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.

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.