Rôle du stress oxydant en période néonatale dans l'hypertension artérielle et la dysfonction vasculaire et métabolique de l'adulte

Thèse réalisée dans le cadre d'une cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université d'Auvergne en France

Relation entre la structure et la fonction des artères cérébrales dans l’athérosclérose : impact des traitements cardioprotecteurs

Thèse réalisée en cotutelle avec Dre Christine Des Rosiers

Validation in-vivo des techniques d’élastographie ultrasonore, invasive et non-invasive, à l’aide d’un modèle porcin

Il est maintenant admis que la composition de la plaque athérosclérotique est un déterminant majeur de sa vulnérabilité à se rompre. Vu que la composition de la plaque affecte ses propriétés mécaniques, l'évaluation locale des propriétés mécaniques de la plaque d'athérome peut nous informer sur sa vulnérabilité. L'objectif est de comparer les techniques d’élastographie ultrasonores endovasculaire (EVE) et non-invasive (NIVE) en fonction de leur potentiel à identifier les composantes calcifiées et lipidiques de la plaque. Les acquisitions intravasculaire et extravasculaire ont été effectuées sur les artères carotidiennes de neuf porcs hypercholestérolémiques à l’aide d’un cathéter de 20 MHz et d'une sonde linéaire de 7.5 MHz, respectivement. Les valeurs de déformation radiale et axiale, rapportés par EVE et NIVE, ont été corrélées avec le pourcentage des zones histologiques calcifiées et lipidiques pour cinq plaques. Nos résultats démontrent une bonne corrélation positive entre les déformations et les composantes calcifiées (r2 = 0.82, P = 0.034 valeur par EVE et r2 = 0.80, P = 0.041 valeur par NIVE). Une forte corrélation entre les déformations axiales et les contenus lipidiques par NIVE (r2 = 0.92, P-value = 0.010) a été obtenue. En conclusion, NIVE et EVE sont des techniques potentielles pour identifier les composants de la plaque et aider les médecins à diagnostiquer précocement les plaques vulnérables.

La rigidité artérielle, induite par une calcification des carotides, altère l’homéostasie cérébrale chez la souris

La rigidité artérielle est considérée comme un facteur de risque important pour le développement du déclin cognitif. Toutefois, les effets précis de la rigidité artérielle sur le cerveau sont peu connus et, à ce jour, aucun modèle animal ne permet d’étudier l’effet isolé de ce facteur sur l’homéostasie cérébrale. Dans cette étude, nous avons développé un nouveau modèle de rigidité artérielle qui se base sur la calcification de l’artère carotide chez la souris. Au niveau artériel, ce modèle présente une fragmentation de l’élastine, une augmentation de la distribution du collagène et de l’épaisseur intima-média ainsi qu’une diminution de la compliance et de la distensibilité artérielles démontrant la rigidité artérielle. De plus, le modèle ne présente pas d’augmentation de pression artérielle ni de changement de rayon du lumen indiquant une absence d’hypoperfusion globale et d’anévrisme. Au niveau cérébral, les résultats montrent que la rigidité artérielle induit une augmentation de la pulsatilité du flux sanguin cérébral menant ainsi à une augmentation du stress oxydatif. Ce dernier induit une inflammation cérébrale, détectée par l’activation de la microglie et des astrocytes, induisant ultimement une neurodégénérescence. Ces effets sont surtout observés au niveau de l’hippocampe, la région cruciale pour la mémoire et la cognition. Ainsi, cette étude montre que la rigidité artérielle altère l’homéostasie cérébrale et mérite d’être considérée comme une cible potentielle dans la prévention et le traitement des dysfonctions cognitives chez les personnes âgées.

Dynamic magnetic resonance spectroscopy of phosphate energetics during muscle exercise and recovery

Entailing of phosphorus exchanges in most bio-chemicals as a key factor in disease, increases researcher’s interest to develop the technologies capable of detecting this metabolite. Phosphorus magnetic resonance spectroscopy is able to detect key metabolites in a non-invasive manner. Particularly, it offers the ability to measure the dynamic rate of phosphocreatine(PCr) degeneration through the exercise and recovery. This metric as a valid indication of mitochondrial oxidative metabolism in muscle, differentiate between normal and pathological state. To do magnetic resonance imaging and spectroscopy, clinical research tools provide a wide variety of anatomical and functional contrasts, however they are typically restricted to the tissues containing water or hydrogen atoms and they are still blind to the biochemicals of other atoms of interests. Through this project we intended to obtain the phosphorus spectrum in human body – specificadenerativelly in muscle – using 31P spectroscopy. To do so a double loop RF surface coil, tuned to phosphorus frequency, is designed and fabricated using bench work facilities and then validated through in vitro spectroscopy using 3 Tesla Siemens scanner. We acquired in vitro as well as in vivo phosphorus spectrum in a 100 mM potassium phosphate phantom and human calf muscle in rest-exercise-recovery phase in a 3T MR scanner. The spectrum demonstrates the main constituent in high-energy phosphate metabolism. We also observed the dynamic variation of PCr for five young healthy subjects who performed planter flexions using resistance band during exercise and recovery. The took steps in this project pave the way for future application of spectroscopic quantification of phosphate metabolism in patients affected by carotid artery disease as well as in age-matched control subjects.

Implication des cellules Nestin+ dans le remodelage vasculaire en conditions pathologiques

La protéine de filament intermédiaire Nestin, marqueur de cellules souches neurales, est exprimée dans les cellules vasculaires. Il a été démontré que les cellules de la crosse aortique dérivent de la crête neurale pendant le développement. Des cellules endothéliales exprimant Nestin sont retrouvées dans les capillaires durant l’embryogénèse ainsi que durant la vascularisation de tumeurs cancéreuses. Cette protéine est impliquée dans les mécanismes de prolifération cellulaire. Récemment des cellules Nestin+ ont été identifiées au niveau des cellules du muscle lisse de l’aorte. La régulation de Nestin dans ces cellules, pendant le développement et en conditions pathologiques, est inconnue. Cette thèse porte sur l’analyse de la protéine Nestin dans le remodelage vasculaire en situation diabétique et d’hypertension au niveau des artères carotide et aortique. Nos travaux examinent l’hypothèse que l’expression vasculaire de Nestine joue un rôle dans l’homéostasie durant le vieillissement physiologique et participe au remodelage suite à des stimuli pathologiques. La protéine Nestin est fortement exprimée dans les aortes de rats néonataux et cette expression diminue rapidement avec le développement. Au niveau de l’aorte l’expression de la protéine Nestin est retrouvée dans une sous-population de cellules du muscle lisse et au niveau des cellules endothéliales. L’expression de la protéine Nestin est corrélée avec sa proximité au cœur, une plus grande expression est observée dans l’arche aortique et une faible expression est détectée dans la partie thoracique. Nous avons déterminé qu’en présence de diabète de type I, il y a une perte de l’expression de la protéine Nestin dans la média de l’aorte et de la carotide. Cette perte d’expression représente un évènement précoce dans la pathologie diabétique et précède la dysfonction endothéliale. La diminution de l’expression de la protéine Nestin est également concomitante avec la perte de la capacité proliférative des cellules du muscle lisse. Dans les rats souffrant de diabète de type 1, une réduction significative de la densité des cellules du muscle lisse exprimant la protéine phosphorylée phosphohistone 3, une protéine impliquée dans un cycle cellulaire actif, est observée. De plus, cette réduction est corrélée avec la perte de l’expression de la protéine Nestin. Nous avons également démontré in vitro qu’un traitement hyperglycémique réduit l’expression de Nestin ainsi que la prolifération des cellules du muscle lisse. Enfin, l’utilisation d’un shARN dirigé contre Nestin nous a permis de déterminer l’implication de cette protéine dans la prolifération des cellules du muscle lisse en condition basale caractérisée par la diminution de l’incorporation de [3H] thymidine. Dans le modèle d’hypertension induite par une constriction aortique abdominale surrénale, l’augmentation de la pression sanguine est associée avec l’augmentation de l’expression de la protéine Nestin dans l’artère carotidienne. Une corrélation positive a été observée entre l’expression de la protéine Nestin dans la carotide et la pression artérielle moyenne à laquelle la paroi de la carotide est soumise. De plus, les facteurs de croissance impliqués dans le remodelage vasculaire secondaire à l’hypertension augmentent l’expression de Nestin dans les cellules du muscle lisse isolées des carotides. Puis, la réduction de l’expression de la protéine Nestin via un shARN atténue l’incorporation de [3H] thymidine, associée à la prolifération cellulaire, stimulée par ces facteurs de croissance alors que l’incorporation de [3H] leucine, associée à la synthèse protéique, demeure inchangée. Ces résultats suggèrent que l’augmentation de l’expression de la protéine Nestin, secondaire à l’hypertension, pourrait représenter une réponse adaptative où il y a une augmentation de la croissance des cellules du muscle lisse afin de permettre à la paroi vasculaire de s’ajuster à l’augmentation de la pression sanguine.

Entorn de suport al diagnòstic d'estenosi de caròtida

L’objectiu d’aquest projecte és ampliar la plataforma Starviewer integrant els mòduls necessaris per donar suport al diagnòstic de l’estenosi de caròtida permetent interpretar de forma més fàcil les imatges Angiografia per Ressonància Magnètica (ARM). La plataforma Starviewer és un entorn informàtic que integra funcionalitats bàsiques i avançades pel processament i la visualització d’imatges mèdiques. Està desenvolupat pel Grup d’Informàtica Gràfica de la Universitat de Girona i l’Institut de Diagnòstic per la Imatge (IDI) de l’hospital Dr. Josep Trueta. Una de les limitacions de la plataforma és el no suportar el tractament de lesions del sistema vascular. Per això ens proposem a corregir-ho i ampliar les seves extensions per a poder diagnosticar l’estenosi de caròtida

Endarterectomía carotidea en octogenarios: comparasión de desenlaces con pacientes menores de 80 años. Experiencia en la fundación cardioinfantil

Introducion: Dado el incremento de los pacientes con edades por encima de los 80 años que son llevados a cirugía cada año en nuestra institución consideramos importante conocer el comportamiento en terminos de morbilidad y mortalidad temprana de los pacientes octogenarios sometidos a endarterectomia carotidea. Objetivo: Evaluar los resultados a 30 días en pacientes octogenarios con enfermedad carotidea severa sintomática y asintomática llevados a endarterectomía carotidea comparados con una cohorte historia de pacientes de menor edad operados desde 1995 en la fundación Cardioinfantil. Se registraron como variables dependientes mortalidad y evento cerebrovascular.

Uso de la matriz extracelular como material para ingeniería de tejidos

Introducción: La evaluación de injertos vasculares de submucosa de intestino delgado para la regeneración de vasos sanguíneos ha producido una permeabilidad variable (0-100%) que ha sido concurrente con la variabilidad en las técnicas de fabricación. Metodología: Investigamos los efectos de fabricación en permeabilidad y regeneración en un diseño experimental de 22factorial que combino: 1) preservación (P) o remoción (R) de la capa estratum compactum del intestino, y 2) deshidratada (D) o hidratada (H), dentro de cuatro grupos de estudio (PD, RD, PH, RH). Los injertos fueron implantados en las Arterias Carótidas de porcinos (ID 4.5mm, N=4, 7d). Permeabilidad, trombogenicidad, reacción inflamatoria, vascularización, infiltración de fibroblastos, perfil de polarización de macrófagos y fuerza tensil biaxial fueron evaluadas. Resultados: Todos los injertos PD permanecieron permeables (4/4), pero tuvieron escasa vascularización e infiltración de fibroblastos. El grupo RD permaneció permeable (4/4), presentó una extensa vascularización e infiltración de fibroblastos, y el mayor número del fenotipo de macrófagos (M2) asociado a regeneración. El grupo RH presentó menor permeabilidad (3/4), una extensa vascularización e infiltración de fibroblastos, y un perfil dominante de M2. El grupo PH presentó el menor grado de permeabilidad, y a pesar de mayor infiltración celular que PD, exhibió un fenotipo de macrófagos dominante adverso. La elasticidad de los injertos R evolucionó de una manera similar a las Carótidas nativas (particularmente RD, mientras que los injertos P mantuvieron su rigidez inicial. Discusión: Concluimos que los parámetros de fabricación afectan drásticamente los resultados, siendo los injertos RD los que arrojaron mejores resultados.

Comparación de la anestesia espinal con anestesia general endovenosa para legrado uterino obstétrico

Introducción: La elección de la técnica anestésica para cualquier procedimiento quirúrgico debe estar basada en su seguridad, la rapidez para su aplicación, la recuperación óptima para el paciente y minimización de los efectos secundarios, la anestesia raquídea es una técnica anestésica que puede ser utilizada con buenos resultados clínicos y minimas complicaciones . Materiales y métodos: Se realizó un estudio observacional con recolección prospectiva en mujeres clasificadas como ASA I - II y que posteriormente fueron llevadas a la realización de legrado uterino obstétrico por embarazo no viable durante las primeras 12 semanas de gestación, las técnicas anestésicas fueron anestesia espinal o anestesia general endovenosa dependiendo de la elección hecha por el anestesiólogo previo al procedimiento. Se midieron variables hemodinámicas, control del dolor postoperatorio, tiempo de recuperación y complicaciones perioperatorias con el fin de determinar si se presentaban diferencias significativas entre estas dos técnicas anestésicas. Resultados: Se incluyeron un total de 110 pacientes, 63.6% (n=70) con anestesia general y 36.4% (n40) con anestesia espinal. Ambas poblaciones fueron comparables. Se presentaron menos efectos secundarios con la técnica espinal, hay una diferencia estadísticamente significativa en cuanto al dolor a favor de la anestesia espinal (p0,000) Discusión: La anestesia raquídea es una opción viable, sencilla , fácil y eficaz para la realización de legrados obstétricos, se puede realizar con monitorización básica y las complicaciones son mínimas. Se requieren estudios más amplios para determinar el papel de cual es la mejor técnica. Palabras claves: legrado uterino instrumentado, anestesia espinal, anestesia general endovenosa

Estudio piloto de la relación entre el aumento de la velocidad de onda del pulso en arteria carótida común medida por resonancia magnética y los factores de riesgo vasculares clásicos en sujetos con sospecha de lesión cerebrovascular isquémica

Arterial stiffness assessed by carotid-femoral pulse wave velocity (cfPWV) measurement is now well accepted as an independent predictor of vascular mortality and morbidity. However, the value of cfPWV has been considered to be limited for risk classification in patients with several vascular risk factors. Magnetic resonance (MR) allows measurement of PWV between two points, though to date mainly used to study the aorta. To assess the common carotid artery pulse wave velocity by magnetic resonance, determine their association with classical vascular risk factors and ischemic brain injury burden in patients with suspected ischemic cerebrovascular disease

Omega-3 fatty acids, cardiovascular disease and stability of atherosclerotic plaques

Long-chain n-3 polyunsaturated fatty acids are found in oily fish and in fish oils and similar preparations. Substantial evidence from epidemiological and case-control studies indicates that consumption of fish, oily fish and long-chain n-3 fatty acids reduces risk of cardiovascular mortality. Secondary prevention studies using long-chain n-3 fatty acids in patients post-myocardial infarction have shown a reduction in total and cardiovascular mortality with an especially potent effect on sudden death. Long-chain n-3 fatty acids have been shown to beneficially modify a range of cardiovascular risk factors, which may result in primary cardiovascular prevention. However, reduced non-fatal and fatal events and a reduction in sudden death probably involve other mechanisms. Reduced thrombosis following long-chain n-3 fatty acids may play a role. A decrease in arrhythmias is a favoured mechanism of action of long-chain n-3 fatty acids and is supported by cell culture and animal studies. However human trials using implantable cardiac defibrillators have produced inconsistent findings and a recent meta-analysis does not support this mechanism of action. An alternative mechanism of action may be stabilisation of atherosclerotic plaques by long-chain n-3 fatty acids. This is suggested by one published human study which showed that incorporation of long-chain n-3 fatty acids into plaques collected at carotid endarterectomy resulted in fewer macrophages in the plaque and a morphology indicative of increased stability. These findings are supported from observations in an animal model and suggest that the primary effect of long-chain n-3 fatty acids might be on macrophages within the plaque.

Platelet PECAM-1 inhibits thrombus formation in vivo

Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) is a cell surface glycoprotein receptor expressed on a range of blood cells, including platelets, and on vascular endothelial cells. PECAM-1 possesses adhesive and signaling properties, the latter being mediated by immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs present on the cytoplasmic tail of the protein. Recent studies in vitro have demonstrated that PECAM-1 signaling inhibits the aggregation of platelets. In the present study we have used PECAM-1-deficient mice and radiation chimeras to investigate the function of this receptor in the regulation of thrombus formation. Using intravital microscopy and laser-induced injury to cremaster muscle arterioles, we show that thrombi formed in PECAM-1-deficient mice were larger, formed more rapidly than in control mice, and were more stable. Larger thrombi were also formed in control mice that received transplants of PECAM-1-deficient bone marrow, in comparison to mice that received control transplants. A ferric chloride model of thrombosis was used to investigate thrombus formation in carotid arteries. In PECAM-1-deficient mice the time to 75% vessel occlusion was significantly shorter than in control mice. These data provide evidence for the involvement of platelet PECAM-1 in the negative regulation of thrombus formation.

Association of n-3 polyunsaturated fatty acids with stability of atherosclerotic plaques: a randomised controlled trial

Background N-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) from oily fish protect against death from cardiovascular disease. We aimed to assess the hypothesis that incorporation of n-3 and n-6 PUFAs into advanced atherosclerotic plaques increases and decreases plaque stability, respectively. Methods We did a randomised controlled trial of patients awaiting carotid endarterectomy. We randomly allocated patients control, sunflower oil (n-6), or fish-oil (n-3) capsules until surgery. Primary outcome was plaque morphology indicative of stability or instability, and outcome measures were concentrations of EPA, DHA, and linoleic acid in carotid plaques; plaque morphology; and presence of macrophages in plaques. Analysis was per protocol. Findings 188 patients were enrolled and randomised; 18 withdrew and eight were excluded. Duration of oil treatment was 7-189 days (median 42) and did not differ between groups. The proportions of EPA and DHA were higher in carotid plaque fractions in patients receiving fish oil compared with those receiving control (absolute difference 0.5 [95% CI 0.3-0.7], 0.4 [0.1-0.6], and 0.2 [0.1-0.4] g/100 g total fatty acids for EPA; and 0.3 [0.0-0.8], 0.4 [0.1-0.7], and 0.3 [0.1-0.6] g/100 g total fatty acids for DHA; in plaque phospholipids, cholesteryl esters, and triacylglycerols, respectively). Sunflower oil had little effect on the fatty acid composition of lipid fractions. Fewer plaques from patients being treated with fish oil had thin fibrous caps and signs of inflammation and more plaques had thick fibrous caps and no signs of inflammation, compared with plaques in patients in the control and sunflower oil groups (odds ratio 0.52 [95% CI 0.24-0.89] and 1.19 [1.02-1.57] vs control; 0.49 [0.23-0.90] and 1.16 [1.01-1.53] vs sunflower oil). The number of macrophages in plaques from patients receiving fish oil was lower than in the other two groups. Carotid plaque morphology and infiltration by macrophages did not differ between control and sunflower oil groups. Interpretation Atherosclerotic plaques readily incorporate n-3 PUFAs from fish-oil supplementation, inducing changes that can enhance stability of atherosclerotic plaques. By contrast, increased consumption of n-6 PUFAs does not affect carotid plaque fatty-acid composition or stability over the time course studied here. Stability of plaques could explain reductions in non-fatal and fatal cardiovascular events associated with increased n-3 PUFA intake.

Transient heparin-induced platelet activation linked to generation of platelet 12-lipoxygenase: findings from a randomised controlled trial

Previously we demonstrated that heparin administration during carotid endarterectomy (CEA) caused a marked, but transient increase in platelet aggregation to arachidonic acid (AA) and adenosine diphosphate (ADP), despite effective platelet cyclo-oxygenase-1 (COX-1) inhibition with aspirin. Here we investigated the metabolism of AA via platelet 12-lipoxygenase (12-LOX) as a possible mediator of the observed transient aspirin resistance, and compared the effects of unfractionated (UFH) and low-molecular-weight (LMWH) heparin. A total of 43 aspirinated patients undergoing CEA were randomised in the trial to 5,000 IU UFH (n=22) or 2,500 IU LMWH (dalteparin, n=21). Platelet aggregation to AA (4x10⁻³) and ADP (3x10⁻⁶) was determined, and the products of the COX-1 and 12-LOX pathways; thromboxane B₂ (TXB₂) and 12-hydroxyeicosatretraenoic acid (12-HETE) were measured in plasma, and in material released from aggregating platelets.Aggregation to AA increased significantly (~10-fold) following heparinisation (p<0.0001), irrespective of heparin type (p=0.33). Significant, but smaller (~2-fold) increases in aggregation to ADP were also seen, which were significantly lower in the platelets of patients randomised to LMWH (p<0.0001). Plasma levels of TxB2 did not rise following heparinisation (p=0.93), but 12-HETE increased significantly in the patients' plasma, and released from platelets stimulated in vitro withADP, with both heparin types (p<0.0001). The magnitude of aggregation to ADP correlated with 12-HETE generation (p=0.03). Heparin administration during CEA generates AA that is metabolised to 12-HETE via the 12-LOX pathway, possibly explaining the phenomenon of transient heparin-induced platelet activation. LMWH has less effect on aggregation and 12-HETE generation than UFH when the platelets are stimulated with ADP.