L’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA) est une pathologie devant être traitée par un acte chirurgical afin d’éviter une rupture, mortelle dans la majorité des cas. Son traitement par chirurgie endovasculaire (EVAR) a pour objectif d’éviter toute opération trop lourde et invasive en déposant une endoprothèse au sein de l’AAA par voie artérielle, à laquelle le chirurgien accède via une simple incision de l’artère fémorale. Les diffeìrents retours cliniques montrent globalement que les probleÌmes post-opeìratoires observeìs - migration, plicature, endofuite, rupture – sont intimement lieìs aÌ la conception des endoprotheÌses actuelles, reìaliseìes par l’assemblage d’un corps textile avec un exosquelette sutureì sur ce dernier. Ces dernières preìsentent aujourd’hui un comportement mécanique treÌs heìteìrogeÌne, et éloigné de celui de l’aorte native. Ces problèmes post-opératoires conduisent très souvent à une nécessité de ré-opération des patients, ce qui réduit à long terme les bénéfices de la chirurgie endovasculaire.Les sollicitations in-vivo auxquelles est soumise l’endoprothèse sont diverses. La sollicitation principale de gonflement engendrée par la pression du flux sanguin, s’accompagne d’une compression exercée par les organes environnants, mais également de la flexion due aux mouvements du patient et aux géométries tortueuses des anévrismes, etc. Le comportement mécanique de l’endoprothèse doit être biomimétique dans la mesure du possible afin de se calquer sur la portion artérielle d’origine, i.e. limiter des discontinuités mécaniques aux collets, responsables d’hyperplasie intimale.Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de contribuer au développement et à l’optimisation d’endoprothèses vasculaires, issues d’une technologie de fabrication innovante permettant d’insérer une trame hélicoïdale métallique en NiTi au sein d’un corps textile PET tricoté par maille jetée. Cette technologie permet de réaliser des structures textiles homogènes sans exo-squelette. Dans le but d’optimiser les structures produites, différents essais expérimentaux ont été mis en place, couplés à des techniques d’imagerie 2D ou 3D – micro-tomographie RX synchrotron et de laboratoire – afin de caractériser leur comportement mécanique ainsi que leur comportement au fluide (perméabilité). Les résultats de ces différents essais sont comparés lorsque cela est possible à des résultats expérimentaux ou numériques de la littérature sur l’aorte saine, ainsi qu’à des données concernant des produits du marché. Le but final de ces travaux est d’accéder au développement d’une structure endoprothétique type, dont le comportement est proche de celui de l’aorte abdominale native et permettant de limiter les problèmes post-opératoires observés aujourd’hui. / Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a pathology that must be repaired by a surgical procedure to avoid a rupture, lethal in most of the cases. Endovascular aneurysm repair (EVAR) is a non-invasive procedure, allowing the deployment of a stent-graft inside the aneurysmal sac. Nevertheless, clinical feedback currently available for stent-grafts show that many complications after surgery – migrations, thrombosis, endoleaks, rupture – are closely linked to the mechanical behaviour of the stent-grafts, which is heterogeneous and very far from the one of the aorta. This behaviour is induced by the design of current stent-grafts, made by assembling a textile body with an exoskeleton sutured on the latter. These post-operative problems frequently lead to a second operation of the patient, which drastically reduces the benefits of endovascular surgery.In-vivo, stent-grafts are submitted to various loadings: inflation induced by the blood pressure, compression due to surrounding organs, but also bending due to the patient motion or the aorta tortuosity, etc. As far as possible, the mechanical behaviour of stent-grafts must also be as closed as possible to the original aorta, to avoid mechanical discontinuities that may be responsible for intimal hyperplasia.In this context, the principal purpose of this thesis is to contribute to the development and the optimization of vascular endoprostheses, resulting from an innovative manufacturing technology whose target is to insert a helical metallic wire in NiTi within a knitted PET textile body. This technology allows to build homogeneous textile tubes without any exo-skeleton. In order to optimize these structures, various experimental tests coupled with 2D or 3D imaging techniques – Synchrotron and laboratory X-ray micro-tomography – have been developed to characterize the mechanical behavior as well as permeability of these tubes. The results of these different tests are compared to experimental or numerical results of the literature regarding the native aortic tissue, as well as data concerning market products. The ultimate goal of this work is to provide new stent-grafts whose behavior is close to the native abdominal aorta, and which limit current post-operative problems.

La carence en donneurs de méthyle est assez fréquente dans la période périnatale et au cours du vieillissement. Les donneurs de méthyle alimentaires, l'acide folique et la vitamine B12, influencent la teneur cellulaire en S-adénosylméthionine et S-adénosylhomocystéine et en homocystéine. Le lien entre les donneurs de méthyle et le métabolisme énergétique n'est pas connu, en dépit de leur rôle dans les voies liées à l'épigénétique et la synthèse de molécules méthylées. Nous avons évalué les conséquences d'un régime alimentaire déficient donneur de méthyle, dans le myocarde des ratons au moment du sevrage, soumis à une carence durant la gestation et la lactation. Le régime carencé augmente l'homocystéine plasmatique et S-adénosylhomocystéine myocardique. Les résultats mettent en évidence une cardiomyopathie hypertrophique et un déficit global de l'oxydation des acides gras avec acylcarnitines plasmatiques. Les liens entre le métabolisme des mono-carbones, l'oxydation mitochondriale des acides gras et de cardiomyopathie ont été constatées par des corrélations entre l'homocystéine et les acylcarnitines et le peptide natriurétique de type B. La carence en donneurs de méthyl peut être une condition aggravante de la cardiomyopathie en altérant l'oxydation des acides gras à travers une expression modifiée de PPAR[alpha] et ERR[alpha] et un déséquilibre de l'acétylation / méthylation de PGC1[alpha]. Nous avons montré que l'Hcy et Apo A-I ont été deux facteurs métaboliques déterminants de l'ABI dans une population ambulatoire de volontaires âgés d'une région rurale de la Sicile. L'influence négative de l'Hcy sur Apo A-I et sur le métabolisme des HDL ouvre des nouvelles perspectives sur l'implication de l'Hcy dans la physiopathologie de l'athérothrombose / The deficiency in methyl donors is prevalent in the perinatal period of life and in aging. Dietary methyl donors, folate and vitamin B12, influence the cellular content in Sadenosylmethionine and S-adenosylhomocysteine and increases homocysteine. The link between methyl donors and energy metabolism is not known, despite their role in pathways related to epigenetics and synthesis of methylated molecules. We evaluated the consequences of a diet lacking methyl donors, in myocardium of weaning rats from dams subjected to deficiency during gestation and lactation. The deficient diet increased plasma homocysteine and myocardium Sadenosylhomocysteine. The results evidenced a hypertrophic cardiomyopathy with a global deficit in fatty acid oxidation with increased plasma acylcarnitines. The links between one-carbone metabolism, mitochondrial fatty acid oxidation and cardiomyopathy were ascertained by correlations between hyperhomocysteinemia, short-, medium- and long-chain acylcarnitines, and type-B natriuretic peptide. Methyl donor deficiency may be an aggravating condition of cardiomyopathy by impairing fatty acid oxidation through altered expression of PPAR[alpha] and ERR[alpha] and imbalanced acetylation/methylation of PGC1[alpha]. Finally, in a clinical study we sshowed that the Hcy and Apo A-I were two metabolic factors that influence the « anckle brachial index » in an ambulatory aged Sicilian population. The influence of homocysteine on Apo A-I and HDL metabolism provides new insights on its role on vascular diseases, at a cross-point between atherosclerosis and atherothrombosis

Plusieurs mécanismes ont été proposés afin d'expliquer la défaillance vasculaire observée au cours des états de choc, notamment ceux impliquant le monoxyde d'azote (NO) et les canaux potassiques. Dans la présente étude expérimentale animale, nous avons posé l'hypothèse qu'au cours de l'état de choc, outre leur activation, l'expression des canaux potassiques vasculaires est augmentée quelle que soit l'étiologie du choc, et que cette augmentation d'expression est liée au moins partiellement à la production de NO. Nos résultats démontrent que les canaux potassiques ATP-dépendants (KATP), à l'inverse des canaux potassiques calcium-dépendants (BKCa), jouent un rôle crucial dans l'adaptation vasculaire aux états de choc septique et hémorragique, du fait de la restauration de la réactivité vasculaire suite à l'administration du PNU-37883A, inhibiteur pore-spécifique des canaux KATP, et non de l'ibériotoxine, inhibiteur spécifique des canaux BKCa. Nous démontrons également que l'expression des canaux KATP vasculaires est augmentée au cours des états de choc septique et hémorragique. En outre, nous démontrons in vivo que la régulation positive des canaux KATP vasculaires est partiellement liée à l'augmentation de l'expression de la NO synthase inductible (iNOS), probablement via l'activation du facteur nucléaire NF-kB, et est responsable de la diminution du tonus vasculaire / Several mechanisms have been proposed to explain the pathophysiology of vascular failure induced by shock states, including those involving nitric oxide (NO) and potassium channels. In this experimental study, we hypothesized that during shock state, in addition to their activation, the expression of vascular potassium channels is increased regardless of the etiology of shock, and that this increase is at least partially linked to NO over-production. Our results demonstrate that ATP-dependent potassium channels (KATP), unlike the calcium-dependent potassium channels (BKCa) play a crucial role in vascular adaptation to hemorrhagic and septic shock, due to restoration of vasoreactivity by using PNU-37883A, a pore-specific inhibitor of KATP channels, and not by using iberiotoxin, a specific inhibitor of BKCa channels. We also demonstrate that the expression of vascular KATP channels is increased in experimental hemorrhagic and septic shock. Furthermore, we demonstrate in vivo that the up-regulation of vascular KATP channels is partially related to increase in expression of inducible NO synthase (iNOS), probably via nuclear factor-kappa B (NK-kB) activation and is responsible for the reduction of vascular tone

L'aspirine est l'anti-plaquettaire le plus largement prescrit à la phase aiguë de l'accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique. Cependant, la survenue de récidives, malgré cette prescription, est fréquente. La description de l'effet de l'aspirine sur l'activité plaquettaire durant cette phase n'a jamais été réalisée. Elle pourrait mettre en évidence une moindre réponse plaquettaire et aider à établir de nouvelles stratégies thérapeutiques. Cinquante patients, ont reçu par voie orale 300 mg d'aspirine, suite à un AVC ischémique. Ensuite, des prélèvements sanguins ont été réalisés : entre 2 et 3 heures (T1), entre 23 et 24 heures (T2) après la prise d'aspirine et, pour des patients déjà traités quotidiennement par une dose inférieure, avant la prise d'aspirine (T0). Les concentrations sériques de thromboxane (TX) B2 ont été mesurées, ainsi que les agrégations induites par l'acide arachidonique, par le collagène à la concentration de 2µg/L (Col2) et 20 µg/L (Col20). Afin de diminuer l'effet des variations de condition d'expérience, les résultats pour Col2 ont été rapportés à ceux pour Col20 (Col2/20). Tous les patients ont présenté une réponse à l?aspirine visible à T1 avec de plus, des concentrations de TXB2 abaissées en comparaison à T0. Il existe une récupération de l'activité plaquettaire à T2 comparée à T1, montrée par les concentrations de TXB2 et le rapport Col2/20. La dose orale de 300 mg d'aspirine, donnée à la phase aiguë de l'AVC, entraîne une inhibition plaquettaire, mais avec une récupération visible sur 24 heures. Pour les patients déjà traités quotidiennement par une dose inférieure, elle permet de compléter l'inhibition de la voie TXA2 dépendante / Aspirin is the most commonly used antiplatelet treatment during the acute phase of cerebral ischemic events. But, despite this protection, early ischemic recurrences are frequent, and considered as clinical failures of this therapy. We studied laboratory parameters of the first 300 mg oral dose of aspirin given, within 48 hours, after ischemic cerebral event. Fifty patients were included. For all patients, two blood sampling were performed, the first, during the third hour after aspirin intake (T1) and the second during the twenty-fourth hour (T2). For patients already treated with a daily dose of aspirin, a supplementary withdrawn was done before aspirin intake (T0). Platelet reactivity was studied on the basis of serum thromboxane (TX) B2 levels and light transmission aggregometry after stimulation of platelet-rich plasma by acid arachidonic and collagen 2µg/mL reported to results with collagen 20 µg/mL (ratio Col2/20). Inhibition of platelet activity was observed, at T1, for all patients. There is a significant increase of TXB2 values, and of relative values of the ratio Col2/20, at T2 as compared to T1. For already aspirin treated patients, there is a significant decrease of TXB2 levels at T1 as compared to T0. There is a platelet reactivity recovery within 24 hours, following the first 300 mg oral dose of aspirin, during the acute phase of a cerebral ischemic event, and demonstrated by TXB2 levels and ratio Col2/20. This fact would favour early ischemic recurrences. However, this dose is able to complete the inhibition of the TXA2 pathway for already aspirin treated patients

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) issues de la gelée de Wharton (GW) du cordon ombilical sont immuno-privilégiées et immunosuppressives. Dans le cadre d’une utilisation en ingénierie vasculaire, la persistance de ces propriétés après différenciation endothéliale a été explorée. La différenciation a été induite par ensemencement des CSM-GW sur des films multicouches de polyélectrolytes en présence du milieu EGM-2. L’immunogénicité des cellules endothéliales-« like » (CEL) a été vérifiée en évaluant l’expression de 2 marqueurs immunologiques HLA-DR et CD86. Afin d’évaluer l’effet immunosuppresseur des CSM-GW avant et après différenciation, celles-ci ont été cultivées en premier lieu en présence de cellules mononucléées stimulées en contact cellulaire direct ou séparées, puis avec des cellules Natural Killer (NK) et lymphocytes T (LT). Les résultats ont montré que les CEL expriment les marqueurs endothéliaux, n’expriment pas HLA-DR et CD86 et qu’elles inhibent la prolifération des différentes populations immunitaires selon un mécanisme dépendant de facteurs solubles tels que IDO, les IL-6 et -1β et de la PGE2, et de contacts cellulaires. La co-culture de LT avec les CEL a induit l’apparition d’une population de LT régulateurs de manière similaire aux CSM-GW. La co-culture des cellules NK en présence de CEL a induit une diminution du récepteur activateur NKG2D et a aussi induit un transfert du CD73 à leur surface, suggérant leur capacité à produire de l’adénosine, un puissant immunosuppresseur. Les CEL maintiennent le caractère immunoprivilégié et immunosuppresseur des CSM-GW, suggérant leur possible utilisation en ingénierie vasculaire / Umbilical cord Wharton’s jelly mesenchymal stem cells (WJ-MSC) are immune-privileged and immunosuppressive. Our study sought to determine the effect of endothelial differentiation on the immunomodulatory capacities of WJ-MSC. Endothelial-like cells (ECL) differentiation was performed by seeding MSC on polyelectrolyte multilayer films as substrate and stimulating them by EGM-2 culture medium. The expression of two immunological markers HLA-DR and CD86 was followed during the differentiation time. The effect of co-culture with ELC or MSC either in contact or separated by a transwell on different immune cells (peripheral blood mononuclear cells, T Lymphocytes (LT), Natural Killer (NK) cells) was assessed by evaluating immune cells proliferation. The results showed that ELC expressed endothelial markers, expressed low level of HLA-DR and CD86 and inhibited the proliferation of the different immune cell populations, and this inhibition is thought to be mediated by soluble factors as IDO, IL-6, IL-1β and PGE2, and by direct cellular contact. We reported also the capacity of ELC to generate a population of regulatory T cells and to decrease the expression of activating receptor NKG2D by NK cells. Moreover, we demonstrated that co-cultures with ELC induce CD73 expression on NK cells, a mechanism that may induce adenosine (a potent immunosuppressor) secretion by NK cells. Thus, ELC maintain the hypo-immunogenic and immunosuppressive characters of WJ-MSC suggesting their possible use in vascular engineering

La barrière hémato-encéphalique (BHE) est une interface localisée au niveau des cellules endothéliales des capillaires cérébraux. Elle présente des caractéristiques physiques et métaboliques spécifiques restreignant les échanges entre le sang et le cerveau dans le but de maintenir l’homéostasie du système nerveux central. Dans des conditions pathologiques comme l’ischémie cérébrale, la perte de son intégrité provoque l’apparition d’un oedème vasogénique qui aggrave considérablement le pronostic vital des patients. Malheureusement, les mécanismes impliqués dans l’hyperperméabilité vasculaire demeurent inconnus, ce qui limite l’utilisation de la seule thérapie disponible à 5% des patients. Depuis qu’aucun agent pharmacologique n’a réussit à être neuroprotecteur, notre compréhension des rapports entre le sang et le cerveau est remise en cause. La complexité des interactions entre la BHE et les cellules nerveuses a mené au concept d’une unité fonctionnelle dite neurovasculaire. Ainsi de nouvelles stratégies de protection émergent à partir d’observations au niveau vasculaire. Ainsi la première partie de nos travaux a consisté à étudier l’effet vasculoprotecteur potentiel du fénofibrate, un hypolipémiant agoniste du récepteur nucléaire PPAR-a (Peroxisome Proliferator- Activated Receptor-alpha), dont le bénéfice est observé en clinique depuis quelques années et plus récemment dans une étude expérimentale menée chez la souris. Les mécanismes de cette protection aujourd’hui inconnus, pourraient impliquer la BHE réputée très peu perméable à ce fibrate. Un renforcement de la BHE limiterait la formation de l’oedème cérébral. Pour cela nous avons adapté un modèle in vitro syngénique murin de BHE aux études de perméabilité en condition d’OGD (oxygen and glucose deprivation) mimant les conséquences immédiates de l’occlusion, toute première étape de l’accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique. Le modèle consiste en une co-culture de cellules endothéliales primaires de capillaires cérébraux et de cellules gliales primaires. Nos travaux démontrent qu’un traitement préventif au fénofibrate protège l’endothélium en limitant l’hyperperméabilité induite par l’OGD. Cette action protectrice cible exclusivement l’endothélium et dépend de l’activation de PPAR-a démontré par l’absence d’effet protecteur sur les cellules endothéliales dont le gène codant pour PPAR-a a été invalidé. La seconde partie de l’étude s’est intéressée aux dommages vasculaires de la reperfusion, étape plus tardive de l’ischémie cérébrale connue pour aggraver l’oedème vasogénique et mener à des hémorragies fatales. A l’aide de notre modèle in vitro, nous avons étudié l’effet de la réoxygénation sur la perméabilité vasculaire dans le but de se rapprocher des conditions ischémiques in vivo. Après une incubation en condition d’OGD, la co-culture est replacée dans un milieu réoxygéné pendant une période allant de 2h à 24h. La mesure de la perméabilité vasculaire a démontré un profil multiphasique de l’ouverture de la BHE dépendant de la présence des cellules gliales. L’analyse en microscopie électronique des cellules endothéliales a suggéré une modulation fine de la fonctionnalité des jonctions serrées endothéliales. De plus, l’étude en IRM de diffusion chez la souris in vivo a révélé des mouvements d’eau qui suggèrent une perturbation de l’homéostasie hydrique du parenchyme cérébral au voisinage de l’occlusion dans les étapes précoces mais aussi dans les étapes tardives. En conclusion, l’ensemble des travaux met en avant la possibilité d’une préservation pharmacologique de l’intégrité de la BHE au début de l’ischémie cérébrale. Celle-ci montre l’intérêt des approches in vitro utilisant un modèle cellulaire pertinent et caractérisé. La validation de la cible cellulaire et moléculaire du fénofibrate à l’aide de notre modèle ouvre une première voie d’exploration des mécanismes impliqués dans ce phénomène de protection microvasculaire précoce. Cependant, la dysfonction retardée de la BHE est également un élément à prendre en compte pour se rapprocher de la physiopathologie de l’ischémie in vivo et espérer à terme une amélioration de l’approche thérapeutique de cette pathologie. / The Blood brain barrier (BBB) is an interface localised at brain capillary endothelial cells. The BBB possesses both physical and metabolic restrictive properties aiming at the maintenance of the central nervous system homeostasis. But under pathological conditions like ischemic stroke, the loss of BBB integrity induces a cerebral vasogenic edema which considerably worsens the vital prognosis of patients. The mechanisms underlying this vascular hyperpermeability are currently unknown thus limiting the use of the only medical intervention available at only 5% of stroke patients. Since no pharmacological molecule succeeded in being neuroprotective, our understanding of the relationships between blood and brain is questioned. The complex interactions between the BBB and nervous cells have lead to the concept of a functional unit, termed the neurovascular unit. Thus, new strategies are recently emerging from observation of vascular events. Thus, the first aim of our study was to test the potential vasculoprotective action of fenofibrate, a hypolipemic drug known as an activator of the nuclear receptor PPAR-a a (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-alpha), as benefit against stroke was observed in clinics since a few years, and recently reported in an experimental study. Yet unknown mechanisms, the protective effect may be exerted on the BBB since reported as impermeable to this compound. An early tightening of the BBB would limit the extent of brain edema. Hence, we have adapted a mouse syngenic BBB in vitro cell model to permeability studies under the stress condition found at the early stage of ischemic stroke defined in vitro as oxygen and glucose deprivation (OGD). This stress simulates the early consequences of occlusion. This model consists of a co-culture of primary brain capillary endothelial cells together with primary glial cells. We have demonstrated that a preventive treatment with fenofibrate has a protective effect on the BBB by limiting the hyperpermeability induced by the OGD condition. This effect targets endothelial cells exclusively and depends on PPAR-a activation, as revealed by the absence of protective action of fenofibrate on PPAR-a deficient endothelial cells. The second part of the study has focused on vascular reperfusion injury, a later stage of ischemia known to worsen vasogenic oedema and to lead to fatal haemorrhage. Using our in vitro BBB model, we have studied the effect of reoxygenation on vascular permeability in order to closely simulate in vivo ischemic condition. Following incubation under OGD condition, the co-cultures were placed into an oxygenated culture medium from 2h to 24h. The BBB permeability demonstrated a multiphasic opening of the BBB which depended on glial cells presence. Electronic microscopy analysis of BBB endothelial cells suggested a fine modulation of tight junction functionality. Moreover, the MRI diffusion analysis in mice has revealed particular water movements suggesting an early disturbance in water homeostasis of brain parenchyma in the vicinity of occlusion. In conclusion, this work put forward the idea of a pharmacological BBB protection at the early stage of ischemic stroke. This demonstrates the relevance of in vitro approaches using a pertinent and well characterised cell model. The validation of cellular and molecular targets of fenofibrate opens a way of first exploration of mechanisms involved in this early microvascular protection phenomenon. But the late BBB dysfunction also needs to be taken into account for a complete fitting with in vivo stroke pathophysiology and an improvement of the therapeutic approaches to this pathology.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) correspond à un groupe de maladies qui se caractérise par une obstruction vasculaire suite à une vasoconstriction excessive, une prolifération cellulaire et la création de thromboses in situ, conduisant à une augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires puis au décès. De nombreuses avancées dans la prise en charge de l’HTAP ont été réalisées ces dernières années avec la mise à disposition de médicaments principalement vasodilatateurs. Cependant, aucun de ces médicaments n’est curatif de la maladie témoignant de la nécessité à obtenir de nouvelles thérapeutiques. Des molécules axant leur effet sur la lutte contre la prolifération cellulaire liée à l’activation des récepteurs à tyrosine-kinases (RTK) ou le stress oxydant (SO) paraissent aujourd’hui comme de potentielles innovations thérapeutiques dans l’HTAP. Cependant, à l’heure actuelle, les données sur le SO dans l’HTAP sont trop peu détaillées pour cibler correctement cette voie physiopathologique. De même, les inhibiteurs de tyrosine-kinases ont montré un bénéfice dans la prise en charge de l’HTAP mais associé à des effets indésirables graves tels qu’une toxicité cardiaque. Dans ce travail, nous avons approfondi le mécanisme d’action du SO dans la physiopathologie de l’HTAP et complété l’identification des RTK dans le remodelage vasculaire pulmonaire afin de permettre la mise au point de thérapeutiques efficaces avec un rapport bénéfice risque favorable pour le patient. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) corresponds to a group of diseases characterized by a vascular obstruction due to vasoconstriction, cellular proliferation and in situ thrombosis, leading to a progressive increase in pulmonary vascular resistances. New knowledge in the PAH management were performed in the last few years, specifically for vasodilators. However, none of those treatments cure the disease and new drugs are still needed. Molecules targeting cellular proliferation induced by tyrosine kinases receptors (TKR) activation or oxidative stress (OS) seem to be potential therapeutic innovations. However, knowledge on OS in PAH is not enough accomplished in PAH to target accurately this pathophysiologic pathway. Similarly, tyrosine kinase inhibitors have shown efficacy in PAH management but associated with severe adverse events as cardiac toxicity. In this study, mechanism of action of OS in pathophysiology of PAH was detailed and identification of TKR involved in vascular remodeling was completed in order to find efficient therapeutics with a favorable risk benefit ratio for PAH patient.

L’objectif de mon travail de thèse était d’une part, de mieux comprendre le rôle des différentes familles de phosphodiestérases (PDEs) dans la régulation de la signalisation dépendante de l’AMPc (PDE-AMPc) dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs), et d’autre part, d’évaluer leur implication fonctionnelle dans la réactivité vasculaire et leur altération potentielle dans un modèle physiopathologique, l’insuffisance cardiaque (IC). Mon travail s’est articulé autour de deux modèles de muscle lisse vasculaire : (1) des CMLVs isolées en culture ayant acquis un phénotype synthétique sur lesquelles une approche d’imagerie en temps réel (FRET : Transfert d’Energie de Fluorescence par Résonance) a été appliquée afin de visualiser in situ la dynamique spatiotemporelle des signaux dépendants de l’AMPc. Nos résultats indiquent que, dans ces cellules, l’augmentation des niveaux d’AMPc provoquée par la stimulation β-adrénergique (β-AR) implique différents récepteurs suivant le compartiment intracellulaire considéré (β1- et β2-ARs dans le cytosol et seulement β2-ARs dans le compartiment sous-membranaire). Nous avons par ailleurs observé que l’expression des ARNm des différentes isoformes de PDE-AMPc et la contribution fonctionnelle de ces enzymes dans la régulation des signaux AMPc intracellulaires étaient dépendantes de la densité des CMLVs en culture.(2) des anneaux d’artères intactes issues de deux lits vasculaires différents (aorte et artère mésentérique) isolées à partir de rats sains et IC, permettant d’étudier leur fonction contractile et donc la régulation de celle-ci par la voie de l’AMPc. Nous avons montré que les familles de PDE-AMPc contribuent de façon différente au contrôle du tonus vasculaire dans l’aorte thoracique (PDE3 = PDE4 sans participation de la PDE2) et dans l’artère mésentérique (PDE4 > PDE2 sans participation de la PDE3), l’endothélium exerçant un rôle essentiel dans la régulation de l’activité de ces PDEs musculaires lisses, notamment par le biais de la production de NO. Nous avons également mis en évidence des altérations de la réactivité vasculaire, et notamment de son contrôle par la voie de l’AMPc/PDE, dans notre modèle de rat IC. Dans l’aorte, la dysfonction endothéliale liée à l’altération de la voie du NO est à l’origine d’une augmentation de l’activité PDE3 masquant l’activité PDE4 et la relaxation β-adrénergique. Dans l’artère mésentérique des rats IC, dont la fonction endothéliale apparaît préservée, les PDE2, 3 et 4 restent fonctionnelles.L’ensemble de nos travaux souligne le rôle essentiel des PDEs dans la régulation de la signalisation AMPc vasculaire, et montre que l’activité et la fonction des différentes familles de PDE-AMPc sont finement modulées par de nombreux paramètres (phénotype et densité cellulaire des CMLVs) ou situations physio-pathologiques (nature du lit vasculaire, présence de l’endothélium, situation d’IC). / The aim of my thesis was to investigate the role of cyclic nucleotide phosphodiesterases (cAMP-PDEs) in the regulation of cAMP-dependent signaling in vascular smooth muscle cells (VSMCs), and to assess their functional involvement in vascular reactivity and their potential alteration in a pathophysiological model of heart failure (HF). My work was based on two models of vascular smooth muscle:(1) Isolated VSMCs in culture having acquired a synthetic phenotype, in which an approach of real-time imaging (FRET: Fluorescence Resonance Energy Transfer) was applied in situ to visualize the spatiotemporal dynamics of cAMP-dependent signals. Our results indicate that, in these cells, increased levels of cAMP induced by β-adrenergic stimulation (β-AR) involve different β-ARs subtypes according to the intracellular compartment considered (β1-and β2-ARs in the cytosol and only β2-ARs in the submembrane compartment). We also observed that the mRNA expression of cAMP-PDEs isoforms and the functional contribution of these enzymes in the regulation of intracellular cAMP signals were dependent on the VSMCs seeding density in culture.(2) Arterial blood vessels from two different vascular beds (aorta and mesenteric artery) isolated from healthy and HF rats, to study their contractile function and thus the regulation by the cAMP pathway. We showed that cAMP-PDE families contribute differently to the control of vascular tone in the thoracic aorta (PDE3 = PDE4, no PDE2) and mesenteric artery (PDE4 > PDE2, no PDE3), endothelium exerting a crucial role in the regulation of their functional activities, especially through the production of nitric oxide (NO). We also demonstrated alterations in vascular reactivity during HF, including its control through the cAMP-PDEs. In the aorta, endothelial dysfunction associated with the alteration of the NO pathway leads to an increase in PDE3 activity which masks PDE4 activity and β-AR relaxation. In mesenteric artery from HF rats, endothelial function is preserved and PDE2, 3 and 4 are functional.This study underlines the importance of PDEs in regulating vascular cAMP signaling, and shows that the activity and function of different cAMP-PDE families are tightly modulated by many parameters (VSMCs phenotype and seeding density) and/or physiopathological situations (vascular bed, endothelium and HF).

ALK1 est un récepteur de la famille du TGF-β, principalement exprimé dans les cellules endothéliales. Le ligand physiologique et circulant d'ALK1, BMP9, a été découvert par notre laboratoire en 2007, ce qui a ouvert des possibilités d'étude de la fonction d'ALK1. La première partie de ma thèse a été consacrée à l'analyse fonctionnelle de mutants d'ALK1, retrouvés sur des patients atteints de la maladie de Rendu-Osler de type 2, en réponse à BMP9. Cette étude a permis de : 1) proposer l'haploinsuffisance fonctionnelle comme modèle de la maladie ; 2) développer un test diagnostique pour discriminer les mutations pathogènes des polymorphismes rares, basé sur leur réponse à BMP9 ; 3) d'avoir une meilleure connaissance des acides aminés d'ALK1 importants dans la réponse à BMP9. Un second travail a consisté en la production de la forme mature de BMP9 et du domaine extracellulaire d'ALK1 en vue de l'étude de la structure cristallographique du complexe. L'expression des protéines et leur purification sont en phase d'optimisation. Enfin, un troisième projet consistait en l'analyse du rôle de BMP9 dans l'angiogenèse in vivo. La neutralisation de BMP9 par deux stratégies distinctes induit une augmentation de la densité vasculaire dans la rétine de la souris. Le mécanisme est en cours d'investigation. / ALK1 is a TGF-β family receptor, mainly expressed on endothelial cells. The physiologic and circulating ligand of ALK1, BMP9, was discovered by our laboratory in 2007, which opened opportunities for studying the function of ALK1. The first part of my thesis was on the functional analysis of ALK1 mutants from HHT-2 patients in response to BMP9. This study allowed us to: 1) propose functional haploinsufficiency as a model for HHT-2; 2) develop a diagnostic tool to discriminate pathogenic mutations from rare polymorphisms, based on their BMP9 response; 3) increase our knowledge of important amino acids in ALK1 for the BMP9 response. A second work was on the production of the mature form of BMP9 and of the extracellular domain of ALK1 in order to study the crystallographic structure of the complex. The expression of these proteins and their purification are in optimization phase. Lastly, a third project was on the analysis of the role of BMP9 in angiogenesis in vivo. Neutralization of BMP9 using two strategies induces an increase of the vascular density of the retina in mouse. Mechanism of action is under investigation.

Contexte : L'echodoppler carotidien (EDC) est un outil pour définir le risque cardio-vasculaire (RCV) mais peut progresser dans ses indications et dans les paramètres mesurés. Les travaux 1-2-3 étudient les correlations échographiques de l'index de volume de plaque (IVP). Les études 4-5 étudient l’apport de l’EDC dans l'évaluation du RCV des patients avec syndromes coronaires aigus (SCA). Matériels: les études N°1-2-3 ont été réalisées sur 93 patients avec EDC. Les études 4-5 ont été réalisées sur 152 patients avec SCA et EDC systématique. Les analyses sont transversales et longitudinales. Résultats : L'IVP n’est pas corrélé aux paramètres usuels de quantification de l’athérome carotidien. Il est plus sensible que le degré de sténose pour mesurer les changements de la plaque d’athérome. L'EDC chez tous les patients atteints de SCA est peu rentable. Ciblé aux patients âgés et diabétiques, il améliore ses performances. Les plaques carotidiennes 50-70 % ont une valeur pronostique significative. Conclusion : L’EDC est un outil intéressant pour aborder le RCV. Sa meilleure utilisation (quantitative et qualitative) permet de mieux appréhender le RCV. / Background: Carotid echo Doppler (EDC) is an interesting tool to define the cardio vascular risk (RCV) of patients. However its performances could be increased with creation of new parameters The studies n°1, 2 and 3 studied the correlations between the plaque volume index (IVP) and the currently used echographic parameters. Studies n° 4 and 5 studied the contribution of EDC for evaluating the RCV in patients with an acute coronary syndrome (ACS). Materials: Studies n°1,2 and 3 were performed on 93 patients with EDC. Studies n° 4 and 5 were performed on 152 patients with an SCA and EDC systematically achieved. Results: IVP was not correlated with the parameters currently used to quantify carotid atheroma. IVP was more sensible than the stenosis degree to detect the changes in carotid atheroma. EDC performed in all patients with an SCA could not be justified. Performed in elderly and diabetic patients, this tool was very useful to detect severe stenosis with an impact on patients’s management. Asymptomatic Carotid narrowing between was found to have a prognostic value. Conclusion: EDC is an interesting tool to understand the RCV. Its better use (quantitative and qualitative) should allow to reduce the CV morbid mortality.