelial integrity, resulting in increased pulmonary vascular endothelial permeability and pleural effusion; 2) Study the mechanisms involved in the long-term development of dasatinib-induced PAH; 3) Precise the role of c-Abl protein kinase inhibition in pulmonary endothelial cell DNA integrity.First, our data indicate that dasatinib can lead to pulmonary endothelial dysfunction and thus affect vascular integrity. Interestingly, we demonstrated that this increased endothelial permeability is a reactive oxygen species (ROS)-dependent mechanism in vitro and in vivo. Second, we also found that high doses of dasatinib induce pulmonary endothelial cell apoptosis by increasing mitochondrial oxidative stress and cause endothelial cell apoptosis. Consistent with these observations, we found that pretreatment of rats with dasatinib leads pulmonary endothelial dysfunction and confers increased susceptibility to experimental pulmonary hypertension (PH) in contrast to rats pretreated with imatinib or vehicle. Finally, we identified c-Abl as a key protein kinase in pulmonary endothelial cells, since its inhibition by dasatinib and ponatinib leads to impaired DNA repair in human pulmonary endothelial cells.Taken together, my PhD results demonstrate the importance played by damage to the pulmonary endothelium in the onset of dasatinib-induced PAH and pleural effusion.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a group of diseases characterized by avascular obstruction leading to a progressive increase of the resistances in the pulmonary blood flow. The recent progress in the understanding of mechanisms at the origin of this disease underlines the role of extrapulmonary cells, such as circulating stem cells and bone marrow-derived progenitor cells in vascular remodeling and in PAH development. In this thesis we have shown implication of the progenitor cells and chemotactic axis in the vascular remodeling in human and experimental PAH. This work could help to develop new therapies allowing more specific and more effective treatments leading to improved survival of PAH patients.

Le but de cette étude a été d’analyser l’intérêt de l’aérosolthérapie d’anticorps monoclonaux (AcM) dans le traitement du cancer broncho-pulmonaire non à petites cellules (CBNPC) en utilisant le cetuximab, un AcM anti-EGFR. L’expression du récepteur FcRn, essentiel dans la pharmacocinétique et la biodistribution des IgGs thérapeutiques a été étudiée dans le CBNPC. Nos résultats montrent que l’AcM peut résister aux contraintes physiques de la nébulisation. Les données de biodistribution et pharmacocinétique, obtenues dans un modèle animal, indiquent que l’Ac administré par aérosol, s’accumule de façon prolongée au niveau pulmonaire. De plus, les tumeurs chez la souris paraissent sensibles à l’aérosolthérapie avec l’AcM. Par ailleurs, le récepteur FcRn est moins exprimé au niveau transcriptionnel et protéique dans le tissu tumoral que dans le tissu sain adjacent à la tumeur dans le CBNPC. Cette altération de l’expression pourrait être due à l’hyperméthylation du promoteur de ce gène. / The project aims at determining whether aerosoltherapy is well suited for monoclonal antibodies (Mab), in Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC). In addition, exploration of the expression of FcRn, an IgG receptor contributing to increased half-life and biodistribution of Mab, has been studied in NSCLC. Using cetuximab, an anti-EGFR Mab, we showed that Mab resist the physical constraints of nebulization. Biodistribution and pharmacokinetic analyses, using a murine model, revealed that cetuximab is highly and durably accumulated within the lungs and slowly and weakly released into the bloodstream following airways delivery. Moreover, animal tumors seem sensitive to cetuximab aerosoltherapy. Expression analysis of FcRn at both the transcript and protein levels showed that the receptor is downregulated in NSCLC. FcRn alteration of expression in the tumor might be due to hypermethylation of the gene promoter as often found in cancer.

Une coagulopathie aigue endogène (EAC) est présente chez 25% des patients de traumatologie dès leur arrivée. Des résultats d’études récentes montrent que cette EAC est liée à l’activation de la voie de la protéine C (aPC). Quelques heures après, se développe un état pro-coagulant associant un niveau abaissé d’aPC et un taux plasmatique élevé de l’inhibiteur de l’activateur du plasminogene (PAI-1). Nous trouvons que l’incidence des pneumopathies associées à la ventilation est significativement augmentée chez ces patients sans toutefois connaître le rôle exact de ces anomalies de coagulation. Basé sur cette hypothèse central de susceptibilité augmentée a l’infection et plus particulièrement aux pneumopathie a P.aeruginosa (PA) le but de ce travail est d’identifier les mécanismes par lesquels PAI-1 et aPC peuvent moduler la perméabilité de la barrière alveolo capillaire et ceci a travers 3 objectifs spécifiques1 – Objectif 1 : déterminer les mécanismes par lequel PA augmente la perméabilité endothéliale. 2 – Objectif 2 : déterminer le rôle d’aPC dans la modulation des effets de PA sur l’œdème pulmonaire lésionnel.3 – Objectif 3 : déterminer le rôle de PAI-1 dans la modulation des effets de PA sur l’œdème pulmonaire lésionnel.En utilisant un inhibiteur spécifique des petites GTPases nous démontrons le rôle centrale joué par RhoA dans le développement de l’œdème pulmonaire induit par PA. PAI-1 et aPC sont impliquées dans le mécanisme lésionnel pulmonaire. aPC et l’inhibition de la voie du RhoA attenue le développement de l’œdème pulmonaire et diminue la dissémination systémique bactérienne. Cependant le blocage invivo de la voie de PAI-1 est associé à une surmortalité et à une augmentation de la charge bactérienne suggérant un rôle de PAI-1 dans l’activation de la réponse inflammatoire nécessaire a l’éradication de PA / A clinically significant acute endogenous coagulopathy (EAC) is present in 25% of major trauma patients upon arrival in the emergency department, before any fluid resuscitation. Results from recent clinical studies indicate that EAC is primarily caused by the activation of the anticoagulant protein C pathway. Several hours later, there is the development of a systemic procoagulant activity associated with low plasma levels of activated protein C (aPC) and an inhibition of the fibrinolysis caused by elevated plasma levels of plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1). We have found that the incidence of ventilator-associated pneumonia (VAP) is significantly increased in trauma patients with these coagulation abnormalities [6, 9]. However, whether these coagulation abnormalities play a mechanistic role in the increased susceptibility to nosocomial lung infection observed after severe posttraumatic hemorrhage is unknown. Thus, the central hypothesis is that the increased susceptibility to P. aeruginosa (PA) pneumonia following severe trauma with tissue hypoperfusion is mediated in part by these posttraumatic coagulation abnormalities within the airspaces of the lung. Specifically, in this work, we will identify through 3 specific aims the mechanisms by which PAI-1 and aPC modulate PA–mediated increase in alveolar-capillary barrier permeability.1 - Specific Aim 1: To determine the mechanisms by which PA increases lung endothelial permeability.2 - Specific Aim 2 : To determine the Role of aPC in modulating the effect of PA on the lung endothelial barrier function3 - Specific Aim 3 : To determine the Role of PAI-1 in modulating the effect of PA on the lung endothelial barrier functionIn the present work, we demonstrated the central role small GTPases RhoA plays in the increase of permeability induced by pseudomonas infection. PAI-1 and aPC are deeply involved in the control of early lung inflammation. aPC and inhibition of the RhoA pathway attenuates the development of pulmonary edema and decrease in the systemic dissemination of P. aeruginosa. However, in vivo disruption of PAI-1 signalling is associated with higher mortality at 24 h and significant increase in the bacterial burden suggesting that PAI-1 is required for the activation of the innate immune response necessary for the eradication of PA from the distal airspaces of the lung

Le développement de nouvelles techniques en radiothérapie externe ouvre de nouvelles voies dans la recherche de gain de précision dans la distribution de dose en passant notamment par la connaissance du mouvement pulmonaire. La simulation numérique NEMOSIS (Neural Network Motion Simulation System) basée sur les Réseaux de Neurones Artificiels (RNA) développée ici permet, en plus de déterminer de façon personnalisée le mouvement, de réduire les doses nécessaires initiales pour le déterminer. La première partie présente les techniques actuelles de traitement, les mouvements pulmonaires ainsi que les méthodes de simulation ou d’estimation du mouvement déjà existantes. La seconde partie décrit le réseau de neurones artificiels utilisé et les étapes de son paramétrage pour répondre à la problématique posée. Une évaluation précise de notre approche a été réalisée sur des données originales. Les résultats obtenus sont comparés avec une méthode d’estimation du mouvement. Les temps de calcul extrêmement faibles, de l’ordre de 7 millisecondes pour générer une phase respiratoire, ont permis d’envisager son utilisation en routine clinique. Des modifications sont apportées à NEMOSIS afin de répondre aux critères de son utilisation en radiothérapie externe et une étude sur le mouvement de contours tumoraux est effectuée. Ces travaux ont mis en place les bases de la simulation du mouvement pulmonaire par RNA et ont validé cette approche. Son exécution en temps réel couplé à la précision de la prédiction fait de NEMOSIS un outil prometteur dans la simulation du mouvement synchronisé avec la respiration. / The development of new techniques in the field of external radiotherapy opens new ways of gaining accuracy in dose distribution, in particular through the knowledge of individual lung motion. The numeric simulation NEMOSIS (Neural Network Motion Simulation System) we describe is based on artificial neural networks (ANN) and allows, in addition to determining motion in a personalized way, to reduce the necessary initial doses to determine it. In the first part, we will present current treatment options, lung motion as well as existing simulation or estimation methods. The second part describes the artificial neural network used and the steps for defining its parameters. An accurate evaluation of our approach was carried out on original patient data. The obtained results are compared with an existing motion estimated method. The extremely short computing time, in the range of milliseconds for the generation of one respiratory phase, would allow its use in clinical routine. Modifications to NEMOSIS in order to meet the requirements for its use in external radiotherapy are described, and a study of the motion of tumor outlines is carried out. This work lays the basis for lung motion simulation with ANNs and validates our approach. Its real time implementation coupled to its predication accuracy makes NEMOSIS promising tool for the simulation of motion synchronized with breathing.

Le Syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est une pathologie fréquente et grave. Son traitement fait appel à la ventilation mécanique qui est indispensable pour maintenir une oxygénation suffisante mais elle peut induire des lésions pulmonaires responsables d'une morbidité importante. Le volume pulmonaire est diminué au cours du SDRA ; sa mesure a longtemps été du domaine de la recherche clinique mais une technique de mesure au lit du patient a récemment été proposée : le lavage de l'azote. Ce travail avait pour but de tester la mesure du volume pulmonaire par la technique du lavage de l'azote dans des conditions d'utilisation comparables à celles du SDRA c'est à dire avec des niveaux de pression expiratoire positive (PEP) et de FiO2 élevés. Une fois cette étape préliminaire validée, nous avons utilisé la mesure du volume pulmonaire pour évaluer le recrutement induit par des réglages de PEP différents et lors de changements de position.Nous avons montré dans l'étude n°1 que les mesures étaient suffisamment précises et reproductibles pour une utilisation clinique. La PEP et le niveau d'oxygénation influençaient peu les mesures. Dans l'étude n°2, le recrutement induit par une PEP de type « recrutement maximal » réglée pour obtenir une pression de plateau (Pplat) entre 28 et 32 cmH2O, a été estimé à partir des mesures de volume pulmonaire comparées à l'augmentation minimale prédite du volume pulmonaire. Une bonne corrélation avec le recrutement mesuré par la technique des courbes pression - volume était trouvée sous réserve d'une élimination des mesures incohérentes.Parallèlement, la mesure du volume pulmonaire et l'oxygénation de patients en SDRA et Acute Lung Injury (ALI) ont été analysées lors de changements de position (Position demi-assise puis assise). Cette étude montre que le volume pulmonaire est augmenté lors de la verticalisation et particulièrement chez les patients augmentant leur oxygénation > 20%. Les patients ne répondant pas au positionnement avaient des volumes pulmonaires plus élevés et qui variaient peu.Les différents travaux réalisés ont permis de montrer la simplicité d'utilisation de la technique. Ceci offre des perspectives de recherche au lit du patient plus accessibles qu'avec les techniques de référence (scanner et dilution de l'hélium), et également des perspectives cliniques. Une approche de la déformation pulmonaire induite par la ventilation (strain) et potentiellement des lésions induites par la ventilation mécanique est rendue possible par la mise à disposition en clinique de cette technique. / The acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a frequent and severe form of acute respiratory failure. Mechanical ventilation is the cornerstone of treatment but it may induce a specific form of lung injury (Ventilator induced Lung Injury) responsible for superimposed morbidity and mortality. Lung volume is dramatically decreased during ARDS. Lung volume measurements remained limited to clinical research until recently when the nitrogen washout/washin technique has been adapted for bedside use and implemented in an intensive care ventilator. The aim of this work was to test the nitrogen washout/washin method in clinical conditions of ARDS treatment with high Positive End Expiratory Pressure (PEEP) and high oxygen fraction (FiO2). Once this preliminary validation study was realised, we used the technique to assess the amount of lung recruitment induced by PEEP and positioning.We showed in the first study that accuracy and reproducibility of the technique were acceptable. PEEP and FiO2 had a minor influence on measurements. In the second study, the recruitment induced by a “maximal recruitment” PEEP set to obtain a plateau pressure between 28-32 cmH2O has been estimated using end-expiratory lung volume (EELV) measurements. A significant correlation was found between the recruitment measured on Pressure/Volume curves and the recruitment estimated comparing the predicted minimal increase in lung volume and the true increase in EELV.In a third study, we have evaluated the concomitant effects of verticalization on EELV and oxygenation following a change from supine to semi recumbent, seated and back to supine position. In this third study, verticalization (seated position) resulted in a significant concomitant increase in lung volume and oxygenation. Interestingly, patients responding to verticalization had lower EELV at baseline than non-responders. Only the group of patients increasing their PaO2/FiO2>20% during verticalization had a significant increase in their EELV compared to non-responders.These three studies confirmed the feasibility of the technique, easier than the gold standard techniques (helium dilution or CT scan), and offering both research and clinical perspectives. This technique should also allow an easier approach of the strain induced by ventilation and assess the risk of ventilation induced lung injury.