L’accident vasculaire cérébral (AVC) peut provoquer d’importants déficits cognitifs, moteurs et une diminution de la capacité aérobie des survivants. Bien que l’évaluation clinique de cette fonction soit importante, les résultats obtenus pourraient être influencés par un phénomène de familiarisation chez les gens ayant subi un AVC sans déficiences cognitives. Cet effet n’est cependant pas connu chez les survivants d’un AVC ayant des déficits cognitifs malgré le fait qu’ils soient fréquents. Les objectifs de cette étude sont de documenter pour les survivants d’un AVC en phase chronique avec déficits cognitifs, 1) la fidélité test-retest des résultats d’une évaluation de la capacité aérobie maximale, 2) l’effet de pratique sur les résultats d’un test à l’effort maximal, et 3) la relation entre l’effet de pratique et la capacité cognitive générale. MÉTHODOLOGIE : 21 participants (12 hommes, 64,3 ± 8,0 ans) ayant des dysfonctions cognitives vasculaires issues d’un AVC plus de six mois avant la première évaluation (44,9 ± 36,2 mois) ont réalisé deux évaluations de la capacité aérobie maximale limitées par les symptômes. Ces tests ont été effectués dans les mêmes conditions à une semaine d’intervalle (9,0 ± 6,8 jours). La présence de déficiences cognitives a été documentée par la batterie de test proposée par le National Institute of Neurological Disorders and Stroke - Canadian Stroke Network (NINDS-CSN) Vascular Cognitive Impairment Harmonization Standards et le Mini-Mental Status Examination (MMSE) a été administré pour évaluer la capacité cognitive générale des participants. RÉSULTATS : La fidélité test-retest de la consommation d’oxygène pic (VO2pic) était excellente (ICC2,1 = 0,94, CI95% = 0,86 – 0,98). Bien qu’aucune différence systématique n’a été observée pour la VO2pic entre les deux évaluations de la capacité aérobie maximale, les différences individuelles semblaient cependant être reliées à la fonction cognitive générale mesurée par le MMSE (rho = 0,485; P < 0,026). La fréquence cardiaque pic (FCpic) du deuxième test aérobie maximal est inférieure au premier (120,0 ± 19,1bpm vs 128,3 ± 20,8bpm; P = 0,001). CONCLUSION : La VO2pic peut être évaluée de façon fidèle et sécuritaire chez les survivants d’un AVC en phase chronique avec déficits cognitifs. De plus, il semble que les survivants dont les capacités cognitives sont moins affectées répondent différemment que les individus cognitivement moins déficients. Cependant, une étude approfondie est nécessaire afin de déterminer si cette différence est due aux déficiences cognitives en soi ou au protocole d’évaluation de la condition cardiopulmonaire.

L'objectif global de ce projet de doctorat est d'améliorer les qualités fonctionnelles des prothèses vasculaires de téflon (PTFE). En ce sens, deux stratégies ont été développées: l'une pour diminuer les risques de thromboses et l'autre pour inhiber l'hyperplasie intimale. Les thromboses se produisent dans les prothèses synthétiques car les matériaux utilisés sont non-hémocompatibles. Puisque le seul tissu hémocompatible connu est l'endothélium, le PTFE a été modifié afin de favoriser l'adhésion et la survie des cellules endothéliales. Le PTFE a d'abord été aminé par plasma d'ammoniac puis des bras d'ancrage ont été greffés sur les amines de la surface. Deux bras différents ont été employés, soit l'anhydride glutarique (GA) et le sulfo-SMPB (SMPB). L'autre extrémité des bras d'ancrage a été utilisée pour greffer la fibronectine (FN), une glycoprotéine d'adhésion présente dans les matrices extracellulaires. Le succès de chaque étape de modification à été vérifié par des analyses XPS. La quantité, l'activité et la conformation de la FN sur chacun des bras d'ancrage ont été étudiées par dosage radioactif, des essais d'adhésion cellulaire, ELISA, AFM et angle de contact. La FN favorise l'adhésion des cellules endothéliales sur le PTFE, particulièrement lorsqu'elle est greffée sur GA. La FN greffée sur GA a une plus grande activité biologique et une conformation plus étendue que celle greffée sur SMPB. L'hyperplasie intimale est un épaississement de la couche interne des artères dû à la migration et la prolifération des cellules musculaires lisses (SMCs) et à leur production de matrice extracellulaire. Cet épaississement entraîne une réduction de la lumière artérielle et du flux sanguin, puis ultimement, l'échec de la prothèse. Pour contrer ce phénomène, le potentiel du mésylate d'imatinib à inhiber spécifiquement les SMCs sans nuire à la croissance des cellules endothéliales a été évalué in vitro. Des essais de prolifération de cellules musculaires et endothéliales en mono et en co-culture ont été faits avec différentes concentrations de mésylate d'imatinib. Il a été démontré que des concentrations de 1.2 à 3.7µM de mésylate d'imatinib inhibent les SMCs et favorisent la prolifération des cellules endothéliales. De plus, l'analyse de l'expression des protéines PARP et caspase 3 clivée par western blot a montrée qu'à ces concentrations, le mésylate d'imatinib n'entraîne pas l'apoptose des cellules. / The overall objective of this Ph.D. thesis is to improve the patency of PTFE vascular prostheses. To achieve this goal, two strategies were developed: one aiming to decrease thromboses risks and the other to inhibit intimal hyperplasia. Thromboses happen in synthetic prostheses because they are made of non-haemocompatible materials. Since the only known haemocompatible tissue is the endothelium (monolayer of endothelial cells covering the inner wall of all blood vessels and heart), the PTFE was modified in order to promote adhesion and survival of endothelial cells. PTFE was first functionalized by low pressure ammonia plasma to introduce amino groups and linking arms were grafted onto these functional groups. Two different linkers were used, glutaric anhydride (GA) and sulfo-SMPB (SMPB). The free end of linking arms was used to graft fibronectin (FN), an adhesion protein found in most extracellular matrix. The success of each step of modification was ascertained by XPS analyses. FN quantity, activity and conformation on each linking arm was studied by radiolabeling assays, cellular adhesion assays, ELISA, AFM and contact angle. FN greatly promotes endothelial cell adhesion on PTFE, especially when it is grafted onto GA. It was demonstrated that FN grafted on GA had a better biological activity and a more unfolded conformation than FN grafted on SMPB. Intimal hyperplasia is a thickening of the innermost layer of artery wall due to migration and proliferation of smooth muscle cells and their matrix production. This thickening leads to a decrease in lumen size and blood flow which ultimately cause the prosthesis failure. To counter this phenomenon, the inhibition potential of imatinib mesylate over smooth muscle cells and its harmlessness to endothelial cells were evaluated in vitro. Proliferation assays of muscular and endothelial cells were performed in mono and co-culture with different imatinib mesylate concentrations. It was demonstrated that imatinib mesylate inhibits smooth muscle cells and promotes endothelial cell proliferation in a concentration range of 1.2 to 3.7µM. Furthermore, PARP and cleaved caspase 3 expression analyses by western blotting showed that in this concentration range, imatinib mesylate did not cause cell apoptosis.

Le gène RNF213 a été identifié comme un facteur de risque associé au développement de maladies cérébrovasculaires (MCV) notamment, la maladie de Moyamoya (MMM) et les anévrismes intracrâniens (AIC). Malgré une incompréhension des fonctions biologiques exactes, la ring finger protein 213 (RNF213) serait impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire, de l’angiogenèse et de l’inflammation. Les travaux présentés dans cette thèse se concentrent sur le développement de modèles vasculaires in vitro afin de mieux caractériser le rôle de RNF213 dans MCV. L’hypothèse est que l’invalidation de la protéine RNF213 dans des cellules endothéliales (CE) cerébrales pourrait recréer certains phénotypes associés au développement de la MMM et à la formation d’AIC. Des cellules endothéliales microvasculaires humaines de cerveau (hCMEC/D3) invalide en RNF213 (RNF213-/- ) ont été initialement générées par la méthode Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats et la protéine associée Cas9 (CRISPR-Cas9) double nickase. La première partie des travaux porte sur le rôle que jouerait RNF213 dans l’homéostasie de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et dans les étapes précoces de la pathogenèse associée à la MMM. Plus précisément, la perte des jonctions adhérentes provoquée par l’invalidation de RNF213 dans les hCMEC/D3 a été évaluée in vitro sur plusieurs paramètres, tels que la morphologie endothéliale, l’expression génique des protéines de jonctions, la localisation cellulaire, la perméabilité, l’infiltration immunitaire et le sécrétome des cytokines inflammatoires. Les résultats ont démontré que la déficience en RNF213 provoque une diminution de l’expression de la platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) qui affecte conséquemment la formation adéquate du complexe jonctionnel. De plus, une diminution de l’expression des gènes de la claudine-5, de la b-caténine et de la plakoglobine a été mesurée. La perte de RNF213 est également accompagnée d’un relargage de plusieurs cytokines proinflammatoires. En deuxième lieu, les travaux de cette thèse ont également démontré que RNF213 joue un rôle prépondérant dans le processus angiogénique des hCMEC/D3. Ceci a été étudié sous plusieurs angles d’approches, tels que la prolifération et la migration cellulaire, la formation de micro-capillaires sur un support Matrigel® et dans un modèle tridimensionnel (3D) reconstruit par génie tissulaire, l’expression génique et le sécrétome angiogénique. Les résultats ont démontré une diminution du taux de division cellulaire et une augmentation de la migration. Les études in vitro ont démontré également, pour la première fois, une augmentation significative de la formation de micro-capillaires et de la sécrétion abondante de facteurs pro-angiogénique, tels que le vascular endothelial growth factor (VEGF). Plus précisément, les hCMEC/D3 déficientes en RNF213 forment un réseau plus vaste, dense et étendu de micro-capillaires sur un support de Matrigel®. iii Lorsqu’ensemencées dans un modèle 3D plus complexe structurellement, les hCMEC/D3 forment un réseau pouvant s’apparenter au réseau de capillaires compensatoire retrouvé chez les patients MMM. Dans l’ensemble, l’invalidation du gène RNF213 dans un modèle in vitro 3D de cellules endothéliales cérébrales permet de reproduire certains phénotypes pathologiques de la MMM et devient donc ainsi le 1er modèle in vitro pour l’étude de cette maladie et des autres maladies associées à RNF213. Finalement, nous avons mis au point un nouveau modèle de vaisseaux sanguins de petit calibre reconstruit par génie tissulaire (TEBV) pour son utilisation dans l’étude in vitro de maladies vasculaires et de MCV complexes. L’ensemencement de fibroblastes ou de cellules musculaires lisses (CML) directement sur un mandrin de polyéthylène téréphtalate glycol (PETG) prétraité aux rayons ultraviolets C (UV-C) a permis de former des feuillets circulaires, manipulables et superposables. Avec cette technique, nous avons généré des TEBV complets avec les trois principales couches, soit l’adventitia, la media et l’intima tunica, qui possèdent des propriétés histologiques et mécaniques similaires aux artères humaines natives. Ce modèle optimisé et uniformisé de TEBV permettra de modéliser des pathologies vasculaires complexes, telles que la MMM et les AIC. En effet, la génération de vaisseaux complets à partir de cellules pathologiques ou de cellules éditées génétiquement pourrait faciliter la caractérisation de la pathogenèse et aider au développement de médicaments. / RNF213 has been associated as a susceptibility gene for the development cerebrovascular diseases (CVDs), in particular, moyamoya disease (MMD) and intracranial aneurysms (ICA). While the exact biological functions of RNF213 remain to be demonstrated, it is known to be involved in the regulation of cell proliferation, angiogenesis and inflammation. The work presented in this thesis focuses on the development of vascular models in vitro to better characterize the role of RNF213 in CVDs. The hypothesis is that the complete invalidation of the RNF213 protein in brain endothelial cells (EC) could recreate evident phenotypes associated with the development of MMD and the formation of ICA. We have initially generated human brain microvascular endothelial cells (hCMEC/D3) deficient in RNF213 (RNF213-/- ) using the robust CRISPR-Cas9 double nickase method. At first, our work described the role that RNF213 would play in the homeostasis of the blood-brain barrier (BBB) maintenance and in the early stages of MMD pathogenesis. More specifically, the loss of adherent junctions caused by the invalidation of RNF213 in hCMEC/D3 was evaluated in vitro on several parameters, such as endothelial morphology, gene expression of junctional proteins, cellular localization, permeability, immune infiltration and the secretome of inflammatory cytokines. Our data demonstrated that RNF213 deficiency provokes a significant decrease in the platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) expression, which consequently affects the proper formation of the junctional complex. A decrease in the expression of the claudin-5, b-catenin and plakoglobin genes was also measured. In addition, RNF213 loss is accompanied with a release of several pro-inflammatory cytokines. Thereafter, the present work also demonstrated that RNF213 plays a preponderant role in the angiogenic process of hCMEC/D3. Angiogenesis has also been characterized on several aspects, such as proliferation, migration, formation of micro-capillaries on a Matrigel®-based support and in a 3D model reconstructed by tissue engineering, gene expression and secretion of angiogenic factors. Our data demonstrates a decrease in cell division rate and an increase in cell migration. In vitro studies have also shown, for the first time, a significant increase in micro-capillary formation and abundant secretion of pro-angiogenic factors, such as the vascular endothelial growth factor (VEGF). More precisely, the hCMEC/D3 deficient in RNF213 forms a wider, denser and more extensive network of micro-capillaries on a Matrigel®-based support. When seeded in a more structurally complex 3D model, hCMEC/D3 form a network that can resemble to the compensatory capillary network found in MMM patients. Overall, the invalidation of the RNF213 gene in a 3D in vitro model of cerebral endothelial cells makes it possible to reproduce certain pathological phenotypes of MMM and v therefore becomes the 1st in vitro model for the study of this disease and other diseases associated with RNF213. Finally, we developed a new model of small-caliber blood vessels reconstructed by tissue engineering (TEBV) to be used to study vascular diseases and complex CVD in vitro. The direct seeding of fibroblasts or smooth muscle cells (CML) onto a polyethylene terephthalate glycol (PETG) mandrel that was pretreated with ultraviolet C (UV-C) radiation facilitate the formation of circular cell sheets, which could be manipulated and stacked in top of each other. Using this novel technique, we were able to successfully generate complete TEBVs with the three main arterial layers: the adventitia, the media and the intima tunica. Taken together, our TEBV model has histological and mechanical properties similar to native human arteries. Furthermore, this optimized and standardized 3D vascular construct will accelerate the scientific progress to modelized complex vascular pathologies, such as MMD and AIC. Indeed, the generation of complete vessels derived from pathological cells or genetically edited cells could facilitate the characterization of pathogenesis and help in the development of drugs.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent une cause majeure de décès et d'handicap des adultes au Canada. Les AVC ischémiques sont causés par l'interruption du débit sanguin cérébral par une thrombose ou embolie, et représentent 87 % des AVC. Les études épidémiologiques récentes ont souligné un rôle important, mais sous-estimé, des facteurs de risque environnemental dans les AVC ischémiques, notamment la pollution de l'air. L'exposition aux polluants atmosphériques, et en particulier aux particules fines (particulate matter; PM), corrèle avec une incidence élevée des AVC. Les données actuelles suggèrent que les PM induisent un stress oxydatif et conduisent au dysfonctionnement du système vasculaire et subséquemment à la progression des dommages cérébraux. Cependant, les mécanismes associés aux effets des PM sur la pathobiologie des AVC, restent peu étudiés. Après AVC ischémique, les fonctions de l'unité neurovasculaire qui intègre les interactions entre les cellules neuronales, gliales et vasculaires pour maintenir l'homéostasie cérébrale, sont dérégulées. Les études récentes suggèrent que les PM sont capables de traverser la barrière hémato-encéphalique (BHE) pour s'accumuler dans l'espace périvasculaire. Les péricytes sont des cellules périvasculaires multifonctionnelles qui jouent un rôle central dans la régulation des fonctions neurovasculaires. L'AVC induit le dysfonctionnement des péricytes, contribuant à la dérégulation de l'unité neurovasculaire. Les péricytes sont localisés dans l'espace périvasculaire ce qui les rend particulièrement exposés aux PM. Malgré cela, l'impact des PM sur les péricytes reste méconnu. Dans ce projet, nous avons étudié l'impact de l'exposition des péricytes aux PM in vitro, et avons évalué la réponse inflammatoire, la viabilité, le stress oxydatif et la mobilité des cellules. Nos résultats ont révélé que les PM activent la voie de signalisation stress-activated protein kinase (SAPK), impliquée dans la réponse des cellules exposées au stress. Nous avons démontré également que la viabilité des péricytes était fortement atténuée par les PM, surtout en conditions ischémiques. Ensuite, nous avons observé une altération de la voie endocytaire-lysosomale dans les péricytes exposés aux PM, ainsi qu'une dérégulation de leur capacité migratoire. Ces observations ont été associées à l'internalisation des PM par les péricytes. Nous avons établi que les cellules endothéliales cérébrales sont plus résistantes comparativement aux péricytes suite à l'exposition aux PM, et donc, l'impact des PM sur les fonctions vasculaires est médié essentiellement par le dysfonctionnement des péricytes. L'ensemble de nos résultats suggère que les PM induisent le dysfonctionnement des péricytes, entraînant ainsi la dérégulation des fonctions neurovasculaires et potentiellement la progression des dommages après AVC ischémique. / Stroke constitutes a major cause of death and handicap in adults in Canada. Ischemic stroke is caused by the interruption of the cerebral blood flow (CBF) by a thrombus or embolus, and represents 87% of all stroke cases. Epidemiological studies have highlighted an important, yet underestimated, role of environmental risk factors in ischemic stroke, notably air pollution. The exposure to atmospheric pollutants, and more particularly to particulate matter (PM), correlates with a high incidence of stroke. Recent findings suggest that PM induces oxidative stress and leads to the dysfunction of the vascular system, and subsequently to the progression of cerebral damage. However, the mechanisms associated with the effects of PM on the pathobiology of stroke, remain not fully studied. Following ischemic stroke, the functions of the neurovascular unit (NVU), which integrates the interactions among neuronal, glial, and vascular cells to maintain brain's homeostasis, are deregulated. Recent studies suggest that PM can cross the blood-brain barrier (BBB) to accumulate within the perivascular space. Pericytes are multifunctional perivascular cells that play an essential role in regulating neurovascular functions. Stroke induces the dysfunction of pericytes, leading to the deregulation of the NVU. Pericytes are localised in the perivascular space, which makes them particularly exposed to PM. Nevertheless, the impact of PM on pericytes remains elusive. In this project, we have studied the impact of the exposure of pericytes to PM in vitro, and have evaluated the inflammatory response, the viability, oxidative stress, and the mobility of cells. Our results have revealed that PM activates the stressactivated protein kinase (SAPK) signaling pathway, which is implicated in the responses of cells tostress stimuli. We have also demonstrated that the viability of pericytes was severely attenuated by PM, mainly under ischemic conditions. Next, we have observed alterations of the endocytic-lysosomal pathway in pericytes exposed to PM, as well as a deregulation of their migratory capacity. These observations were associated with the internalisation of PM in pericytes. We have as well established that brain endothelial cells are more resistant to PM exposure compared to pericytes, hence, the impact of PM on the vascular functions is mainly mediated by the dysfunction of pericytes. Our overall results suggest that PM induces the dysfunction of pericytes, leading to the deregulation of neurovascular functions, and potentially to the progression of damage following ischemic stroke.

La pratique de l’activité physique réduit considérablement le risque de survenue des accidents vasculaires cérébraux (AVC). Elle est aussi utilisée en tant que stratégie thérapeutique pour maximiser la récupération fonctionnelle pendant la réadaptation des survivants d’un AVC. Dès lors, il est important de suivre le niveau d’activité physique des personnes saines et des survivants d’un AVC. Le suivi du niveau d’activité physique dépend de la disponibilité d’outils valides et fiables pour la mesure et l’évaluation de l’activité physique. Malheureusement, le manque de pareils outils est observé au Bénin, un pays francophone de l’Afrique. Aussi dans les circonstances de pays à ressources financières limitées comme le Bénin, les questionnaires, méthodes subjectives de mesure de l’activité physique, sont les méthodes les plus utilisées en raison de leur faible coût et de leur facilité de mise en place. Le Questionnaire International de l’Activité Physique (IPAQ) est un outil fréquemment utilisé pour mesurer le niveau d’activité physique des sujets sains et de différents groupes de patients. Toutefois, ce questionnaire, à notre connaissance n’est pas validé dans le contexte de pays francophone d’Afrique comme le Bénin. Le but de ce mémoire de maîtrise était d’adapter et de valider IPAQ chez les personnes saines et les survivants d’un AVC au Bénin. En conséquence, nous avons procédé à l’adaptation du questionnaire IPAQ selon la culture et le français parlé au Bénin, en nous basant sur les méthodes reconnues. Ensuite, la validité convergente et la fidélité test-retest de la version expérimentale béninoise du questionnaire ont été examinées à partir d’un échantillon de 60 sujets sains et de 60 sujets post AVC recrutés au Bénin. Les résultats de l’étude démontrent une excellente validité convergente et une excellente fidélité test-retest de la version béninoise de IPAQ pour la mesure de l’activité physique des personnes saines et des survivants d’un AVC. / The practice of physical activity significantly reduces the risk of stroke. It is also used as a therapeutic strategy to maximize functional recovery during the rehabilitation of stroke survivors. Therefore, it is important to monitor the level of physical activity of healthy people and stroke survivors. Tracking the level of physical activity depends on the availability of valid and reliable tools for measuring and assessing physical activity. Unfortunately, the lack of such tools is observed in Benin, a French-speaking country in Africa. Also, in the circumstances of countries with limited financial resources such as Benin, questionnaires, subjective methods of measuring physical activity, are the most used methods because of their low cost and ease of implementation. The International Physical Activity Questionnaire (IPAQ) is a frequently tool used for measuring the level of physical activity of healthy subjects and different groups of patients. However, this questionnaire, to our knowledge, is not validated in the context of French-speaking African countries as in the context of Benin. The goal of this Master thesis was to adapt and validate IPAQ in healthy people and stroke survivors in Benin. Consequently, following well-established methods, we adapted the IPAQ according to the culture and specific linguistic aspects of French as spoken in Benin. Then, the convergent validity and test-retest reliability of the Beninese experimental version of the questionnaire were examined from a sample of 60 healthy subjects and 60 post-stroke subjects recruited in Benin. The results of the study show excellent convergent validity and excellent test-retest reliability of the Benin version of IPAQ for measuring the physical activity of healthy people and stroke survivors.

L’augmentation de la fréquence des pathologies cardiovasculaires ainsi que les limites des thérapies disponibles, conduiront, ces prochaines décennies, à des besoins importants en substituts vasculaires, surtout de faibles calibres. L’objectif de ce travail est d’élaborer de nouvelles matrices naturelles vasculaires, répondant aux qualités nécessaires pour le remplacement de vaisseaux endommagés. Nous avons choisi de valoriser des artères ombilicales humaines cryoconservées et désendothélialisées en les fonctionnalisant avec un film de polyélectrolytes. Ces films sont construits par dépôts alternés d’hydrochlorure de polyallylamine (polycation) et de poly (sodium-4-styrène sulfonate) (polyanion). L’évaluation des propriétés biomécaniques de la paroi du greffon après dépôt du film montre la restauration de son élasticité perdue au cours de la congélation. Pour le développement d’une surface luminale non thrombogène deux approches ont été envisagées : 1)- Favoriser la formation d’un néo-endothélium vasculaire sur un film qui se termine par une couche positive, 2)- Empêcher toute adhésion cellulaire sur la surface luminale chargée négativement. La caractérisation in vitro des artères endothélialisées a montré que le film permettait le développement d’un endothélium avec une morphologie proche de l’artère native. Nous observons également une meilleure résistance des cellules au cisaillement. L’implantation chez le lapin d’artères non endothélialisées a montré une bonne fonctionnalité (perméabilité, résistance, structure…) des artères après trois mois d’implantation. Ces résultats encourageants permettent d’envisager une évaluation des substituts fonctionnalisés endothélialisés ou décellularisés chez le gros animal. / The enhancement of cardiovascular pathology frequencies and unavailability of the adequate therapies will imply during the next decades an important requirement in vascular substitutes, especially for small calibre. The aim of this study is to elaborate a functional vascular substitute. We present here a new procedure to treat cryopreserved arteries based on their inner surface coating with poly(sodium-4-styrene sulfonate)/poly(allylamine hydrochloride) polyelectrolyte multilayer (PEM). We show that this treatment improves the mechanical properties of the cryopreserved vessel. In order to elaborate an antithrombogenic luminal surface two approaches have been considered. The first was to improve the endothelium formation when the terminal layer is a polycation. The second was to prevent cell adhesion on the negative luminal surface. In vitro results show that PEM allows the endothelial cell spreading and an enhancement of cell retention to shear stress. In vivo results show a good graft patency during three months of implantation after rabbit carotid replacement. All these promising results open the route towards the development of future new biocompatible tissue substitutes allowing long-term functionality after implantation.

L'athérosclérose est une pathologie progressive, à évolution lente qui consiste en la formation d'une plaque d'athérome dans la paroi artérielle dont la rupture est à l'origine de complications athéro-thrombotiques graves. La nature et le devenir des lésions d'athérosclérose dépendent en grande partie de l'équilibre entre la survie et la mort des composants cellulaires de la plaque. Les cellules musculaires lisses (CML) qui composent la chape fibreuse sont essentielles à la stabilité de la plaque, ainsi l'apoptose des CML contribue à la fragilisation et à la rupture de la plaque. Dans des conditions de stress ou de carence nutritive les cellules activent des voies d'adaptation et de survie comme l'autophagie, un processus d'autodigestion du matériel cellulaire par la voie de dégradation lysosomale. De part sa participation à la régulation de fonctions cellulaires, une dérégulation de l'autophagie est aussi évoquée dans les maladies cardiovasculaires. Bien que l'autophagie soit un processus non sélectif, elle peut aussi éliminer sélectivement des organites tels que les mitochondries. La dégradation sélective des mitochondries ou mitophagie participe ainsi au contrôle qualité des mitochondries, mais permet aussi de prévenir l'apoptose dans des conditions pathologiques où les mitochondries sont altérées. Ainsi dans conditions de stress métabolique et oxydant la mitophagie pourrait limiter l'augmentation des ERO mitochondriaux et la libération de protéines pro-apoptotiques dans le cytosol, afin de protéger les CML de la chape fibreuse contre la mort cellulaire. L'objective de mon projet de thèse à été de caractériser et d'étudier le rôle de la mitophagie dans les CML vasculaires soumises à un stress athérogène. Nos résultats ont permis de mettre en évidence pour la première fois que la mitophagie est activée dans les CML humaines en présence de lipides athérogènes oxydés. Nous avons identifié des dysfonctions mitochondriales (altération du potentiel de membrane, fission) et la voie de signalisation Drp1/PINK1/Parkin comme impliquées dans la mise en place de la mitophagie. La quantification du flux mitophagique basal et dans les conditions d'invalidation ou de surexpression de PINK1 et Parkin dans les CML humaines nous ont permis de démontrer que la mitophagie est un mécanisme de défense contre l'apoptose induite par un stress lipidique athérogène. Dans une deuxième partie, nous avons généré un modèle murin d'athérosclérose possédant une délétion spécifique du gène Atg7 dans les CML. L'analyse du phénotype des plaques montre que la déficience en autophagie conduit au développement d'une plaque instable avec une augmentation de l'apoptose et de l'inflammation. L'analyse des paramètres de la mitophagie montre une dysfonction de ce processus à l'origine d'une altération du contrôle qualité mitochondrial avec une augmentation de la fragmentation et de la production d'ERO mitochondriaux. Ces résultats suggèrent qu'une altération du processus d'auto/mitophagie peut contribuer au développement de plaques d'athérosclérose instables. En conclusion, nos résultats renforcent l'intérêt de la mitophagie comme un nouveau marqueur de fragilisation de la plaque et une cible potentielle pour de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à stabiliser la plaque d'athérome. / Atherosclerosis is a progressive vascular disease, resulting from deposition of lipids in the arterial wall and subsequent plaque formation. Plaque destabilization and rupture causes rupture serious atherotrombotic complications such as myocardial infarction, stroke or sudden cardiac death. The mechanisms involved in plaque destabilization and rupture are rather complex and depend, at least in part, on the survival versus death balance of the cellular components of the lesion. The vascular smooth muscle cells (VSMCs) comprising the fibrous cap of the plaque are essential for its stability. Thus VSMCs apoptosis can lead to increased plaque fragility and rupture. During nutrient deprivation or stress conditions, the cells activate cell safeguard mechanisms such as a autophagy - a conserved lysosomal process of intracellular organelle degradation. Because of its crucial role in the regulation of cell homeostasis, deregulation of autophagy is implicated in development of different pathologies such as cardiovascular diseases. However autophagy is not only a nonselective process, but can instead target selectively organelles such as mitochondria. The selective mitochondrial degradation or mitophagy is implicated both in mitochondrial quality-control and in the prevention of apoptosis in different pathologic conditions where mitochondria are altered. Thereby the mitophagy could limit the increase of mitochondrial reactive oxygen species (ROS) production and the release of pro-apoptotic proteins in the cytosol during metabolic or oxidative stress, and prevent the death of the VSMC of the fibrous cap. The objective of my research work was to characterize mitophagy and to identify its role in VSMC exposed to the atherogenic stress. We have established for the first time that in response to atherogenic stressors human VSMCs activated mitophagy. We described mitochondrial dysfunction (membrane potential alteration and fission) and the signaling pathway Drp1/PINK1/Parkin as implicated in mitophagy initiation. The quantification of mitophagy flux in baseline and PINK1 or Parkin knockdown or overexpression conditions in human VSMC allowed us to demonstrate that the mitophagy is a safeguard mechanism against apoptosis induced by an atherogenic lipid stress. Next we generated a mouse model of atherosclerosis harboring or not VSMC specific deletion of autophagy gene Atg7. The plaque phenotype analysis demonstrates that autophagy deficiency led to the destabilization of the plaque characterized by increased apoptosis and inflammation. The mitophagy parameter analysis demonstrated the dysfunction of this process leading to de alteration of mitochondrial quality-control with an increase of fragmentation and mitochondrial ROS production. These results suggest that the alteration of auto-/mitophagy can contribute to the unstable atherosclerotic plaque development. In conclusion, our results emphasize the importance of mitophagy as a new plaque instability marker and a potential target for development of new strategies aimed at stabilizing the atheroma plaque.

Thèse de doctorat : Biochimie, biologie cellulaire et moléculaire : Paris 12 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Physiopathologie moléculaire, cellulaire et intégrée : Toulouse 3 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 273-274.

Thèse de doctorat : Ingénierie Cellulaire et Tissulaire : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.