No description available.

Idiopathic Pulmonary Fibrosis (IPF) is a deadly disease of unknown origin, which causes 80,000 deaths every year in the US and Europe combined. Unknown etiology and late diagnosis, combined with limited treatment options, contribute to a dismal survival rate of 3-5 years post diagnosis. Although molecular mechanisms underlying IPF pathogenesis and progression have been studied for over two decades, lack of in vivo models that recapitulate chronic, progressive, and irreversible nature of IPF have contributed to limited therapeutic success in clinical trials. Currently, only two drugs, Pirfenidone and Nintedanib, are approved for IPF treatment in the US, with their efficacy yet to be completely determined. Patients with IPF often observe lung infections, alveolar collapse, and respiratory failure, which are associated with focal edema and local hypoxia and contribute to development of hypoxemia associated with acute exacerbation of IPF (AE-IPF). In my thesis, I posit that hypoxic injury to the lung epithelium can initiate profibrotic signaling that can contribute to pathogenesis and progression of pulmonary fibrosis in vitro and in vivo. In my in silico studies, I analyzed human protein kinases to identify structural peculiarities that diversify their functions and highlight central hub kinases governing cell signaling. Using this approach, I identified Focal Adhesion Kinase 1 (FAK1) as a central hub kinase contributing to cytoskeletal remodeling. My proteomics and transcriptional studies defined in vitro effect of hypoxia in activation of lung epithelial cells. Using systems biology approaches, I identified interplay between transforming growth factor – β (TGF–β) signaling, hypoxia signaling, and FAK1 signaling. Further, my studies identified Galectin-1 as a novel mediator of hypoxia-induced pulmonary fibrosis. To mimic exacerbation of PF in patients, I developed a novel mouse model of exacerbated pulmonary fibrosis using subclinical bleomycin injury with chronic hypoxia. Further, to fill the existing requirement of an in vivo model of chronic PF, I characterized a triple transgenic mouse model that conditionally activates hypoxia signaling in the lung epithelial cells and causes progressive PF over a span of 12 weeks. Lastly, I performed RNA-Seq experiments on primary AEC2s isolated from our transgenic mouse model to identify a hypoxia-mediated profibrotic role of microRNA-96 in down-regulation of PTEN, a tumor suppressor and anti-fibrotic protein. In conclusion, my studies established in vitro and in vivo roles of hypoxia in profibrotic activation of lung epithelium and identifies FAK1 and Gal-1 as key drivers of hypoxia-mediated fibrosis, which should be further evaluated in animal and human studies to determine their therapeutic potential.

Le virus de l'hépatite Delta (HDV) est un agent infectieux transmissible satellite du virus de l'hépatite B (HBV), induisant des maladies du foie plus sévères que la mono–infection par le HBV. Aucun traitement totalement efficace n'est disponible contre l'HDV et les 15 millions de personnes infectées par le HDV dans le monde sont exposées a un risque élevé de cirrhose et de carcinome hépatocellulaire. HDV est un virus unique qui ne code pas pour une polymérase virale contrairement aux autres virus a ARN. La réplication de l'ARN HDV s'effectue par un double mécanisme de cercle roulant générant des brins d'ARN de longueur génomique ou antigénomiques unitaires. La synthèse de l'ARN génomique est sensible à de faibles concentrations d'alpha–amanitine, ce qui suggère qu'elle soit médiée par l'ARN polymérase II (ARN Pol II) classiquement ADN dépendante. Ce processus repose sur la petite protéine du HDV (S–HDAg), qui doit être acétylée sur l'acide amine K72 pour activer la synthèse de l'ARN génomique. Nous avons récemment identifié la protéine BAZ2B (Bromodomain Associated Zinc finger protein 2B) comme un interactant majeur de S–HDAg par capture par affinité, couplée à la spectrométrie de masse à partir de l'expression de S– HDAg étiqueté par un double motif Strep–TagR dans les cellules HepaRG différentiées. La fonction biologique de BAZ2B est inconnue. Cependant, en comparant avec des protéines apparentées BAZ (BAZ–1A/1B/2A), on postule que BAZ2B représente la sous–unité accessoire d'un nouveau complexe de remodelage de chromatine de type ISWI, qui régule le positionnement des nucléosomes par hydrolyse de l'ATP. Des études récentes ont révélé que le bromodomaine de BAZ2B (BRD) reconnait la signature épigénétique spécifique K14ac–X–X–R sur l'histone H3. Cela pourrait impliquer le mode d'action du complexe de remodelage de la chromatine dont BAZ2B représente l'unité régulatrice reconnaissant des marques spécifiques d'acétylation des histones propagées séquentiellement modifiant la dynamique de la chromatine et favorisant le recrutement de l'ARN Pol II pour activer la transcription. Nous émettons l'hypothèse que l'acétylation, médiée par p300, du motif K72–X–X–R conserve dans les S–HDAg interagissant avec l'ARN antigénomique pseudo double brin, mimerait l'acétylation des histone H3 en K14 permettant de recruter le complexe de remodelage de la chromatine BAZ2B associée et de lancer la réplication HDV. Brièvement, pour confirmer la pertinence fonctionnelle du recrutement BAZ2B pour la réplication HDV, nous avons transfecté des lignées cellulaire Huh–7 exprimant de façon stable, soit la protéine sauvage S–HDAg ou le mutant R75A pour étudier la réplication HDV à partir plasmide pSVLD2m défectif pour l'expression de S–HDAg. Nos résultats indiquent que la synthèse de l'ARN génomique est fortement réduite dans les cellules exprimant le mutant R75A S–HDAg par rapport aux cellules exprimant le type sauvage S–HDAg, alors que la quantité d'ARN antigénomique est restée le même dans les deux cas. Des expériences de co–cristallisation et de siRNA sont actuellement menées afin de mieux caractériser au niveau moléculaire l'association entre BAZ2B BRD et des peptides dérivés de la séquence de S–HDAg et d'étudier les conséquences de l'inhibition par siRNA de BAZ2B. L'implication des BAZ2B dans la réplication de HDV pourra ouvrir des possibilités de développement de médicaments anti–HDV, basées sur l'optimisation des inhibiteurs émergents de BAZ2B–BRD / Hepatitis Delta Virus (HDV) is a satellite of Hepatitis B Virus (HBV), leading to more severe life threatening liver diseases than HBV mono–infection. No efficient therapy is available against HDV and the estimated 15 million HDV infected individuals worldwide are at a high risk of cirrhosis and hepatocellular carcinoma. HDV is a unique RNA virus as it does not encode a viral polymerase. HDV RNA replication occurs via a double rolling circle mechanism generating unit–length genomic or antigenomic RNA strands. The synthesis of the genomic RNA is sensitive to low concentrations of α–amanitin, suggesting that the RNA–dependent RNA synthesis is mediated by DNA–dependent RNA polymerase II (RNA Pol II). This process relies on the HDV encoded Small Hepatitis Delta antigen (S–HDAg), which must be acetylated at K72 to activate the synthesis of the genomic RNA. We recently identified BAZ2B (Bromodomain Associated to Zinc finger protein 2B) as a major interactant of S–HDAg by affinity capture coupled to mass spectrometry in differentiated HepaRG cells. The biological function of BAZ2B is however unknown. In comparison with related BAZ proteins (BAZ–1A/1B/2A), it is postulated that BAZ2B is the accessory subunit of a new chromatin remodeling complex of ISWI–type, which regulates nucleosome positioning through ATP hydrolysis. Recent studies revealed that the BAZ2B bromodomain (BRD) recognizes the distinct epigenetic signature K14ac–X–X–R on histone H3. This suggests that the mode of action of BAZ2B associated chromatin remodeling complex involves recognizing propagated specific histone acetylation marks to subsequently alter the chromatin dynamic and recruit the RNA Pol II for transcriptional activation. We hypothesized that the p300–mediated acetylation of the conserved K72–X–X–R motif in S–HDAg mimics acetylated histones on the pseudo–double stranded antigenomic RNA, to recruit the BAZ2B associated chromatin remodeling complex to initiate RNA Pol II mediated synthesis of HDV genome. To confirm the functional relevance of BAZ2B recruitment for HDV replication, we transfected Huh 7 cells stably expressing either wild–type S–HDAg or R75A mutant S–HDAg with the HDV replication defective plasmid pSVLD2m. Our results indicate that the synthesis of genomic RNA was greatly reduced in cells expressing the R75A mutant S–HDAg in comparison to cells expressing wild–type S–HDAg, whereas the amount of antigenomic RNA remained the same in both cases. Co–crystallization experiments are currently being carried out to better characterize at the molecular level the association between BAZ2B BRD and S–HDAg derived peptides. Furthermore, siRNA experiments directed against the BAZ2B gene are expected to reveal the consequences of BAZ2B inhibition on HDV viral replication. The involvement of BAZ2B in HDV replication may open anti–HDV drug development opportunities, based on the optimization of emerging BAZ2B–BRD inhibitors

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est caractérisée par une atteinte progressive et chronique des vaisseaux pulmonaires entraînant une augmentation des résistances vasculaires pulmonaires. Mes travaux de doctorat ont eu pour but de comprendre l'implication des progéniteurs vasculaires dans le remodelage et dans la néomuscularisation des vaisseaux pulmonaires, caractéristique de l'HTAP. Une nouvelle population de cellules progénitrices positives pour le marqueur PW1, récemment identifiée dans les tissus adultes, a la capacité de se différencier en cellules musculaires lisses (CMLs). Notre hypothèse a donc été que cette population progénitrice pourrait être recrutée, se différencierait en CMLs et participerait ainsi au remodelage vasculaire au cours de l'HTAP. Nous avons mis en évidence la présence de trois populations progénitrices PW1+ dans le poumon de souris, capables de se différencier en CMLs vasculaires. Les cellules PW1+ sont résidentes et sont mobilisées dans 2 modèles d'HTAP; leur recrutement est précoce, dès 4j d'hypoxie chronique chez la souris ; le nombre de cellules PW1+ est augmenté chez le rat traité à la monocrotaline. Des résultats préliminaires suggèrent une implication des macrophages et de la voie CXCR4 dans ce recrutement des progéniteurs PW1+. Chez le patient HTAP, les cellules PW1+ sont très nombreuses dans les lésions artérielles et nous avons commencé à les isoler par FACS. Cette meilleure compréhension des mécanismes de mobilisation des progéniteurs vasculaires permet d'identifier des pistes thérapeutiques potentielles, et d'encourager à poursuivre les recherches sur ce versant cellulaire encore peu exploité dans cette maladie. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by vascular remodeling and neomuscularization. PW1+ progenitor cells were identified in various adult tissues and can differentiate in smooth muscle cells (SMC) in vitro. Our hypothesis was that PW1+ progenitor cells are recruited to participate in the vascular remodeling during PAH. PW1+ cells are localized in the lung parenchyma and in the perivascular zone in rodent and human lungs. Three resident myogenic PW1+ populations were identified in the mouse lung. After 4 days of CH, two of these PW1+ populations were significantly increased. The number of pulmonary proliferating PW1+ cells and the proportion of vessel-associated SMC derived from PW1+ cells were also significantly increased, attesting a recruitment and a differentiation of PW1+ cells into pulmonary vascular SMC during early chronic hypoxia-induced neomuscularization. Moreover, in the MCT-injected rat lungs, a severe PH model, the number of PW1+ cells was also increased. Preliminary data suggest that macrophages and CXCR4 axis are involved in the mobilization of PW1+ progenitor cells. In the human PAH lung, PW1+ cells were observed in remodeled vascular structures and seem increased as compared to control lung. A better understanding of vascular progenitor cells mobilization mechanisms will help determining the pathological pathways involved in the disease and identifying new potential therapeutic avenues.

Goldfish undergo an adaptive morphological change in their gills involving the reversible growth and loss of a mass of cells (interlamellar cell mass, ILCM) in between the lamellae depending on oxygen demand, which can be altered by the environment or metabolic demands of the individual. The ILCM contributes to decreased passive Na+ efflux across the gill. Active uptake is maintained by the re-distribution of the ionocytes expressing Na+-uptake relevant genes (NHEs and H+-ATPase) to the outer edge of the ILCM where they can establish contact with the external environment and/or lamellar epithelium. This adaptation is thought to be partly responsible for the extreme anoxia tolerance demonstrated by goldfish, which they experience on a seasonal basis living in a pond environment. Hypoxia and hypercapnia are frequently encountered in such freshwater environments and as such, the effect of the ILCM on the capacity for acid-base regulation was evaluated. Differences in the time course of acid excretion to the environment without effect on systemic pH regulation were likely the result of the ILCM.

Les cellules souches embryonnaires (cellules ES) constituent un excellent système modèle pour étudier les mécanismes épigénétiques contrôlant la transcription du génome mammifère. Un nombre important de membres de la famille des facteurs de remodelage de chromatine ATP-dépendants ont une fonction essentielle pour l’auto-renouvellement des cellules ES, ou au cours de la différentiation. On pense que ces facteurs exercent ces rôles essentiels en régulant l’accessibilité de la chromatine au niveau des éléments régulateurs de la transcription, en modulant la stabilité et le positionnement des nucléosome.Dans ce projet, nous avons conduit une étude génomique à grande échelle du rôle d’une dizaine des remodeleurs (Chd1, Chd2, Chd4, Chd6, Chd8, Chd9, Ep400, Brg1, Smarca3, Smarcad1, Smarca5, ATRX et Chd1l) dans les cellules ES. Une double stratégie expérimentale a été utilisée : Des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine suivi par un séquençage à haute-débit (ChIP-seq) sur des cellules ES étiquetées pour les différents remodeleurs, pour étudier leur distribution sur le génome, et un approche transcriptomique sur des cellules déplétées de chaque remodeleur par traitement avec des vecteurs shRNA (knockdown). Nous avons établi les profils de liaison des remodeleurs sur des éléments régulateurs (promoteurs, enhancers et sites CTCF) sur le génome, et montré que ces facteurs occupent toutes les catégories d’éléments régulateurs du génome. La corrélation entre les données ChIP-seq et les données transcriptomiques nous a permis d’analyser le rôle des remodeleurs dans les réseaux de transcription essentiels des cellules ES. Nous avons notamment démontré l’importance particulière de certains remodeleurs comme Brg1, Chd4, Ep400 et Smarcad1 dans la régulation de la transcription chez les cellules ES. / The characteristics of embryonic stem cells (ES cells) make them one of the best models to study the epigenetic regulation exerted by different actors in order to control the transcription of the mammalian genome. Members of the Snf2 family of ATP-dependent chromatin remodeling factors were shown to be of specific importance for ES cell self-renewal and during differentiation. These factors are believed to play essential roles in modifying the chromatin landscape through their capacity to position nucleosomes and determine their occupancy throughout the genome, making the chromatin more or less accessible to DNA binding factors.In this project, a genome-wide analysis of the function of a number of ATP-dependent chromatin remodelers (Chd1, Chd2, Chd4, Chd6, Chd8, Chd9, Brg1, Ep400, ATRX, Smarca3, Smarca5, Smarcad1 and Alc1) in mouse embryonic stem (ES) cells was conducted. This was done using a double experimental strategy. First, a ChIP-seq (Chromatin Immunoprecipitation followed by deep sequencing) strategy was done on ES cells tagged for each factor in the goal of revealing the genomic binding profiles of the remodeling factors. Second, loss-of-function studies followed by transcriptome analysis in ES cells were performed in order to understand the functional role of remodelers. Data from both studies were correlated to acquire a better understanding of the role of remodelers in the transcriptional network of ES cells. Specific binding profiles of remodelers on promoters, enhancers and CTCF binding sites were revealed by our study. Transcriptomic data analysis of the deregulated genes upon remodeler factor knockdown, revealed the essential role of Chd4, Ep400, Smarcad1 and Brg1 in the control of transcription of ES cell genes. Altogether, our data highlight how the distinct chromatin remodeling factors cooperate to control the ES cell state.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare caractérisée par une augmentation de la pression artérielle pulmonaire moyenne liée à un important remodelage de la paroi vasculaire obstruant progressivement les petites artères pulmonaires. Le récepteur NMDA (NMDAR) est un récepteur au glutamate jouant un rôle crucial dans la transmission synaptique neuronale. Il est aussi présent dans des cellules périphériques, notamment les cellules vasculaires aortiques et cérébrales, et participe à leur prolifération. De plus, le NMDAR contribue à la prolifération des cellules cancéreuses. Puisque dans l'HTAP, les cellules vasculaires pulmonaires présentent un phénotype cancer-like, hyperprolifératif et résistant à l'apoptose, nous avons émis l'hypothèse selon laquelle les NMDARs vasculaires pulmonaires pourraient contribuer au remodelage vasculaire et conduire à l'HTAP. Nous avons montré que les cellules vasculaires pulmonaires expriment physiologiquement les principaux éléments d'une communication glutamatergique fonctionnelle via le NMDAR. Dans l'HTAP, le glutamate s'accumule dans les vaisseaux remodelés et l'endothéline-1, un acteur majeur du remodelage vasculaire, induit la libération du glutamate par les cellules musculaires lisses. Le NMDAR est mobilisé dans les cellules vasculaires et sa fonction pourrait être altérée en raison d'un déséquilibre dans le ratio d'expression de ses sous-unités. L'activation du NMDAR contribue à la prolifération des cellules vasculaires pulmonaires et à l'angiogenèse, éléments clés de la physiopathologie de l'HTAP. Des études réalisées sur des souris n'exprimant pas les NMDARs vasculaires ou utilisant des antagonistes du NMDAR mettent en évidence le rôle du NMDAR dans l'hypertension pulmonaire expérimentale. Ces résultats suggèrent que le NMDAR est un nouvel acteur du remodelage vasculaire et qu'il représente une nouvelle cible thérapeutique de l'HTAP. Ils apportent également de nouveaux éléments alimentant l'analogie entre le système vasculaire et le système nerveux. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disease characterized by an increase in the mean pulmonary arterial pressure, due to a deep vascular remodeling leading to the progressive obstruction of the small pulmonary arteries. The NMDA receptor (NMDAR) is a glutamate receptor playing a crucial role in the neuronal synaptic communication. It is also present in peripheral cells, including aortic and cerebral vascular cells, and promotes their proliferation. Moreover, NMDAR contributes to proliferation of cancer cells. As pulmonary vascular cells exhibit a cancer-like hyperproliferative and apoptotic-resistant phenotype in PAH, we hypothesized that the activation of pulmonary vascular NMDARs may contribute to the vascular remodeling leading to PAH. We found that pulmonary vascular cells express the main features of a functional synaptic-like glutamatergic communication through NMDARs. In PAH, glutamate accumulates in pulmonary arteries, and endothelin-1, a major actor of the PAH-associated vascular remodeling, triggers glutamate release from smooth muscle cells. Furthermore, the NMDAR is mobilized and its function may be altered due to an unbalanced expression ratio of the NMDAR subunits. Moreover, NMDAR activation contributes to vascular cell proliferation and angiogenesis, key features of PAH pathophysiology. Finally, studies with NMDAR antagonists and vascular NMDAR-knockout mice showed that vascular NMDARs are involved in pulmonary hypertension. These results suggest that NMDAR is a new actor of the vascular remodeling and could represent a new therapeutic target in PAH. They also bring new pieces to the vascular/nervous parallels.

Orientador: Silméia Garcia Zanati Bazan / Resumo: Fundamento: O arsenal terapêutico da insuficiência cardíaca (IC) consiste em diversas classes de medicamentos, utilização de marcapasso e cardiodesfibriladores implantáveis e reeducação alimentar. E são cada vez mais reconhecidos os benefícios do exercício físico (EF) na sobrevida, na qualidade de vida (QV), na capacidade funcional (CF), na inflamação, na função autonômica, no remodelamento cardíaco reverso e na função endotelial. A hipótese é a de que um programa de EF combinado (EFC), ou seja, EF aeróbico complementado por EF de força é capaz de promover melhora na função cardíaca global, e que esses efeitos estão associados ao aumento da CF e da QV desses pacientes. Objetivos: Verificar o efeito de um programa de EFC sobre as variáveis ecocardiográficas morfológicas e funcionais cardíacas; Avaliar a CF e a QV dos pacientes; Analisar a associação ou correlação entre as variáveis clínicas. Métodos: Ensaio clínico longitudinal, randomizado e controlado, composto por pacientes com IC com fração de ejeção reduzida (ICFER). Foram incluídos 82 voluntários divididos em dois grupos: Grupo Controle (GC n=41): receberam apenas recomendação médica de atividades físicas de rotina; Grupo Intervenção (GI n=41): submetidos a um programa de EFC e supervisionado, composto por exercício aeróbico do tipo caminhada contínua, acrescidos de EF de força, três vezes por semana durante 16 semanas. Ambos os grupos foram submetidos inicialmente e após 16 semanas de protocolo, aos seguintes procedimen... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Background: The therapeutic arsenal of heart failure (HF) consists of several classes of drugs, use of pacemakers and implantable cardiodesfibrillators, and nutritional education. And the benefits of physical exercise (PE) on survival, quality of life (QoL), functional capacity (FC), inflammation, autonomic function, reverse cardiac remodeling and endothelial function are increasingly recognized. The hypothesis is that a combined PE (CPE) program, ie, aerobic PE supplemented by strength PE, is capable of improving overall heart function and that these effects are associated with increased FC and QoL of these patients. Objectives: To verify the effect of a CPE program on cardiac morphological and functional echocardiographic variables; Evaluate the FC and QoL of the patients; Analyze the association or correlation between clinical variables. Methods: Longitudinal randomized controlled trial composed of patients with HF with reduced ejection fraction (HFrEF). Eighty-two volunteers were divided into two groups: Control Group (CG n = 41): received only medical recommendations for routine physical activities; Intervention Group (IG n = 41): undergoing a supervised CPE program, consisting of continuous walking type aerobic exercise, plus strength PE three times a week for 16-weeks. Both groups were initially submitted and after 16 weeks of protocol to the following procedures: 12-minute Cooper walk test, IPAQ and QoL questionnaires (SF36), handgrip test and transthoracic echocardio... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Le remodelage des voies aériennes est un phénomène mal connu, dont le rôle est central dans la sévérité des maladies broncho-pulmonaires obstructives chroniques telles que l’asthme et la broncho-pneumopathie obstructive chronique (BPCO). La recherche est nécessaire pour comprendre les mécanismes et les conséquences fonctionnelles, qui diffèrent dans ces deux maladies. L’imagerie a le potentiel de pouvoir évaluer de façon non-invasive, in vivo, les mécanismes mis en oeuvre dans ces maladies tandis que la recherche de marqueurs pertinents est une nécessité. Dans l’asthme, chez l’animal, nous avons évalué la densité péribronchique dans des modèles murins de sensibilisation allergique. Ce marqueur a été démontré comme étant un reflet du remodelage des voies aériennes et pourrait être utilisé dans des études précliniques. Chez l’homme, nous avons d’abord optimisé les performances d’un logiciel de segmentation 3D des volumes bronchiques, en termes d’automatisation, détection de bronches distales et squelettisation. Ce logiciel a été appliqué lors d’une étude thérapeutique en double aveugle versus placebo pour évaluer l’effet du gallopamil dans l’asthme sévère. Nos résultats montrent que le remodelage musculaire lisse est une composante clé du remodelage dans l’asthme, et que le TDM quantitatif permet d’évaluer les effets de molécules lors d’essais cliniques. Dans la BPCO, nous avons mis en évidence à l’aide de la TDM quantitative que le remodelage bronchique est impliqué dans une complication particulière qui n’est pas mise en oeuvre dans l’asthme, à savoir le développement d’une hypertension artérielle pulmonaire. D’autre part, nous avons montré que la mesure automatique des petits vaisseaux permet une analyse complémentaire et supporte l’hypothèse d’un phénotype distinct de BPCO associé à une maladie vasculaire. Enfin l’IRM pulmonaire reste un challenge pour l’imagerie du fait de la faible teneur en protons et des mouvements cardiaque et respiratoire. Nous avons testé et optimisé une nouvelle séquence permettant d’obtenir des imageries de qualité très proches de celles du TDM. Ces résultats ouvrent des perspectives sur l’imagerie non irradiante des maladies broncho-pulmonaires chroniques par IRM. / Airway remodeling is a critical outcome in broncho-pulmonary obstructive disorders such as asthma, COPD and cystic fibrosis. Research is needed in order to better understand the pathophysiological process underlying these different diseases, as well as their functional significance and consesquences in vivo. Imaging allows non-invasive and quantitative assessment of the remodeling process in vivo. In asthma, we have assessed the value of peribronchial density using microCT in murine models of ovalbumine sensitization. This novel biomarker was shown to relate with remodeling than inflammation of airways and could be used in preclinical studies. In humans, we first optimized an existing chain of post treatment in order to segment in 3 dimensions bronchi volumes in order to improve automation, detection and skeletonization. The software was applied in a prospective randomized double-blinded study in severe asthma, in order to test the effect of a new therapeutic anticalcic agent. Results showed that the software enables a non-invasive assessment of airway smooth muscle remodeling in severe asthma during therapeutic studies. In COPD, we have shown that quantitative CT is able to unravel new complex mechanisms that are involved in COPD but not in asthma, i.e. the development of pulmonary hypertension. CT measurements of small vessels were also shown to add complementary information on COPD phenotypes, supporting the existence of distinct subtypes of COPD related to a vascular rather than a broncho-pulmonary disease. Finally, lung MRI is still a challenging field of investigation, owing to the very low proton density of bronchi, the presence of movement artifact. We have tested and optimized an innovative sequence combined with respiratory synchronization in order to get images in close agreement with CT. Perspectives related to this novel non-invasive, quantitative and radiation-free imaging technique are promising in the evaluation of broncho-pulmonary obstructive diseases.

Cette thèse étudie le remodelage métabolique des cellules cancéreuses. Trois modèles sont analysés par de nombreuses approches biochimiques et génétiques : (i) des cellules de poumon transduites avec une forme oncogénique de HRASG12V, (ii) des cellules HeLa soumises à une privation de glucose et (iii) des pièces chirurgicales de cancer du poumon. Sur chaque modèle, le remodelage métabolique observé met en jeu de nombreuses voies du catabolisme et de l’anabolisme, notamment la glutaminolyse et la biosynthèse de sérine. Ce travail révèle un rôle important des mitochondries dans ce remodelage, à la fois pour l’apport d’énergie et pour la synthèse d’antioxydants et d’acides aminés, mais aussi de phospholipides. J’ai montré l’impact étendu d’une simple mutation HRASG12V sur un très grand nombre de processus, révélant ainsi l’importance de la génétique dans le remodelage métabolique des cellules cancéreuses. Toutefois, la privation de glucose induit elle aussi un remarquable remodelage à de très nombreux niveaux, depuis l’épissage des ARN messagers jusqu’à la synthèse de sérine. Enfin, cette thèse identifie deux classes bioénergétiques de tumeurs du poumon, ouvrant de nombreuses perspectives pour le diagnostic et la compréhension de ce type de tumeurs, mais aussi pour proposer des stratégies thérapeutiques adaptées. Les résultats identifient des biomarqueurs et des cibles validées sur nos modèles in vitro. Les perspectives de cette thèse vont consister à la transposition de ces approches à la clinique. / This thesis investigates the metabolic remodeling of cancer cells. Three models are analyzed by different biochemical and genetic approaches: (i) lung cells transduced with oncogenic HRASG12V, (ii) HeLa cells challenged with glucose deprivation and (iii) surgical pieces of lung tumors. On each model the observed metabolic remodeling involves numerous catabolic and anabolic pathways, including glutaminolysis and serine biosynthesis. Our work revealed an important role of mitochondria in metabolic remodeling, both for the supply of energy and for the synthesis of antioxidants and amino acids, but also phospholipids. We show the extent of a single mutation HRASG12V on a very large number of metabolic processes, revealing the importance of genetics in the metabolic remodeling of cancer cells. However, glucose deprivation also induced a remarkable remodeling at many levels of cell metabolism, from the splicing of messenger RNAs to serine biosynthesis. In the third part, this thesis identified two bioenergetic classes of lung tumors, opening interesting opportunities for the diagnosis and understanding of this type of tumor, but also to propose appropriate therapeutic strategies. The results identify biomarkers and targets validated in our in vitro models. The outlook of this thesis will be to the implementation of these approaches in the clinic