Search

Introduction : Beside the monoaminergic model in major depressive disorder (MDD), the pathway of nitric oxide (NO) and its enzymes, "nitric oxide synthase" (NOS) are the subject of several studies in order to identify biomarkers of this disorder and response to antidepressants. In addition, these studies are also linked to the immune-inflammatory hypothesis of MDD. Thus, the objective of this thesis is: 1) to evaluate the activity of NOS as a biomarker of depressed patients in a context of MDD and its predictive character in the answer to antidepressant treatment; 2) explore the metabolites of the NO pathway; 3) look for a possible link between the plasma activities of NOS and the inflammatory state of patients, especially in comparison with healthy controls. Method: The original data of this thesis come from the METADAP cohort compared to a control cohort, VARIETE. METADAP is a prospective, multicenter cohort including 624 patients with a major depressive episode in a MDD context requiring the introduction of an antidepressant treatment. Antidepressant treatment is prescribed in a naturalistic way. The patients are evaluated at 3 and 6 months after antidepressant treatment. The biomarkers assessed are the plasma activity of NOS by measuring the L-Citruline / L-Arginine ratio, the plasma levels of the metabolites involved in the NO pathway (L-Arginine, L-Citrulline, L-Ornithine and Asymmetric dimethylarginine (ADMA), plasma arginase activity, competing with NOS activity ; and finally the plasma levels of the inflammatory proteins (CRP, IL-6 and TNF-alpha). Results: 1) Regarding the activity of NOS, we find a significant decrease in depressed patients compared to healthy controls. This lower activity is predictive of the responder status after three months of antidepressant treatment. Finally, there is a restoration of the activity of NOS over time following the introduction of antidepressant treatment. 2) Among the metabolites of the NO pathway, plasma levels of L-Arginine, L-Ornithine and ADMA are significantly higher and those of L-Citrulline significantly lower in depressed patients compared to healthy controls. There is no significant difference in arginase activity. None of these metabolites have been shown to be predictive of responder status. Finally, only the plasma levels of L-Citrulline vary over time after antidepressant treatment. 3) Regarding inflammation proteins, their plasma levels are significantly higher in depressed patients compared to healthy controls. Only TNF-alpha; shows a significant predictive character for the response to antidepressant treatment. At baseline, plasma levels of markers of inflammation are associated with the activity of NOS. Finally, there is no change over time in markers of inflammation regardless of the class of antidepressants assessed. Conclusion: This thesis finds a decrease in NOS activity associated with low-grade inflammation in depressed patients compared to the healthy controls, that is a predictive marker of the responder status. However, further research is needed to understand whether there are links between these different biomarkers and whether they can be used in clinical practice. Replicating these results through library studies of patients with major depressive episode could be a first step before conducting prospective randomized studies., Introduction : A côté du modèle monoaminergique dans le trouble dépressif unipolaire, la voie du monoxyde d’azote (NO) et de ses enzymes, les « nitric oxide synthase » (NOS) font l’objet de nombreuses recherches afin d’identifier des biomarqueurs de ce trouble et de réponse aux antidépresseurs. Ces recherches sont également en lien avec l’hypothèse immuno-inflammatoire du trouble dépressif. L’objectif de cette thèse est : 1) d’évaluer l’activité de la NOS comme biomarqueur de l’épisode dépressif caractérisé (EDC) dans un contexte de trouble dépressif unipolaire et son caractère prédictif vis-à-vis de la réponse au traitement antidépresseur ; 2) explorer les métabolites de la voie du NO ; 3) rechercher un possible lien entre l’activité plasmatique de la NOS et l’état inflammatoire des patients notamment en comparaison avec des sujets contrôles. Méthode : Les données originales de ce travail sont issues de la cohorte METADAP comparée à une cohorte contrôle, VARIETE. METADAP est une cohorte prospective, multicentrique incluant 624 patients présentant un EDC dans le cadre d’un trouble dépressif unipolaire et nécessitant l’introduction d’un traitement antidépresseur. Le traitement antidépresseur est prescrit de façon naturaliste. Les patients sont évalués à 3 et 6 mois après l’introduction du traitement antidépresseur. Les biomarqueurs étudiés sont l’activité plasmatique de la NOS à travers la mesure du ratio L-Citrulline/L-Arginine, les taux plasmatiques des métabolites impliqués dans la voie du NO (L-Arginine, L-Citrulline, L-Ornithine et la Diméthylarginine asymétrique (ADMA), l’activité plasmatique de l’arginase, en compétition avec l’activité de la NOS ; et enfin les taux plasmatiques des protéines de l’inflammation (CRP, IL-6 et TNF-alpha). Résultats : 1) Concernant l’activité de la NOS, nous retrouvons une diminution significative de son activité chez les patients présentant un EDC comparés aux sujets contrôles. Cette baisse d’activité est prédictive du statut de répondeurs à trois mois de l’introduction d’un traitement antidépresseur. Enfin, il existe une restauration de l’activité de la NOS au cours du temps suite à l’introduction d’un traitement antidépresseur. 2) Parmi les métabolites de la voie du NO, les taux plasmatiques de L-Arginine, L-Ornithine et l’ADMA sont significativement plus élevés et ceux de la L-Citrulline significativement diminués chez les sujets dépressifs comparés aux sujets contrôles. On ne retrouve pas de différence significative concernant l’activité de l’arginase. Aucun de ces métabolites n’a montré un caractère prédictif sur la réponse au traitement antidépresseur. Enfin, seuls les taux plasmatiques de la L-Citrulline varient au cours du temps suite à l’introduction d’un traitement antidépresseur. 3) Concernant les protéines de l’inflammation, leurs taux plasmatiques sont significativement augmentés chez les patients dépressifs comparés aux sujets contrôles. Seul le TNF-alpha est significativement associé à la réponse au traitement antidépresseur à 3 mois de traitement. A l’inclusion, les taux plasmatiques des marqueurs de l’inflammation sont associés à l’activité de la NOS. Enfin, on ne retrouve pas d’évolution au cours du temps des marqueurs de l’inflammation quelle que soit la classe d’antidépresseurs évaluée. Conclusion : Ce travail retrouve une diminution de l’activité de la NOS associée à une inflammation de bas grade chez les sujets dépressifs comparés aux sujets contrôles pouvant servir de marqueur prédictif de la réponse au traitement antidépresseur. Cependant, des recherches ultérieures devront être menées pour comprendre s’il existe des liens entre ces différents biomarqueurs et s’ils peuvent être utilisés dans la pratique clinique. La réplication de ces résultats par l’étude à posteriori de biothèques issues d’essais randomisés versus placebo chez des patients présentant un EDC pourrait être une première étape avant la réalisation d’études prospectives randomisées.

Introduction : Beside the monoaminergic model in major depressive disorder (MDD), the pathway of nitric oxide (NO) and its enzymes, "nitric oxide synthase" (NOS) are the subject of several studies in order to identify biomarkers of this disorder and response to antidepressants. In addition, these studies are also linked to the immune-inflammatory hypothesis of MDD. Thus, the objective of this thesis is: 1) to evaluate the activity of NOS as a biomarker of depressed patients in a context of MDD and its predictive character in the answer to antidepressant treatment; 2) explore the metabolites of the NO pathway; 3) look for a possible link between the plasma activities of NOS and the inflammatory state of patients, especially in comparison with healthy controls. Method: The original data of this thesis come from the METADAP cohort compared to a control cohort, VARIETE. METADAP is a prospective, multicenter cohort including 624 patients with a major depressive episode in a MDD context requiring the introduction of an antidepressant treatment. Antidepressant treatment is prescribed in a naturalistic way. The patients are evaluated at 3 and 6 months after antidepressant treatment. The biomarkers assessed are the plasma activity of NOS by measuring the L-Citruline / L-Arginine ratio, the plasma levels of the metabolites involved in the NO pathway (L-Arginine, L-Citrulline, L-Ornithine and Asymmetric dimethylarginine (ADMA), plasma arginase activity, competing with NOS activity ; and finally the plasma levels of the inflammatory proteins (CRP, IL-6 and TNF-alpha). Results: 1) Regarding the activity of NOS, we find a significant decrease in depressed patients compared to healthy controls. This lower activity is predictive of the responder status after three months of antidepressant treatment. Finally, there is a restoration of the activity of NOS over time following the introduction of antidepressant treatment. 2) Among the metabolites of the NO pathway, plasma levels of L-Arginine, L-Ornithine and ADMA are significantly higher and those of L-Citrulline significantly lower in depressed patients compared to healthy controls. There is no significant difference in arginase activity. None of these metabolites have been shown to be predictive of responder status. Finally, only the plasma levels of L-Citrulline vary over time after antidepressant treatment. 3) Regarding inflammation proteins, their plasma levels are significantly higher in depressed patients compared to healthy controls. Only TNF-alpha; shows a significant predictive character for the response to antidepressant treatment. At baseline, plasma levels of markers of inflammation are associated with the activity of NOS. Finally, there is no change over time in markers of inflammation regardless of the class of antidepressants assessed. Conclusion: This thesis finds a decrease in NOS activity associated with low-grade inflammation in depressed patients compared to the healthy controls, that is a predictive marker of the responder status. However, further research is needed to understand whether there are links between these different biomarkers and whether they can be used in clinical practice. Replicating these results through library studies of patients with major depressive episode could be a first step before conducting prospective randomized studies.; Introduction : A côté du modèle monoaminergique dans le trouble dépressif unipolaire, la voie du monoxyde d’azote (NO) et de ses enzymes, les « nitric oxide synthase » (NOS) font l’objet de nombreuses recherches afin d’identifier des biomarqueurs de ce trouble et de réponse aux antidépresseurs. Ces recherches sont également en lien avec l’hypothèse immuno-inflammatoire du trouble dépressif. L’objectif de cette thèse est : 1) d’évaluer l’activité de la NOS comme biomarqueur de l’épisode dépressif caractérisé (EDC) dans un contexte de trouble dépressif unipolaire et son caractère prédictif vis-à-vis de la réponse au traitement antidépresseur ; 2) explorer les métabolites de la voie du NO ; 3) rechercher un possible lien entre l’activité plasmatique de la NOS et l’état inflammatoire des patients notamment en comparaison avec des sujets contrôles. Méthode : Les données originales de ce travail sont issues de la cohorte METADAP comparée à une cohorte contrôle, VARIETE. METADAP est une cohorte prospective, multicentrique incluant 624 patients présentant un EDC dans le cadre d’un trouble dépressif unipolaire et nécessitant l’introduction d’un traitement antidépresseur. Le traitement antidépresseur est prescrit de façon naturaliste. Les patients sont évalués à 3 et 6 mois après l’introduction du traitement antidépresseur. Les biomarqueurs étudiés sont l’activité plasmatique de la NOS à travers la mesure du ratio L-Citrulline/L-Arginine, les taux plasmatiques des métabolites impliqués dans la voie du NO (L-Arginine, L-Citrulline, L-Ornithine et la Diméthylarginine asymétrique (ADMA), l’activité plasmatique de l’arginase, en compétition avec l’activité de la NOS ; et enfin les taux plasmatiques des protéines de l’inflammation (CRP, IL-6 et TNF-alpha). Résultats : 1) Concernant l’activité de la NOS, nous retrouvons une diminution significative de son activité chez les patients présentant un EDC comparés aux sujets contrôles. Cette baisse d’activité est prédictive du statut de répondeurs à trois mois de l’introduction d’un traitement antidépresseur. Enfin, il existe une restauration de l’activité de la NOS au cours du temps suite à l’introduction d’un traitement antidépresseur. 2) Parmi les métabolites de la voie du NO, les taux plasmatiques de L-Arginine, L-Ornithine et l’ADMA sont significativement plus élevés et ceux de la L-Citrulline significativement diminués chez les sujets dépressifs comparés aux sujets contrôles. On ne retrouve pas de différence significative concernant l’activité de l’arginase. Aucun de ces métabolites n’a montré un caractère prédictif sur la réponse au traitement antidépresseur. Enfin, seuls les taux plasmatiques de la L-Citrulline varient au cours du temps suite à l’introduction d’un traitement antidépresseur. 3) Concernant les protéines de l’inflammation, leurs taux plasmatiques sont significativement augmentés chez les patients dépressifs comparés aux sujets contrôles. Seul le TNF-alpha est significativement associé à la réponse au traitement antidépresseur à 3 mois de traitement. A l’inclusion, les taux plasmatiques des marqueurs de l’inflammation sont associés à l’activité de la NOS. Enfin, on ne retrouve pas d’évolution au cours du temps des marqueurs de l’inflammation quelle que soit la classe d’antidépresseurs évaluée. Conclusion : Ce travail retrouve une diminution de l’activité de la NOS associée à une inflammation de bas grade chez les sujets dépressifs comparés aux sujets contrôles pouvant servir de marqueur prédictif de la réponse au traitement antidépresseur. Cependant, des recherches ultérieures devront être menées pour comprendre s’il existe des liens entre ces différents biomarqueurs et s’ils peuvent être utilisés dans la pratique clinique. La réplication de ces résultats par l’étude à posteriori de biothèques issues d’essais randomisés versus placebo chez des patients présentant un EDC pourrait être une première étape avant la réalisation d’études prospectives randomisées.

Persistent pulmonary hypertension (PPH) corresponds to an increase in pulmonary arterial resistance, with in the most severe forms, right heart failure. The persistent pulmonary hypertension of the newborn (PPHN) is estimated at 2/100 births in France. The cardiorespiratory adaptation at birth involves the simultaneous triggering of several phenomena including non completions. Our work aimed to increase knowledge on the regulation of perinatal pulmonary and consider new therapeutic possibilities. Thus, we have demonstrated in vivo pulmonary vasoconstriction in the fetus when maternal passive smoking, by blocking the NO pathway. Similarly, we demonstrated the vasoconstrictor effect of apelin infusion on the pulmonary arteries of fetal sheep. This effect appears dose dependent, inhibited by the action of calcium channel blockers. Instead we have shown a vasodilatory effect of dehydroepiandrosterone (DHEA). This action is mediated by the NO pathway. In parallel, we have shown that polyunsaturated fatty acids ω 3 (AGPIω3) would cause pulmonary vasodilation, extending beyond an hour after stopping the infusion. This effect is mediated by the opening of potassium channels and independent of the NO pathway. Among AGPIω3, we found that eicosapentaenoic acid (EPA) that induces this response without deleterious effect on the systemic circulation or tissue oxygenation. Finally, we established that the antenatal tracheal occlusion (TO), treatment proposed for some malformative pulmonary hypoplasia, does not alter pulmonary blood flow, promoting lung expansion. But in case of prolonged OT, these effects are partly masked by the mechanical effects of intraluminal pressure. And through this work, we have made progress in understanding the adaptation of the pulmonary circulation of the intra to extrauterine life. They also suggest new therapeutic, like supplementation as AGPIω for women expecting a child at risk for PAH, and to consider new possibility of therapeutic research like the way of apelin., L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) correspond à une augmentation des résistances artérielles pulmonaires, avec dans les formes les plus graves, une défaillance cardiaque droite. L’HTAP persistante du nouveau-né (HTAPP) est estimée à 2/100 naissances en France. L’adaptation cardio-respiratoire à la naissance implique le déclenchement simultané de plusieurs phénomènes non complètements compris. Notre travail avait pour but d’approfondir les connaissances sur la régulation pulmonaire périnatale et d’envisager de nouvelles possibilités thérapeutiques. Ainsi, nous avons mis en évidence in vivo une vasoconstriction pulmonaires chez le fœtus lors du tabagisme passif maternel, par blocage de la voie du NO. De même, nous avons pu montrer l’effet vasoconstricteur de l’apeline sur les artères pulmonaires de fœtus de brebis. Cet effet semble dose dépendant, inhibé par l’action des inhibiteurs calciques. Au contraire nous avons mis en évidence un effet vasodilatateur de la Déhydroépiandrostérone (DHEA). Cette action est médiée par la voie du NO. Parallèlement, nous avons montré que les acides gras poly insaturés ω 3 (AGPIω3) entrainaient une vasodilatation pulmonaire, se prolongeant au delà d’une heure après l’arrêt de la perfusion. Cet effet est médié par l’ouverture des canaux potassiques et indépendant de la voie du NO. Parmi les AGPIω3, nous avons établi que l’acide eicosapentaénoïque (EPA) qui induit cette réponse sans effet délétère sur la circulation systémique, ni l’oxygénation tissulaire. Enfin, nous avons établi que l’occlusion trachéale (OT) anténatale, traitement proposé pour certaine hypoplasie pulmonaire malformative, n’altère pas le débit pulmonaire, en favorisant la dilatation pulmonaire. Mais en cas d’OT prolongée, ces effets sont en partie masqués par les effets mécaniques de la pression intraluminale. Ainsi grâce à ces travaux, nous avons avancé dans la compréhension de l’adaptation de la circulation pulmonaire de la vie intra à la vie extra utérine. Ils permettent aussi de proposer de nouvelles thérapeutiques comme la supplémentation en AGPIω 3 des femmes attendant un enfant à risque d’HTAP, et d’envisager de nouvelles voies de recherche thérapeutique comme la voie de l’apeline.

The endocrine and immune systems are interrelated via a bidirectional network in which hormones modulate immune function and in turn, immune responses are reflected in endocrine changes. Stimulated immune cells produce cytokines and these substances have been shown to modulate the corticotroph, somatotroph, gonadotroph and thyreotroph axes. Interleukin-1, interleukin-6 and tumor necrosis factor alpha can either stimulate or inhibit the corticotroph axis by acting at all three levels, the hypothalamus, the pituitary gland and the adrenal glands. The hypothalamic effects of the cytokines are fast and mediated by the prostaglandins and by the nitric oxide (NO) pathway. In contrast, the cytokines at pituitary level have a slow onset of effect and their effects are not mediated by the prostaglandins or by the NO pathway. The immuno-neuroendocrine interactions are involved in numerous physiological and pathophysiological conditions. Thus, the interactions with the hypothalamo-pituitary-adrenal axis may represent an important feedback mechanism, through which the immune system by stimulating the production of immunosuppressive glucocorticoids avoids an overshoot of the inflammatory response.

Suite à l’exposition à des facteurs de risque incluant la malnutrition, la dyslipidémie, la sédentarité et les désordres métaboliques, les maladies cardiovasculaires (MCV) sont caractérisées par un état pro-oxydant et pro-inflammatoire, et une dérégulation de l’expression de divers facteurs responsables de l’homéostasie de l’environnement rédox et inflammatoire. L’implication d’enzymes antioxydantes telles que les superoxyde dismutases (SOD) et les glutathion peroxydases (Gpx), ainsi que la contribution de médiateurs pro-inflammatoires tels que l’angiopoietin-like 2 (Angptl2) ont été rapportées dans le cadre des MCV. Toutefois, les mécanismes moléculaires sensibles aux facteurs de risque et menant au développement des MCV sont peu connus. L’épigénétique est un mécanisme de régulation de l’expression génique sensible aux stimuli extracellulaires et pourrait donc contribuer au développement des MCV. La méthylation de l’ADN est un des mécanismes épigénétiques pouvant varier tant de manière gène-spécifique qu’à l’échelle génomique, et la conséquence de tels changements sur l’expression des gènes ciblés dépend du site de méthylation. Puisqu’il a été démontré que des variations au niveau de la méthylation de l’ADN peuvent être associées à divers contextes pathologiques incluant les MCV, le but de nos travaux était d’étudier le lien entre la méthylation de gènes antioxydants et pro-inflammatoires avec leurs répercussions fonctionnelles biologiques en présence de facteurs de risques associés aux MCV, tels que le vieillissement, la dyslipidémie et la sédentarité. Dans la première étude, nous avons observé que dans l’artère fémorale de souris vieillissantes, la méthylation au niveau du promoteur du gène Sod2, codant pour l’enzyme antioxydante superoxyde dismutase de type 2 (SOD2 ou MnSOD), diminue avec l’âge. Ceci serait associé à l’induction de l’expression de MnSOD, renforçant ainsi la défense antioxydante endogène. Le vieillissement étant associé à une accumulation de la production de radicaux libres, nous avons étudié la vasodilatation dépendante de l’endothélium qui est sensible au stress oxydant. Nous avons observé que la capacité vasodilatatrice globale a été maintenue chez les souris âgées, aux dépens d’une diminution des facteurs hyperpolarisants dérivés de l’endothélium (EDHF) et d’une contribution accentuée de la voie du monoxyde d’azote (NO). Nous avons ensuite utilisé deux approches visant à réduire les niveaux de stress oxydant in vivo, soit la supplémentation avec un antioxydant, la catéchine, et l’exposition chronique à de l’exercice physique volontaire. Ces interventions ont permis de prévenir à la fois les changements au niveau de la fonction endothéliale et de l’hypométhylation de Sod2. Cette première étude démontre donc la sensibilité de la méthylation de l’ADN à l’environnement rédox. Dans la deuxième étude, nous avons démontré une régulation de l’expression de l’enzyme antioxydante glutathion peroxydase 1 (Gpx1) en lien avec la méthylation de son gène codant, Gpx1, dans un contexte de dyslipidémie sévère. Nos résultats démontrent que dans le muscle squelettique de souris transgéniques sévèrement dyslipidémiques (LDLr-/-; hApoB+/+), Gpx1 est hyperméthylé, ce qui diminue l’expression de Gpx1 et affaiblit la défense antioxydante endogène. Chez ces souris, l’exercice physique chronique a permis d’augmenter l’expression de Gpx1 en lien avec une hypométhylation transitoire de son gène. Cette étude démontre que le stress oxydant associé à la dyslipidémie sévère altère les mécanismes de défense antioxydante, en partie via un mécanisme épigénétique. De plus, on observe également que l’exercice physique permet de renverser ces effets et peut induire des changements épigénétiques, mais de manière transitoire. La troisième étude avait pour but d’étudier la régulation de l’Angptl2, une protéine circulante pro-inflammatoire, dans le contexte des MCV. Nous avons observé que chez des patients coronariens, la concentration circulante d’Angptl2 est significativement plus élevée que chez des sujets sains et ce, en lien avec une hypométhylation de son gène, ANGPTL2, mesurée dans les leucocytes circulants. Nous sommes les premiers à démontrer qu’en réponse à l’environnement pro-inflammatoire associé à une MCV, l’expression de l’Angptl2 est stimulée par un mécanisme épigénétique. Nos études ont permis d’identifier des nouvelles régions régulatrices différentiellement méthylées situées dans les gènes impliqués dans la défense antioxydante, soit Sod2 en lien avec le vieillissement et Gpx1 en lien avec la dyslipidémie et l’exercice. Nous avons également démontré un mécanisme de régulation de l’Angptl2 dépendant de la méthylation d’ANGPTL2 et ce, pour la première fois dans un contexte de MCV. Ces observations illustrent la nature dynamique de la régulation épigénétique par la méthylation de l’ADN en réponse aux stimuli environnementaux. Nos études contribuent ainsi à la compréhension et l’identification de mécanismes moléculaires impliqués dans le développement du phénotype pathologique suite à l’exposition aux facteurs de risque, ce qui ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques., Following exposure to risk factors including malnutrition, dyslipidemia, physical inactivity and metabolic disorders, cardiovascular diseases (CVD) are characterized by a pro-oxidative and pro-inflammatory state, and a dysregulation in the expression of various factors responsible for the redox and inflammatory environment homeostasis. The implication of antioxidant enzymes, such as superoxide dismutases (SOD) and glutathione peroxidases (Gpx), as well as the contribution of pro-inflammatory mediators such as angiopoietin-like 2 (Angptl2) are well characterized in the context of CVD. However, little is known about the molecular mechanisms sensitive to environmental cues leading to the development of CVD. Epigenetics are mechanisms regulating gene expression that are sensitive to extracellular stimuli and could therefore contribute to the pathogenesis of CVD. DNA methylation is an epigenetic mechanism that can vary both at gene and genomic levels; the consequence of these epigenetic changes on the expression of targeted genes is dependent on the methylation site. Since it has been reported that DNA methylation variations can be associated with diverse pathological conditions including CVD, the goal of our work was to study the link between the methylation of antioxidant and pro-inflammatory genes, and their consequences on biological functions in the context of risk factors associated with CVD, such as aging, dyslipidemia and physical inactivity. In the first study, we observed that in the femoral artery of aging mice, the methylation at the promoter of the Sod2 gene, which codes for the antioxidant enzyme superoxide dismutase, type 2 (SOD2 or MnSOD), decreases with age. This suggests an induction of MnSOD expression and thus a strengthening of the endogenous antioxidant defense. Since aging is associated with an accumulation of free radicals, we studied the endothelium-dependant vasodilation, known to be sensitive to oxidative stress. We observed that, overall, vasodilatory capacity was preserved in aging mice, due to a concomitant decrease in endothelium-derived hyperpolarizing factors (EDHF) and an increased contribution of the nitric oxide (NO) pathway. We then used two in vivo oxidative stress-reducing approaches, namely the supplementation with the antioxidant catechin and chronic exposure to voluntary physical exercise. These interventions prevented the changes in endothelial function and the Sod2 hypomethylation-dependent induction of MnSOD expression. Hence, this first study demonstrates the sensitivity of DNA methylation to the redox environment. In the second study, we demonstrated that the antioxidant enzyme glutathione peroxidase 1 (Gpx1) expression was regulated through the methylation of its coding gene, Gpx1, in the context of severe dyslipidemia. Our results show that in the skeletal muscle of severely dyslipidemic transgenic mice (LDLr-/-; hApoB+/+), Gpx1 is hypermethylated, which in turn decreased Gpx1 expression and weakened the endogenous antioxidant defense. In these mice, chronic physical exercise managed to increase Gpx1 expression, an effect linked with a transient gene hypomethylation. This study demonstrates that oxidative stress associated with severe dyslipidemia alters antioxidant defense mechanisms, partially through an epigenetic mechanism. Moreover, we also observed that physical exercise can revert these changes and can induce epigenetic changes, at least transiently. The goal of the third project was to study Angptl2 regulation, a circulating pro-inflammatory protein, in the context of CVD. We observed that, in coronary patients, circulating Angptl2 concentration is significantly increased in conjunction with hypomethylation of its gene, ANGPTL2, measured in circulating leukocytes. We are the first to show that in response to the pro-inflammatory environment associated with a CVD, Angptl2 expression is stimulated by an epigenetic mechanism. In conclusion, our studies allowed the identification of novel regulatory differentially methylated regions located in genes involved in antioxidant defense, namely Sod2, in the context of aging, and Gpx1 in the context of dyslipidemia and exercise. We also revealed, for the first time, an Angptl2 regulating mechanism dependent on ANGPTL2 methylation in a context of CVD. These observations illustrate the dynamic nature of epigenetic regulation through DNA methylation in response to environmental cues. Our studies therefore contribute to the understanding and identification of molecular mechanisms involved in the development of pathological phenotypes following exposure to risk factors, which opens the way to novel therapeutic strategies.

Pulmonary hypertension (PH) is a cardio-pulmonary disorder that may involve multiple clinical conditions and can complicate the majority of cardiovascular and respiratory diseases. Its definition is an increase in mean pulmonary artery pressure (mPAP) \hbox{$\geqslant $} ⩾ 25 mmHg at rest, leading to right heart failure and ultimately death. The clinical classification of pulmonary hypertension (PH) categorizes PH into groups which share similar pathophysiological and hemodynamic characteristics and treatments. Five groups of disorders that cause PH are identified: pulmonary arterial hypertension (Group 1) which is a pre-capillary PH, defined by a normal pulmonary artery wedge pressure (PAWP) \hbox{$\leqslant $} ⩽ 15 mmH, due to remodelling of the small pulmonary arteries (500 μm); pulmonary hypertension due to left heart disease (Group 2) which is a post-capillary PH, defined by an increased pulmonary artery wedge pressure (PAWP)15 mmHg; pulmonary hypertension due to chronic lung disease and/or hypoxia (Group 3); chronic thrombo-embolic pulmonary hypertension (Group 4); and pulmonary hypertension due to unclear and/or multifactorial mechanisms (Group 5). PAH (PH group 1) can be treated with agents targeting three dysfunctional endothelial pathways of PAH: nitric oxide (NO) pathway, endothelin-1 pathway and prostacyclin pathway. Patients at low or intermediate risk can be treated with either initial monotherapy or initial oral combination therapy. In patients at high risk initial combination therapy including intravenous prostacyclin analogues should be considered. Patients with inadequate clinical response to maximum treatment (triple therapy with an intravenous prostacyclin) should be assessed for lung transplantation. Despite progresses, PAH remains a fatal disease with a 3-year survival rate of 58%. Treatment of group 2, group 3 and group 5 PH is the treatment of the causal disease and PAH therapeutics are not recommended. Treatment of group 4 PH is pulmonary endarteriectomy if patients are eligible, otherwise balloon pulmonary angioplasty and/or medical therapy can be considered.

To provide a systematic review of epidemiological data regarding the association between erectile dysfunction (ED) and lower urinary tract symptoms (LUTS) in men.A research has been conducted on the Medline database using the keywords: ("erectile dysfunction" or "sexual dysfunction") and ("benign prostatic hyperplasia" or "lower urinary tract symptoms"). The eligibility of studies was defined using the PICOS method in accordance with the PRISMA statement. Cross-sectional studies and prospective cohorts assessing the association between LUTS and ED in the primary care setting or in general practice (i.e. exclusion of patients seen in outpatient urology or andrology) were included.Among 898 reports assessed, seven studies were included in this systematic review (whole cohort: 1,196,393 men). There were five cross-sectional studies and two prospective cohorts. The whole seven studies reported an association between LUTS and ED (range of odds-ratio: 1.52-4.03). Four common pathogenic mechanisms were found in the literature, all of them being somewhat related with metabolic syndrome and cardiovascular risk factors: reduced nitric oxide (NO) pathway signalling, increased RhoA-Rho kinase signalling, autonomic nervous system hyperactivity and pelvic atherosclerosis.The main limitations of this review were: a possible publication bias, the relatively low number of included studies and the lack of assessment of potential confounders such as factors related to sexual partner.The close epidemiological and pathogenic links between LUTS and ED have given rise to a new nosological entity: the erectile urogenital dysfunction, which should be assessed globally with special considerations to frequently associated comorbidities such as metabolic syndrome and cardiovascular risk factors.

La grossesse est caractérisée par une augmentation du volume circulant maternel et du débit sanguin afin de subvenir aux besoins croissants du foetus. En diminuant l'expansion volumique maternelle, nous avons développé un modèle de restriction de croissance intra-utérine (RCIU) chez la rate dans lequel on observe une diminution du diamètre des artères utérines arquées ainsi qu'une diminution de la réponse à l'angiotensine II. Nous avons émis l'hypothèse que comparativement aux rates normales, les vaisseaux utérins des rates RCIU présentent une dysfonction des mécanismes de relaxation dépendant de l'endothélium lors de la réponse à des agents vasoactifs. Notre objectif était de caractériser l'influence de l'endothélium sur la régulation de la réactivité des artères utérines radiales dans notre modèle RCIU. À l'aide d'un myographe pressurisé, des courbes de concentration-réponse à des agents vasoactifs (Phényléphrine (Pe), Carbachol (Cbc) et Nitroprussiate de sodium (SNP)) ont été effectuées, en présence ou en absence d'inhibiteurs des voies principales de la relaxation dépendante de l'endothélium (monoxyde d'azote (NO), prostacycline (PGI2) et facteurs hyperpolarisants dépendant de l'endothélium (EDHF)). Nous avons ainsi démontré que les artères utérines radiales des rates RCIU ont un diamètre plus petit que celles des rates contrôles. Une utilisation plus grande du NO dans la réponse dilatatrice au Cbc a été observée chez les rates RCIU. De plus, l'inhibition de la voie de l'EDHF par l'ajout de KCl aux inhibiteurs de la voie du NO (L-NAME) et des PGI2 (Ibuprofène) bloque presque complètement la relaxation au Cbc chez les deux groupes. En conclusion, dans les artères utérines radiales des deux groupes, il y a une participation importante de l'EDHF lors de la dilatation au Cbc. De plus, dans notre modèle RCIU, la voie du NO est activée, probablement afin de compenser la diminution du diamètre des artères et la réduction de la perfusion utérine., Pregnancy is characterized by an increase of circulating maternal volume and blood flow to respond to the growing needs of the fetus. By decreasing maternal volume expansion, we have developed a model of intrauterine growth restriction (IUGR) in pregnant rat in which there is a reduction in the diameter of the uterine arteries and decreased response to angiotensin II. We hypothesize that, there is a dysfunction of endothelial dependant relaxation mechanisms in response to vasoactive agents in radial uterine arteries from IUGR rats compared to those from normal pregnant rats. Our aim was to characterize the influence of the endothelium on the regulation of uterine radial artery reactivity in a model of decreased uteroplacental perfusion. Concentration-response curves to vasoactive agents (Phenylephrin (Pe), Carbachol (Cbc) et Sodium Nitroprusside (SNP)) were done on radial uterine vessels in pressurized flow chamber in presence of inhibitors of endothelium dependant relaxation pathways (nitric oxide (NO), prostacyclin (PGI2) and endothelium dependant hypolarizing factors (EDHF)). Firstly we demonstrated that the radial uterine arteries of IUGR rats had a smaller diameter compared to control ones. We also demonstrated a greater use of NO in relaxation response to Cbc in IUGR rats. Finally, the inhibition of EDHF by addition of KCl to other inhibitors (L-NAME and Ibuprofen (Ibu)) almost completely blocked the relaxation in both groups. In conclusion, our results demonstrate that there is significant involvement of EDHF in endothelium-dependent dilation in the radial uterine arteries in both groups. Moreover, in our model of IUGR, characterized by a reduction in maternal circulating volume, the NO pathway is activated, probably to compensate for the uterine arteries diameter reduction and decreased uterine perfusion.

International audience; GOAL: The aim was to review the literature on nitric oxide and female lower urinary tract. MATERIAL: A literature review through the PubMed library until December, 31 2012 was carried out using the following keywords: lower urinary tract, bladder, urethra, nervous central system, innervation, female, women, nitric oxide, phosphodiesterase, bladder outlet obstruction, urinary incontinence, overactive bladder, urinary tract infection. RESULTS: Two nitric oxide synthase isoforms, the neuronal (nNOS) and the endothelial (eNOS), are constitutively expressed in the lower urinary tract. Nevertheless, nNOS is mainly expressed in the bladder neck and the urethra. In the bladder, NO modulates the afferent neurons activity. In pathological condition, inducible NOS expression induces an increase in detrusor contractility and bladder wall thickness and eNOS facilitates Escherichia coli bladder wall invasion inducing recurrent urinary tract infections. In the urethra, NO play a major role in smooth muscle cells relaxation. CONCLUSION: The NO pathway plays a major role in the female lower urinary tract physiology and physiopathology. While it acts mainly on bladder outlet, in pathological condition, it is involved in bladder dysfunction occurrence.

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).; 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).

Inhaled nitric oxide (iNO) is one of the most promising therapies used in neonates, but littlei known about its effect on the developing brain. We explored the effects of iNO on developing brain in rodent pups, and pathway involved in iNO remote effects. Rat pups and their mothers were placed in a chamber containing 5 to 20 ppm of NO for 7 days after birth. Extensive serum analysis, immunochemistry, RT-PCR analysis, were performed Neonatal exposure to iNO was associated with a transient increase in central nervous system myelination and angiogenesis in rats, without any behavioral consequences in adulthood. Exposure to iNO was associated with a proliferative effect on immature oligodendrocytes and a subsequent promaturational effect. The role of endogenous NO in myelination was investigated in animals treated with the nitric oxides synthase inhibitor N-nitro-L- arginine methyl ester (L-NAME) in the neonatal period ; this led to protracted myelination defects and subsequent behavioral deficits in adulthood. These effects were reversed by rescuing L-NAME-treated animals with iNO. We challenged animals with intracranial injection of glutamate agonists. At P10, rat pups exposed to iNO exhibited a significant decrease of lesion size in both the white matter and cortical plate compared to controls. Microglia activation and astrogliosis were found significantly decreased in NO-exposed animals. This neuroprotective effect was associated with a significantdecrease of several glutamate receptor subunits expression at P5. iNO was associated with an early(P1) downregulation of pCREB/pAkt expression and induced an increase in pAkt proteinconcentration in response to excitotoxic challenge (P7) Those effects were related to a release of NOto the cells, and a rise of cGMP intracellular concentration. Several transcription factor wereregulated, namely PDGFR-α, Sema3F, TSP-1, glutamate receptors subunits, Thrombospondin-1. Thelatter was responsible for NO pathway regulation, and injection of TSP-1 agonist (AbT-510) abolishediNO remote effects. iNO remote effects are not associated VEGF concentration increase nor VEGFRstimulation, as VEGF-R antagonist SU54-16 failed to abolish iNO effects on angiogenesis andmyelination. Moreover iNO reverses severe myelination and angiogenesis defects induced by this SU-5416. Thus, we demonstrate transport and considerable remote effect of iNO on angiogenesis andmyelination in rodents. Those effects are related to an enhancement of cGMP pathway, regulated byTSP-1, and transcriptional effects. Moreover we described and investigated the neuroprotectiveeffect of iNO in neonatal excitotoxic-induced brain damage. These data point to potential newavenues for neuroprotection in human perinatal brain damage.; L’inhalation de monoxyde d’azote (NO) est l’une des thérapies les plus utilisées en réanimation néonatale. Cependant, peu de données sont disponibles sur l’impact de l’inhalation de NO sur le développement cérébral et le devenir des enfants prématurés. Nous avons étudié l’impact du monoxyde d’azote inhalé (iNO) sur le cerveau en développement chez le rongeur. Des portées et leur mère sont placés sous 5 à 20 ppm de NO de la naissance (P0) jusqu’au 7ème jour de vie postnatal (P7). Les animaux exposés au NO présentent une augmentation transitoire de l’angiogenèse et de la myélinisation, sans incidence sur les fonctions cognitives à l’âge adulte. L’exposition au NO est associée à une prolifération d’oligodendrocytes immatures et à une maturation anticipée des formes myélinisantes. Les rôles du NO endogène et du couple VEGF/VEGFR2 dans ces effets ont été évalués via l’injection d’antagonistes : LNAME pour inhiber les NOS, SU-5416 comme antagoniste du VEGFR2. Dans les deux cas, l’inhalation de NO corrige les anomalies de myélinisation et d’angiogenèse induites par ces inhibiteurs. Nous avons soumis des ratons à une agression excitotoxique par injection intracérébrale d’agonistes du glutamate. A P10 les rats exposés au iNO avant l’injection présentent des lésions moins importantes ; ainsi qu’un diminution de densité des microglies activées et des astrocytes. Cet effet neuroprotecteur est associé à une régulation de sous-unités des récepteurs au glutamate dès P5. Cet effet transcriptionnel semble lié à la modulation de la signalisation pCREB/Akt. Les effets à distance du iNO sont liés à un transport réversible endovasculaire du NO. In fine, du NO est delivré à la cellule et les concentrations intracellaires de cGMP augmentent d’un facteur 5. Plusieurs facteurs de transcription sont régulés : PDGFR-α, Sema3F, les sous-unités des récepteurs au glutamate, Thrombospondine-1. Cette dernière est un antagoniste naturel de la signalisation NO-cGMP. L’injection de ABT-510, agoniste de TSP-1, abolit les effets du iNO, confirmant l’hypothèse que les effets à distance reposent sur la signalisation NO-Guanylate Cyclase soluble-cGMP. Au total, nous avons démontré que le iNO est transporté de manière réversible et delivré au cerveau en développement. Il y exerce un effet pro-angiogénique et pro-myélinisant, via une signalisation cGMP, régulée par la thrombospondine-1. Plus encore, l’exposition prophylactique au iNO diminue l’impact d’une agression excitotoxique. Ce qui augure de propriétés neuroprotectrices prometteuses en néonatalogie, et au delà.

Inhaled nitric oxide (iNO) is one of the most promising therapies used in neonates, but littlei known about its effect on the developing brain. We explored the effects of iNO on developing brain in rodent pups, and pathway involved in iNO remote effects. Rat pups and their mothers were placed in a chamber containing 5 to 20 ppm of NO for 7 days after birth. Extensive serum analysis, immunochemistry, RT-PCR analysis, were performed Neonatal exposure to iNO was associated with a transient increase in central nervous system myelination and angiogenesis in rats, without any behavioral consequences in adulthood. Exposure to iNO was associated with a proliferative effect on immature oligodendrocytes and a subsequent promaturational effect. The role of endogenous NO in myelination was investigated in animals treated with the nitric oxides synthase inhibitor N-nitro-L- arginine methyl ester (L-NAME) in the neonatal period ; this led to protracted myelination defects and subsequent behavioral deficits in adulthood. These effects were reversed by rescuing L-NAME-treated animals with iNO. We challenged animals with intracranial injection of glutamate agonists. At P10, rat pups exposed to iNO exhibited a significant decrease of lesion size in both the white matter and cortical plate compared to controls. Microglia activation and astrogliosis were found significantly decreased in NO-exposed animals. This neuroprotective effect was associated with a significantdecrease of several glutamate receptor subunits expression at P5. iNO was associated with an early(P1) downregulation of pCREB/pAkt expression and induced an increase in pAkt proteinconcentration in response to excitotoxic challenge (P7) Those effects were related to a release of NOto the cells, and a rise of cGMP intracellular concentration. Several transcription factor wereregulated, namely PDGFR-α, Sema3F, TSP-1, glutamate receptors subunits, Thrombospondin-1. Thelatter was responsible for NO pathway regulation, and injection of TSP-1 agonist (AbT-510) abolishediNO remote effects. iNO remote effects are not associated VEGF concentration increase nor VEGFRstimulation, as VEGF-R antagonist SU54-16 failed to abolish iNO effects on angiogenesis andmyelination. Moreover iNO reverses severe myelination and angiogenesis defects induced by this SU-5416. Thus, we demonstrate transport and considerable remote effect of iNO on angiogenesis andmyelination in rodents. Those effects are related to an enhancement of cGMP pathway, regulated byTSP-1, and transcriptional effects. Moreover we described and investigated the neuroprotectiveeffect of iNO in neonatal excitotoxic-induced brain damage. These data point to potential newavenues for neuroprotection in human perinatal brain damage., L’inhalation de monoxyde d’azote (NO) est l’une des thérapies les plus utilisées en réanimation néonatale. Cependant, peu de données sont disponibles sur l’impact de l’inhalation de NO sur le développement cérébral et le devenir des enfants prématurés. Nous avons étudié l’impact du monoxyde d’azote inhalé (iNO) sur le cerveau en développement chez le rongeur. Des portées et leur mère sont placés sous 5 à 20 ppm de NO de la naissance (P0) jusqu’au 7ème jour de vie postnatal (P7). Les animaux exposés au NO présentent une augmentation transitoire de l’angiogenèse et de la myélinisation, sans incidence sur les fonctions cognitives à l’âge adulte. L’exposition au NO est associée à une prolifération d’oligodendrocytes immatures et à une maturation anticipée des formes myélinisantes. Les rôles du NO endogène et du couple VEGF/VEGFR2 dans ces effets ont été évalués via l’injection d’antagonistes : LNAME pour inhiber les NOS, SU-5416 comme antagoniste du VEGFR2. Dans les deux cas, l’inhalation de NO corrige les anomalies de myélinisation et d’angiogenèse induites par ces inhibiteurs. Nous avons soumis des ratons à une agression excitotoxique par injection intracérébrale d’agonistes du glutamate. A P10 les rats exposés au iNO avant l’injection présentent des lésions moins importantes ; ainsi qu’un diminution de densité des microglies activées et des astrocytes. Cet effet neuroprotecteur est associé à une régulation de sous-unités des récepteurs au glutamate dès P5. Cet effet transcriptionnel semble lié à la modulation de la signalisation pCREB/Akt. Les effets à distance du iNO sont liés à un transport réversible endovasculaire du NO. In fine, du NO est delivré à la cellule et les concentrations intracellaires de cGMP augmentent d’un facteur 5. Plusieurs facteurs de transcription sont régulés : PDGFR-α, Sema3F, les sous-unités des récepteurs au glutamate, Thrombospondine-1. Cette dernière est un antagoniste naturel de la signalisation NO-cGMP. L’injection de ABT-510, agoniste de TSP-1, abolit les effets du iNO, confirmant l’hypothèse que les effets à distance reposent sur la signalisation NO-Guanylate Cyclase soluble-cGMP. Au total, nous avons démontré que le iNO est transporté de manière réversible et delivré au cerveau en développement. Il y exerce un effet pro-angiogénique et pro-myélinisant, via une signalisation cGMP, régulée par la thrombospondine-1. Plus encore, l’exposition prophylactique au iNO diminue l’impact d’une agression excitotoxique. Ce qui augure de propriétés neuroprotectrices prometteuses en néonatalogie, et au delà.

L’athérosclérose est la principale cause d’infarctus du myocarde, de mort subite d’origine cardiaque, d’accidents vasculaires cérébraux et d’ischémie des membres inférieurs. Celle-ci cause près de la moitié des décès dans les pays industrialisés. Lorsque les obstructions artérielles athérosclérotiques sont tellement importantes que les techniques de revascularisation directe ne peuvent être effectuées avec succès, la sévérité de l’ischémie tissulaire résiduelle dépendra de l’habilité de l’organisme à développer spontanément de nouveaux vaisseaux sanguins (néovascularisation). La néovascularisation postnatale est le résultat de deux phénomènes : la formation de nouveaux vaisseaux à partir de la vasculature existante (angiogenèse) et la formation de vaisseaux à partir de cellules souches progénitrices (vasculogenèse). Notre laboratoire a démontré que plusieurs facteurs de risque associés aux maladies cardiovasculaires (tabagisme, vieillissement, hypercholestérolémie) diminuaient également la réponse angiogénique suite à une ischémie. Cependant, les mécanismes précis impliqués dans cette physiopathologie sont encore inconnus. Un point commun à tous ces facteurs de risque cardiovasculaire est l’augmentation du stress oxydant. Ainsi, le présent ouvrage visait à élucider l’influence de différents facteurs de risque cardiovasculaire et du stress oxydant sur la néovascularisation. Nos résultats démontrent que l’exposition à la fumée de cigarette et le vieillissement sont associés à une diminution de la néovascularisation en réponse à l’ischémie, et que ceci est au moins en partie causé par une augmentation du stress oxydant. De plus, nous démontrons que les acides gras dérivés de la diète peuvent affecter la réponse à l’ischémie tissulaire. La première étude du projet de recherche visait à évaluer l’impact de l’exposition à la fumée de cigarette sur la néovascularisation post-ischémique, et l’effet d’une thérapie antioxydante. L’exposition à la fumée de cigarette a été associée à une réduction significative de la récupération du flot sanguin et de la densité des vaisseaux dans les muscles ischémiques. Cependant, une récupération complète de la néovascularisation a été démontrée chez les souris exposées à la fumée de cigarette et traitées au probucol ou aux vitamines antioxydantes. Nous avons démontré qu’une thérapie antioxydante administrée aux souris exposées à la fumée de cigarette était associée à une réduction significative des niveaux de stress oxydant dans le plasma et dans les muscles ischémiques. De plus, les cellules endothéliales progénitrices (EPCs) exposées à de l’extrait de fumée de cigarette in vitro présentent une diminution significative de leur activité angiogénique (migration, adhésion et incorporation dans les tissus ischémiques) qui a été complètement récupérée par le probucol et les vitamines antioxydantes. La deuxième étude avait pour but d’investiguer le rôle potentiel de la NADPH oxydase (Nox2) pour la modulation de la néovascularisation post-ischémique dans le contexte du vieillissement. Nous avons trouvé que l’expression de la Nox2 est augmentée par le vieillissement dans les muscles ischémiques des souris contrôles. Ceci est associé à une réduction significative de la récupération du flot sanguin après l’ischémie chez les vieilles souris contrôles comparées aux jeunes. Nous avons aussi démontré que la densité des capillaires et des artérioles est significativement réduite dans les muscles ischémiques des animaux vieillissants alors que les niveaux de stress oxydant sont augmentés. La déficience en Nox2 réduit les niveaux de stress oxydant dans les tissus ischémiques et améliore la récupération du flot sanguin et la densité vasculaire chez les animaux vieillissants. Nous avons aussi démontré que l’activité fonctionnelle des EPCs (migration et adhésion à des cellules endothéliales matures) est significativement diminuée chez les souris vieillissantes comparée aux jeunes. Cependant, la déficience en Nox2 est associée à une récupération de l’activité fonctionnelle des EPCs chez les animaux vieillissants. Nous avons également démontré une augmentation pathologique du stress oxydant dans les EPCs isolées d’animaux vieillissants. Cette augmentation de stress oxydant dans les EPCs n’est pas présente chez les animaux déficients en Nox2. La troisième étude du projet de recherche a investigué l’effet des acides gras dérivés de la diète sur la néovascularisation postnatale. Pour ce faire, les souris ont reçu une diète comprenant 20% d’huile de maïs (riche en oméga-6) ou 20% d’huile de poisson (riche en oméga-3). Nos résultats démontrent qu’une diète riche en oméga-3 améliore la néovascularisation post-ischémique au niveau macro-vasculaire, micro-vasculaire et clinique comparée à une diète riche en oméga-6. Cette augmentation de la néovascularisation postnatale est associée à une réduction du ratio cholestérol total/cholestérol HDL dans le sérum et à une amélioration de la voie VEGF/NO dans les tissus ischémiques. De plus, une diète riche en acides gras oméga-3 est associée à une augmentation du nombre d’EPCs au niveau central (moelle osseuse) et périphérique (rate). Nous démontrons aussi que l’activité fonctionnelle des EPCs (migration et incorporation dans des tubules de cellules endothéliales matures) est améliorée et que le niveau de stress oxydant dans les EPCs est réduit par la diète riche en oméga-3. En conclusion, nos études ont permis de déterminer l’impact de différents facteurs de risque cardiovasculaire (tabagisme et vieillissement) et des acides gras dérivés de la diète (oméga-3) sur la néovascularisation post-ischémique. Nous avons aussi identifié plusieurs mécanismes qui sont impliqués dans cette physiopathologie. Globalement, nos études devraient contribuer à mieux comprendre l’effet du tabagisme, du vieillissement, des oméga-3, et du stress oxydant sur l’évolution des maladies vasculaires ischémiques., Atherosclerosis is the main cause of myocardial infarction, sudden cardiac death, stroke and lower limb ischemia. It is responsible for nearly half of all deaths in industrialized countries. When atherosclerotic arterial obstructions are so important that direct revascularization techniques cannot be successfully performed, the severity of residual tissue ischemia depends on the ability of the organism to spontaneously develop new blood vessels (neovascularization). Postnatal neovascularization is the result of two phenomena: the formation of new bloods vessels from the existing vasculature (angiogenesis) and vessel formation from progenitor cells (vasculogenesis). Our laboratory has demonstrated that several cardiovascular risk factors (smoking, aging, and hypercholesterolemia) also impair the angiogenic response after ischemia. However, the precise mechanisms involved in that pathophysiology are still unknown. A common feature of all the cardiovascular risk factors is increased oxidative stress. Therefore, the purpose of the present work was to elucidate the influence of cardiovascular risk factors and oxidative stress on neovascularization. Our results demonstrate that exposure to cigarette smoke and aging are associated with impaired neovascularization in response to ischemia, and that this is at least in part due to increased oxidative stress. In addition, we demonstrate that fatty acids derived from the diet can modulate the response to tissue ischemia. The first study of the research project evaluated the effect of cigarette smoke exposure on neovascularization in response to ischemia, and the effect of an antioxidant therapy. Exposure to cigarette smoke was associated with a significant reduction in the recovery of blood flow perfusion and vessel density in ischemic muscles. However, a complete recovery of neovascularization was demonstrated in mice exposed to cigarette smoke that were treated with probucol or antioxidant vitamins. We found that antioxidant therapy in mice exposed to cigarette smoke was associated with a significant reduction of oxidative stress levels in the plasma and in ischemic muscles. In addition, endothelial progenitor cells (EPCs) exposed to cigarette smoke extracts in vitro showed a significant decrease in their angiogenic activities (migration, adhesion and homing into ischemic tissues) that was completely rescued by probucol and antioxidants vitamins. The goal of the second study was to investigate the potential role of NADPH oxidase (Nox2) in the modulation of ischemia-induced neovascularization in the context of aging. We found that the expression of Nox2 is increased by aging in ischemic muscles of control mice. This is associated with a significant reduction of blood flow recovery after ischemia in older compared to young control mice. We also demonstrated that the density of capillaries and arterioles is significantly reduced in ischemic muscles of older animals, whereas oxidative stress levels are increased. Nox-2 deficiency reduces oxidative stress levels in ischemic tissues and improves blood flow recovery and vascular densities in older animals. We also demonstrated that the functional activities of EPCs (migration and adhesion to mature endothelial cells) were significantly reduced in older compared to young mice. However, Nox2 deficiency is associated with preserved EPCs functional activities in older animals. We also demonstrated an age-dependent pathological increase of oxidative stress in EPCs that is not found in Nox2-deficient animals. The third study of the research project investigated the effect of fatty acids derived from the diet on postnatal neovascularization. To this end, mice received a diet containing either 20% corn oil (rich in omega-6) or 20% fish oil (rich in omega-3). Our results demonstrate that an omega-3 rich diet increases neovascularization in response to ischemia at the macrovascular, microvascular and clinical level compared to an omega-6 rich diet. This increased postnatal neovascularization is associated with decreased total cholesterol/HDL cholesterol ratio in the serum and improved VEGF/NO pathway in ischemic tissues. In addition, the omega-3 rich diet is associated with a significant increase of central (bone marrow) and peripheral (spleen) EPCs. We also show that the functional activities of EPCs (migration and incorporation into tubules) are improved and oxidative stress level in EPCs is reduced by the omega-3 rich diet. In conclusion, our studies have clarified the impact of cardiovascular risk factors (smoking and aging) and fatty acids derived from the diet (omega-3) on ischemia-induced neovascularization. We have also identified several mechanisms involved in that physiopathology. Globally, our studies should contribute to a better understanding of the effects of cigarette smoking, aging and omega-3 on the evolution of ischemic vascular diseases.

With the advent of prenatal steroids, postnatal exogenous surfactant and less aggressive respiratory support, premature infants can develop chronic lung disease without even acute respiratory distress. This "new bronchopulmonary dysplasia" could be the result of impaired postnatal growth. Several experimental studies have suggested a possible role of the vascular endothelial growth factor/nitric oxide (VEGF/NO) pathway in restoring pulmonary angiogenesis and enhancing distal lung growth. The results of the clinical studies are, however, inconclusive, and it is currently unclear which subsets of premature infants might benefit from inhaled nitric oxide. Besides, severe intracranial haemorrhage and/or cystic periventricular leukomalacia may affect the most immature babies, many of whom are spared from severe initial respiratory disease. Recently, inhaled nitric oxide was shown to significantly decrease the incidence of these neurological events, and to improve the long-term outcome in a few clinical trials. At times neuroprotective, at times neurotoxic, nitric oxide is capable of divergent effects depending upon the extent of cerebral damage, the redox state of the cell, and the experimental model used. Recently, inhaled nitric oxide had recognized to have dramatic remote effects including angiogenesis and maturation on the developing brain in rodent pups. Therefore, the developmental consequences of inhaled NO should be further investigated to ensure its safety on the developing brain and to test its potential neurprotective effect.

Nitric oxide (NO) is a gaseous radical enzymatically produced from L-arginine by virtually every cell. This versatile molecule is involved in a variety of biological functions including defense against pathogens. Micro-organisms whose development is inhibited by NO include fungi, bacteria, protozoa, helminths and viruses. In murine macrophages, a high output NO synthase (NOS II) is regulated transcriptionally by cytokines and microbial products. In the past few years, investigators have identified many other cell types expressing NOS II. However, in human monocytes/macrophages, the existence of the L-arginine-NO pathway has long been questioned. Recent findings and new developments in this respect are commented in this short review.

Nitric oxide (NO) pathway is involved in various physiological and pathophysiological processes. NO is synthesised by NO synthase. Three isoforms, ecNOS, nNOS, iNOS have been identified to date, that are encoded by 3 distinct genes on chromosome 7, 12 and 17 respectively. L-arginine is likely involved in the control of NO synthesis. In the kidney, NO regulates glomerular hemodynamics by modulating the ultrafiltration coefficient and afferent and efferent renal arteriolar resistance. NO is further involved in the pressure-natriuresis mechanism and in the tubuloglomerular feedback. Several physiopathological models have underlined the importance of the NO in arterial hypertension and in glomerular inflammation.

The mechanisms involved in the physiology of pregnancy and in the pathophysiology of preeclampsia are still largely unknown. Prostaglandins metabolism, especially an imbalance between thromboxane A2 and prostacyclin does not appear sufficient to explain all the observed changes. Recent studies have shown that nitric oxide (NO), a vasodilating and a platelet anti-aggregating factor, could play a pivotal role in inducing hemodynamic changes during pregnancy. NO is produced in excess during pregnancy, mainly in uterine and renal vascular beds. Similarly, NO is in part responsible for the non-responsiveness of the vessels to vasoactive agents and plays a relevant role in peripheral vasodilation and in lowering systemic blood pressure. Furthermore, NO improves blood supply to the fetal-placental unit and to maternal kidneys. An impaired NO metabolism in pregnant rats induces changes similar to those observed in human preeclampsia. NO pathway represents a new approach to the physiology of pregnancy and to the pathophysiology of preeclampsia. Moreover, NO donors might be carefully proposed as new therapeutic agents in this disorder.

Ten years ago, the term "oxidative stress" (sigma -O2) was created to define oxidative damage inflicted to the organism. This definition brings together processes involving reactive oxygen species production and action such as free radical production during univalent reduction of oxygen within mitochondria, activation of NADPH-dependent oxidase system on the membrane surface of neutrophils, flavoprotein-catalyzed redox cycling of xenobiotics and exposure to chemical and physical agents in the environment. Since the discovery of the nitric oxide biosynthetic pathway, the deleterious effects of uncontrolled nitric oxide generation are generally classified as oxidative stress. Indeed, products of the reaction of NO and superoxide lead to oxidants such as peroxinitrite, nitrogen dioxide and hydroxyl radical, which are involved in mechanisms of cell-mediated immune reactions and defence of the intracellular environment against microbiol invasion. However NO can also regulate many biological reactions and signal transduction pathways that lead to a variety of physiological responses such as blood pressure, neurotransmission, platelet aggregation, endothelin generation or smooth muscle cell proliferation. Then the uncontrolled NO production can lead to a variety of physiological and pathophysiological responses similar to a Nitric Oxide Stress: activation of guanylate cyclase and production of cGMP: overstimulation of the inducible L-arginine to L-citrulline and NO pathway by bactericidal endotoxins and cytokines has been shown to promote undesired increases in vasodilatation, which may account for hypotension in septic shock and cytokine therapy. stimulation of auto-ADP-ribosylation and modification of SH-groups of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase in a cGMP-independent mechanism: by this way, NO in excess can strongly inhibits this important glycolytic enzyme and reduce the cellular energy production. inhibition of ribonucleotide reductase: extensive inhibition of this key enzyme in DNA synthesis in the presence of large amounts of NO could lead to important antiproliferative effects; inhibition of cytochrome P450-dependent metabolism: in Kupffer cells and hepatocytes, LPS-induced overproduction of NO has been shown to inhibit cytochrome P450-dependent metabolism and to mediate the suppression of hepatic metabolism. Moreover, NO synthetized in the peripheral nervous system is known to mediate nonadrenergic noncholinergic (NANC) neurotransmission. Overstimulation of NO synthases might therefore contribute to pathophysiological states such as: gastrointestinal motility, reflux oesophagitis, asthma, adult respiratory distress syndrome (ARDS) and chronic pulmonary artery hypertension. To these NO-mediated biological functions, one could add the biological effects of NO-derivatives such as N-nitrosocompounds, which act as carcinogenic agents, or C-nitrosocompound which were recently used as "zinc-ejecting" agents to inhibit HIV-1 infectivity of human T-lymphocytes.(ABSTRACT TRUNCATED AT 400 WORDS)

Dysfunctions of EDRF/L-arginine-NO pathway have been demonstrated in genetic and experimental hypertension. NO is produced through the conversion of L-arginine to L-citruline by NO synthases (NOS) which exist at least in two isoforms. The first termed constitutive (NOSc) and located in the endothelium of the vascular wall results in the basal and stimulated NO production. The second termed inducible (NOSi), which produces large amounts of NO, can be expressed in both smooth muscle and endothelial cells. The aim of the study was to examine and compare in isolated aortic rings of WKY and SHR rats, the activity of the two isoforms of endothelial NO synthases and their influence on the constrictor response induced by angiotensin II. On phenylephrine preconstricted endothelium intact aortic rings (10(-6) M, WKY = 1.2 +/- 0.04 g; SHR = 1.2 +/- 0.07 g; n = 7), carbachol (10(-5) M) induced a greater relaxation in WKY (84 +/- 2.5%) than in SHR (63 +/- 8.5%) rat. This suggests the presence of a low NOSc stimulated activity in the hypertensive strain. When the incubation period was limited to 30 min after equilibration period, L-arginine (3.10(-4) M) did not induce relaxation. When the incubation period was prolonged (180 min), L-arginine induced a relaxation (WKY = 75 +/- 8%; SHR = 58 +/- 10%; n = 7). This relaxation was not observed in a medium containing actinomycin D (10(-6) M) or after endothelium removal, indicating the induction of an endothelial NOSi in the two strains.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Nitric oxide is synthesized in mammalian cells from L-arginine or from pharmaceutical drugs. It forms paramagnetic complexes with some metalloproteins, including hemoglobin. Induction of NOSi following LPS or cytokine activation of murine macrophages has various effects, such as inhibition of mitochondrial respiration and that of DNA biosynthesis through interaction of NO with specific metalloenzymes. Induction of NOSi in a generator cell such as macrophage gives the same metabolic effects in target cells. NO is also detected in pathological states such as septic shock, diabetes mellitus and allograft, where the inducible L-arginine-NO pathway plays an important role. Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy enables to detect unambiguously such specific molecular targets for NO in mammalian whole cells and organelles.

Efferent pathways of the LD nucleus of the thalamus were studied in 6 Papio-papio baboons with the retrograde transport technique utilizing HRP. Injections were made in cingular and parietal cortex and hippocampal formation. Large projection from the LD to the cingular and subicular cortex were visualized as reciprocal connections. No pathway to parietal area 7 was found. The course of the fibers is via the fornix, the cingular bundle and the retro-lenticular portion of the internal capsule. The result of this study make it necessary to reconsider neuropathological hypotheses on memory.