Inducible nitric oxide synthase and tumor necrosis factor-alpha in delayed gastric emptying and gastrointestinal transit induced by lipopolysaccharide in mice

Gastrointestinal motility disturbances during endotoxemia are probably caused by lipopolysaccharide (LPS)-induced factors: candidates include nitric oxide (NO), tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha), interleukin-1ß, and interleukin-6. Flow cytometry was used to determine the effects of LPS and these factors on gastric emptying (evaluated indirectly by determining percent gastric retention; %GR) and gastrointestinal transit (GIT) in male BALB/c mice (23-28 g). NO (300 µg/mouse, N = 8) and TNF-alpha (2 µg/mouse, N = 7) increased (P < 0.01) GR and delayed GIT, mimicking the effect of LPS (50 µg/mouse). During early endotoxemia (1.5 h after LPS), inhibition of inducible NO synthase (iNOS) by a selective inhibitor, 1400 W (150 µg/mouse, N = 11), but not antibody neutralization of TNF-alpha (200 µg/mouse, N = 11), reversed the increase of GR (%GR 78.8 ± 3.3 vs 47.2 ± 7.5%) and the delay of GIT (geometric center 3.7 ± 0.4 vs 5.6 ± 0.2). During late endotoxemia (8 h after LPS), both iNOS inhibition (N = 9) and TNF-alpha neutralization (N = 9) reversed the increase of GR (%GR 33.7 ± 2.0 vs 19.1 ± 2.6% (1400 W) and 20.1 ± 2.0% (anti-TNF-alpha)), but only TNF-alpha neutralization reversed the delay of GIT (geometric center 3.9 ± 0.4 vs 5.9 ± 0.2). These findings suggest that iNOS, but not TNF-alpha, is associated with delayed gastric emptying and GIT during early endotoxemia and that during late endotoxemia, both factors are associated with delayed gastric emptying, but only TNF-alpha is associated with delayed GIT.

Changes in the hormone and lipid profile of obese adolescent Saudi females with acne vulgaris

Acne vulgaris is a multifactorial disease affecting a majority of the adolescent population. The objective of this study was to test for a correlation between fasting serum lipid profiles and levels of testosterone, insulin, leptin, and interleukin 1-β (IL-1β) and the incidence of severe acne vulgaris in obese adolescent females. Four groups of adolescent females were studied: obese with acne, obese without acne, non-obese with acne, and non-obese without acne. Obese females with acne, compared to obese females without acne and non-obese subjects, had significantly higher serum triglycerides, low-density lipoprotein cholesterol and apolipoprotein-B (apo-B) (mean ± SD: 197 ± 13.7 vs 171 ± 11.5, 128 ± 8.3 vs 116 ± 7.7, 96 ± 13.7 vs 85 ± 10.3 mg/dL, respectively) but significantly lower high-density lipoprotein cholesterol and apo-A1 levels (40 ± 3.3 vs 33 ± 3.5 and 126 ± 12 vs 147 ± 13 mg/dL). Serum testosterone, insulin and leptin levels were significantly higher in obese subjects with or without acne compared to non-obese females with or without acne (3 ± 0.5 vs 2.1 ± 0.47, 15.5 ± 3.3 vs 11.6 ± 3, 0.9 ± 0.2 vs 0.6 ± 0.15 nmol/mL, respectively). Serum IL-1b was significantly elevated in obese and non-obese subjects with acne compared to subjects without acne; in those without acne, these levels were higher in obese than non-obese subjects (2.4 ± 0.2, 1.4 ± 0.1 vs 1.8 ± 0.12 and 1.3 ± 0.11 pg/mL, respectively). Our results indicate that there is a relationship between obesity (BMI >27) and acne. By early recognition, the etiology and treatment protocol of acne may prevent unwanted conditions.

Antipyretic and antioxidant activities of 5-trifluoromethyl-4,5-dihydro-1H-pyrazoles in rats

The objective of this study was to determine the effect of eight 5-hydroxy-5-trifluoromethyl-4,5-dihydro-1H-1-carboxyamidepyrazoles (TFDPs) on rat body temperature and baker’s yeast-induced fever. TFDPs or vehicle (5% Tween 80 in 0.9% NaCl, 5 mL/kg) were injected subcutaneously and rectal temperature was measured as a function of time in 28-day-old male Wistar rats (N = 5-12 per group). Antipyretic activity was determined in feverish animals injected with baker’s yeast (Saccharomyces cerevisiae suspension, 0.135 mg/kg, 10 mL/kg, ip). 3-Ethyl- and 3-propyl-TFDP (140 and 200 μmol/kg, respectively, 4 h after yeast injection) attenuated baker’s yeast-induced fever by 61 and 82%, respectively. These two effective antipyretics were selected for subsequent analysis of putative mechanisms of action. We then determined the effects on cyclooxygenase-1 and -2 (COX-1 and COX-2) activities on 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) oxidation in vitro, on tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-1β (IL-1β) levels and on leukocyte counts in the washes of peritoneal cavities of rats injected with baker’s yeast. While 3-ethyl- and 3-propyl-TFDP did not reduce baker’s yeast-induced increases of IL-1β or TNF-α levels, 3-ethyl-TFDP caused a 42% reduction in peritoneal leukocyte count. 3-Ethyl- and 3-propyl-TFDP did not alter COX-1 or COX-2 activities in vitro, but presented antioxidant activity in the DPPH assay with an IC50 of 39 mM (25-62) and 163 mM (136-196), respectively. The data indicate that mechanisms of action of these two novel antipyretic pyrazole derivatives do not involve the classic inhibition of the COX pathway or pyrogenic cytokine release.

The inflammatory stimulus of a natural latex biomembrane improves healing in mice

The aim of the present study was to compare healing obtained with biomembranes with the natural healing process (sham) using biochemical and immunohistological assays. C57BL/6 mice were divided into 4 groups of 15 mice each and received different subcutaneous implants: natural latex biomembrane (NLB), denatured latex (DL), expanded polytetrafluorethylene (ePTFE), or sham. On the 2nd, 7th, and 14th days post-treatment, 5 mice per group were sacrificed and biopsied for the following measurements: oxidative stress based on malondialdehyde (MDA), myeloperoxidase (MPO) and hydrogen peroxide by the method of ferrous oxidation-xylenol orange (FOX), as well as glutathione and total proteins; histological evaluation to enumerate inflammatory cells, fibroblasts, blood vessels, and collagen, and immunohistochemical staining for inducible nitric oxide synthase, interleukin-1β, vascular endothelial growth factor (VEGF), and transforming growth factor-β1 (TGF-β1). On day 2 post-treatment, NLB stimulated a dense inflammatory infiltrate mainly consisting of polymorphonuclear cells, as indicated by increased MPO (P < 0.05), but oxidative stress due to MDA was not observed until the 7th day (P < 0.05). The number of blood vessels was greater in NLB (P < 0.05) and DL (P < 0.05) mice compared to sham animals on day 14. NLB induced fibroplasia by day 14 (P < 0.05) with low expression of TGF-β1 and collagenesis. Thus, NLB significantly induced the inflammatory phase of healing mediated by oxidative stress, which appeared to influence the subsequent phases such as angiogenesis (with low expression of VEGF) and fibroplasia (independent of TGF-β1) without influencing collagenesis.

Resistance exercise improves hippocampus-dependent memory

It has been demonstrated that resistance exercise improves cognitive functions in humans. Thus, an animal model that mimics this phenomenon can be an important tool for studying the underlying neurophysiological mechanisms. Here, we tested if an animal model for resistance exercise was able to improve the performance in a hippocampus-dependent memory task. In addition, we also evaluated the level of insulin-like growth factor 1/insulin growth factor receptor (IGF-1/IGF-1R), which plays pleiotropic roles in the nervous system. Adult male Wistar rats were divided into three groups (N = 10 for each group): control, SHAM, and resistance exercise (RES). The RES group was submitted to 8 weeks of progressive resistance exercise in a vertical ladder apparatus, while the SHAM group was left in the same apparatus without exercising. Analysis of a cross-sectional area of the flexor digitorum longus muscle indicated that this training period was sufficient to cause muscle fiber hypertrophy. In a step-through passive avoidance task (PA), the RES group presented a longer latency than the other groups on the test day. We also observed an increase of 43 and 94% for systemic and hippocampal IGF-1 concentration, respectively, in the RES group compared to the others. A positive correlation was established between PA performance and systemic IGF-1 (r = 0.46, P < 0.05). Taken together, our data indicate that resistance exercise improves the hippocampus-dependent memory task with a concomitant increase of IGF-1 level in the rat model. This model can be further explored to better understand the effects of resistance exercise on brain functions.

Propofol exerts anti-inflammatory effects in rats with lipopolysaccharide-induced acute lung injury by inhibition of CD14 and TLR4 expression

We investigated the effect of propofol (Prop) administration (10 mg kg-1 h-1, intravenously) on lipopolysaccharide (LPS)-induced acute lung injury and its effect on cluster of differentiation (CD) 14 and Toll-like receptor (TLR) 4 expression in lung tissue of anesthetized, ventilated rats. Twenty-four male Wistar rats were randomly divided into three groups of 8 rats each: control, LPS, and LPS+Prop. Lung injury was assayed via blood gas analysis and lung histology, and tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-1β (IL-1β) levels were determined in bronchoalveolar lavage fluid using ELISA. Real-time polymerase chain reaction was used to detect CD14 and TLR4 mRNA levels, and CD14 and TLR4 protein expression was determined by Western blot. The pathological scores were 1.2 ± 0.9, 3.3 ± 1.1, and 1.9 ± 1.0 for the control, LPS, and LPS+Prop groups, respectively, with statistically significant differences between control and LPS groups (P < 0.05) and between LPS and LPS+Prop groups (P < 0.05). The administration of LPS resulted in a significant increase in TNF-α and IL-1β levels, 7- and 3.5-fold, respectively (P < 0.05), while treatment with propofol partially blunted the secretion of both cytokines (P < 0.05). CD14 and TLR4 mRNA levels were increased in the LPS group (1.48 ± 0.05 and 1.26 ± 0.03, respectively) compared to the control group (1.00 ± 0.20 and 1.00 ± 0.02, respectively; P < 0.05), while propofol treatment blunted this effect (1.16 ± 0.05 and 1.12 ± 0.05, respectively; P < 0.05). Both CD14 and TLR4 protein levels were elevated in the LPS group compared to the control group (P < 0.05), while propofol treatment partially decreased the expression of CD14 and TLR4 protein versus LPS alone (P < 0.05). Our study indicates that propofol prevents lung injury, most likely by inhibition of CD14 and TLR4 expression.

IL-6 and TNF-α serum levels are associated with early death in community-acquired pneumonia patients

Community-acquired pneumonia (CAP) is amongst the leading causes of death worldwide. As inflammatory markers, cytokines can predict outcomes, if interpreted together with clinical data and scoring systems such as CURB-65, CRB, and Acute Physiology and Chronic Health Evaluation II (APACHE II). The aim of this study was to determine the impact of inflammatory biomarkers on the early mortality of hospitalized CAP patients. Twenty-seven CAP patients needing hospitalization were enrolled for the study and samples of interleukin-1 (IL-1) and interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor alpha (TNF-α), C-reactive protein (CRP), and homocystein were collected at the time of admission (day 1) as well as on the seventh day of the treatment. There was a significant reduction in the levels of IL-6 between the first and the second collections. Median IL-6 values decreased from 24 pg/mL (day 1) to 8 pg/mL (day 7) (P=0.016). The median levels of TNF-α were higher in patients: i) with acute kidney injury (AKI) (P=0.045), ii) requiring mechanical ventilation (P=0.040), iii) with short hospital stays (P=0.009), iv) admitted to the intensive care unit (ICU) (P=0.040), v) who died early (P=0.003), and vi) with worse CRB scores (P=0.013). In summary, IL-6 and TNF-α levels were associated with early mortality of CAP patients. Longer admission levels demonstrated greater likelihood of early death and overall mortality, necessity of mechanical ventilation, and AKI.

Mithramycin downregulates proinflammatory cytokine-induced matrix metalloproteinase gene expression in articular chondrocytes

Affiliation: Département de Médecine, Faculté de médecine, Université de Montréal & Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l'Université de Montréal (CHUM), Hôpital Notre-Dame du CHUM

Nanoparticules Chitosane-PEG-FA-ADN pour la thérapie génique non virale et application du gène de l’IL-1Ra dans un modèle expérimental d’arthrite rhumatoïde

La thérapie génique représente l'un des défis de la médecine des prochaines décennies dont la réussite dépend de la capacité d'acheminer l'ADN thérapeutique jusqu'à sa cible. Des structures non virales ont été envisagées, dont le chitosane, polymère cationique qui se combine facilement à l’ADN. Une fois le complexe formé, l’ADN est protégé des nucléases qui le dégradent. Le premier objectif de l'étude est de synthétiser et ensuite évaluer différentes nanoparticules de chitosane et choisir la mieux adaptée pour une efficacité de transfection sélective in vitro dans les cellules carcinomes épidermoïdes (KB). Le deuxième objectif de l'étude est d'examiner in vivo les effets protecteurs du gène de l'IL-1Ra (bloqueur naturel de la cytokine inflammatoire, l’Interleukine-1β) complexé aux nanoparticules de chitosane sélectionnées dans un modèle d'arthrite induite par un adjuvant (AIA) chez le rat. Les nanoparticules varient par le poids moléculaire du chitosane (5, 25 et 50 kDa), et la présence ou l’absence de l’acide folique (FA). Des mesures macroscopiques de l’inflammation seront évaluées ainsi que des mesures de concentrations de l’Interleukine-1β, Prostaglandine E2 et IL-1Ra humaine secrétés dans le sérum. Les nanoparticules Chitosane-ADN en présence de l’acide folique et avec du chitosane de poids moléculaire de 25 kDa, permettent une meilleure transfection in vitro. Les effets protecteurs des nanoparticules contenant le gène thérapeutique étaient évidents suite à la détection de l’IL-1Ra dans le sérum, la baisse d'expressions des facteurs inflammatoires, l’Interleukine-1 et la Prostaglandine-E2 ainsi que la diminution macroscopique de l’inflammation. Le but de cette étude est de développer notre méthode de thérapie génique non virale pour des applications cliniques pour traiter l’arthrite rhumatoïde et d’autres maladies humaines.

Évaluation de l'effet des antagonistes synthétiques du récepteur de chimiokine, CXCR4 sur CXCR7

Le récepteur de chimiokine CXCR7 a été récemment identifié comme liant la chimiokine SDF-1, anciennement considérée comme ligand exclusif du récepteur CXCR4. Ces deux récepteurs sont exprimés majoritairement dans les mêmes types cellulaires et, ainsi, la découverte de CXCR7 incite à réévaluer les effets respectifs de SDF-1 sur CXCR4. Étant donné son rôle dans le cancer, CXCR4 est une cible de choix pour le développement de molécules thérapeutiques. Également, CXCR7 semble être impliqué dans la croissance tumorale. AMD3100, un antagoniste «sélectif» pour CXCR4, est maintenant commercialisé. Cet antagoniste a été identifié comme liant lui aussi CXCR7. De plus, sur CXCR7, l’AMD3100 agit comme agoniste puisqu’il induit le recrutement de la β-arrestine, à l’opposé de son effet sur. En revanche, AMD3100 n’induit pas le recrutement de la β-arrestine à CXCR4. Basé sur ces résultats, il est nécessaire de revoir la sélectivité d’autres antagonistes synthétiques de CXCR4. À l’aide de la technique de BRET (Résonance d’un transfert d’énergie par bioluminescence), nos résultats montrent que le Tc14012, un autre antagoniste synthétique de CXCR4, et structurellement distinct de l’AMD3100, interagit avec CXCR7. Contrairement à CXCR4, les deux antagonistes de CXCR4 agissent comme agonistes sur CXCR7 en induisant le recrutement de la β-arrestine. Nos résultats suggèrent que l’organisation spatiale du corps du récepteur serait responsable de cet effet opposé. En conclusion, AMD3100 et Tc14012 ne sont pas sélectifs pour CXCR4, puisqu’ils interagissent avec CXCR7. Lors du développement de nouvelles molécules synthétiques ciblant CXCR4, il serait alors nécessaire d’en évaluer leur sélectivité, et leurs effets en les testant aussi sur CXCR7.

Rôle du récepteur REG/EXTL3 dans l’inflammation et son implication possible dans l’ostéoarthrose (OA)

L’ostéoarthrose (OA) est une maladie articulaire dont l’incidence augmente avec le vieillissement de la population. Elle se caractérise par une détérioration progressive du cartilage articulaire accompagnée du remodelage de l’os sous-chondral et du changement des tissus mous de l’articulation. La douleur et le dysfonctionnement de l’articulation affectée sont généralement attribués à l’inflammation et l’épanchement de la synovie. Plusieurs évidences indiquent que l’inflammation de la membrane synoviale contribue grandement à la pathogenèse de l’OA. En effet, la synthèse et l’expression des enzymes protéolytiques qui dégradent la matrice cartilagineuse sont régulées par de nombreuses cytokines retrouvées au sein de ce foyer inflammatoire. Deux d’entre elles, l’interleukine-1 beta (IL-1β) et le «tumor necrosis factor » alpha (TNF-α), jouent un rôle majeur dans le déclenchement de l’inflammation associée à l’OA. Ces cytokines pro-inflammatoires agissent notamment sur les synoviocytes et les chondrocytes en activant NF-κB qui, à son tour, active les gènes de cytokines. Cette boucle de régulation positive amplifie et perpétue la réponse inflammatoire. Récemment, il a été rapporté que l’activation de NF-κB par TNF-α peut être potentialisée par EXTL3, un récepteur transmembranaire ; mais le mécanisme sous-jacent de cet effet demeure inconnu. Toutefois, les niveaux important d’EXTL3 et de son ligand Reg1B chez les patients arthrosiques, laissent croire que ces protéines jouent un rôle dans le développement de l’OA. Notre objectif était d’étudier le mécanisme par lequel EXTL3 amplifie l’activation de NF-κB par TNF-α et d’examiner si ce phénomène se produit aussi avec l’IL-1β. Nous avons utilisé les cellules C28/I2, une lignée cellulaire de chondrocytes, comme modèle d’étude. Les transfections transitoires avec un vecteur d’expression, les techniques d’immunofluorescence (IF), d’immunoprécipitation (IP) et d’immunobuvardage de type Western (IB); ont été utilisées dans le cadre de diverses approches expérimentales. Les résultats obtenus par transfection ont révélé que la protéine EXTL3 potentialisait l’activation de NF-κB aussi bien par IL-1β que par TNF-α. Ce résultat signifie que la potentialisation de l’activité NF-κB par EXTL3 n’est pas spécifique à TNF-α. D’autre part, l’IP avec TNFRI et TRAF2 a révélé la présence d’EXTL3 dans le complexe TNF-α/TNFRI/TRAF2 qui se forme au niveau de la membrane plasmique. De plus, ceci a été confirmé in vivo par microscopie confocale montrant la co-localisation de TNFRI-TRAF2-EXTL3 dans la membrane nucléaire, suggérant ainsi la formation d’un complexe identique au niveau des membranes plasmique et nucléaires. Toutefois, la présence du ligand Reg1B et/ou de la glucosamine inhibait la formation de ce complexe au niveau de la membrane plasmique, tout comme ils abolissaient la potentialisation de l’activité NF-κB par EXTL3. Ces résultats suggèrent non seulement que le recrutement d’EXTL3 libre dans le complexe TNF-α/TNFR1 est requis pour amplifier l’activation de NF-κB par TNF-α, mais aussi la capacité du ligand Reg1B et de la glucosamine à moduler cette activation à travers la baisse ou l’inhibition de l’interaction EXTL3-TNFR1. Les données de cette étude constituent une avancée majeure dans la compréhension des événements moléculaires qui contrôlent l’activation de NF-κB par les cytokines pro-inflammatoires. Ces résultats pourraient conduire au développement de nouvelles approches thérapeutiques pour le traitement de l’inflammation associée à l’OA et impliquant une activation incessante de NF-κB.

Effet d’une supplémentation en vitamine E alimentaire sur l’inflammation et la douleur chez le chien avec arthrose

La vitamine E (VE) est parfois préconisée pour le traitement de l’arthrose chez le chien, par contre aucune étude n’a documenté cette efficacité. L’objectif de cette étude était de déterminer l’effet d’une forte dose de VE alimentaire sur l’inflammation et la douleur arthrosique chez le chien. Deux groupes de chiens avec arthrose provoquée par section du ligament croisé crânial du membre postérieur droit ; un groupe contrôle (n=8) et un groupe supplémenté avec la VE (n=7), ont été suivis selon un design parallèle, randomisé et en aveugle. La supplémentation a été commencée 1 jour après la chirurgie avec une dose de 400 UI/animal/jour par voie orale pendant 56 jours. Les évaluations objectives (activité électrodermique, EDA) et subjectives (VAS, NRS) de la douleur ont été faites avant la chirurgie J0, à J28 et à J55 après chirurgie. La détermination de la concentration synoviale des marqueurs de l’inflammation (IL-1β, PGE2 et NOx) et l’étude lésionnelle ont été faites après l’euthanasie à J56. Une comparaison unilatérale avec un seuil alpha de 10% a été réalisée. Les concentrations synoviales de PGE2 et de NOx étaient faibles chez le groupe supplémenté en VE par rapport au contrôle (P=0,03 et P<0,0001 respectivement). Les valeurs de VAS, NRS et EDA ont montré une tendance constante à l’amélioration de la douleur dans le groupe traité, avec des résultats significatifs obtenus pour VAS à J55 et pour EDA à J28 (P ajusté = 0,07 dans les deux cas). L’analyse histologique du cartilage articulaire a montré une réduction significative des scores lésionnels dans le groupe traité. C’est la première fois qu’une étude menée chez le chien avec arthrose, a montré qu’une forte dose en VE alimentaire permet de réduire les marqueurs de l’inflammation articulaire, les lésions histologiques cartilagineuses et permet aussi d’améliorer les signes de la douleur associe à l’arthrose.

Rôle de la voie PGD2/L-PGDS dans la physiopathologie de l’arthrose

L’arthrose (OA) est la maladie articulaire la plus répandue dans le monde faisant l’objet de nombreux travaux de recherche en raison de son lourd impact socioéconomique. Plusieurs travaux dans ce domaine ont pour objectif de déterminer les mécanismes moléculaires impliqués dans sa physiopathologie. Plusieurs travaux ont appuyés l’implication de la prostaglandine (E2) PGE2 dans sa physiopathologie, contrairement à la prostaglandine (D2) (PGD2) dont le rôle reste à déterminer. C’est pourquoi, nous nous sommes penchés dans cette thèse à l’étude de cette dernière molécule. Dans la première partie de nos travaux, nous avons montré que la PGD2 diminue au niveau du cartilage articulaire et au niveau niveau des explants de cartilage humains, la production des métalloprotéases-1(MMP-1) et MMP-13 induites par (Interleukine-1β) l’IL-1β. Cette diminution de la production protéique est accompagnée d’une diminution de l’expression au niveau de l’ARNm, et d’une diminution de l’activité du promoteur de MMP-1 et MMP-13. Cet effet est exercé via le récepteur D prostanoïde (DP1), bien que le Chemoattractant receptor expressed on Th2 cells (CRTH2) soit également exprimé chez les chondrocytes humains, mais ne semble pas être impliqué dans l’effet observé. Cette action inhibitrice se fait via la voie DP1/AMPc/protéine kinase A (AMPc/PKA). Dans la suite de nos travaux, nous avons montré pour la première fois l’expression des prostaglandines D-synthases responsables de la biosynthèse de la PGD2 au niveau des chondrocytes humains par immunohistochimie, avec des niveaux d’expression de l’ARNm plus élevés de la L-PGDS au niveau du cartilage OA comparativement au cartilage normal. L’IL-1β pourrait être responsable de cette augmentation via l’activation de la voie JNK et p38 MAPK, ainsi que par la voie NF-κB. L’ensemble de ces données indiquent que la modulation des niveaux de la PGD2 au niveau de l’articulation pourrait être pourvue d’un important potentiel thérapeutique. La L-PGDS pour sa part semble avoir un rôle important dans la physiopathologie de l’OA.

The inflammatory role of angiogenic growth factors : a neutrophil perspective

De par sa présence dans tous les vaisseaux sanguins, l'endothélium joue un rôle clef dans le processus d’hémostase, tant par sa libération de facteurs anticoagulants que par ses changements protéiques qui permettent à l’organisme de déclencher la réparation tissulaire. La fonction anticoagulante de l’endothélium peut être mise en défaut en cas d’atteinte de son intégrité, entrainant la formation de thrombus, le rejet précoce de greffes ou encore l’induction de l’athérosclérose. L’intégrité de l’endothélium est donc capitale pour la prévention de nombreuses maladies cardiovasculaires. Chez l’adulte, les cellules endothéliales (CE), normalement quiescentes, sont rapidement activées en cas d’hypoxie ou d’inflammation, leur permettant ainsi d’amorcer le processus angiogénique comme suit: Tout d’abord, l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire permet l’extravasation des protéines plasmatiques. Ensuite, la dégradation de la lame basale par des métalloprotéases permet aux CE de se détacher, de proliférer, de migrer et de s’organiser pour former l’ébauche du futur vaisseau. La dernière étape consiste en la maturation du vaisseau, c’est-à-dire son recouvrement par des cellules murales, telles que les cellules musculaires lisses et les péricytes. Ces processus sont régulés par de nombreux facteurs angiogéniques tels que les membres de la famille Notch, du vascular endothelial growth factor (VEGF), du fibroblast growth factor (FGF), des angiopoïétines, et des matrix metalloproteases (MMP). L’angiogenèse pathologique, soit une insuffisance ou un excès de vascularisation, est impliquée dans les blessures chroniques, les accidents cardiovasculaires, les pathologies coronariennes artérielles, les pathologies tumorales, l’arthrite rhumatoïde, la rétinopathie diabétique, l’athérosclérose, le psoriasis et l’asthme. Ces pathologies sont souvent issues d’une dérégulation de l’activité endothéliale, fréquemment observée conjointement à l’expression continue de molécules d’adhésion leucocytaires, à l’augmentation de la perméabilité vasculaire, et aux anomalies de la vasoréactivité. L’activation non-contrôlée de l’endothélium entraîne ainsi une inflammation chronique et la formation de structures vasculaires anarchiques. Les premiers leucocytes à répondre à l’appel inflammatoire sont les neutrophiles. Equippées d’une panoplie de produits antibactériens puissants mais aussi nocifs pour les tissus qui les entourent, ces cellules polylobées participent à chaque étape du processus inflammatoire, depuis l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire jusqu’à la résolution. En effet, grâce à leurs récepteurs, les neutrophiles détectent et interprètent les signaux biochimiques présents dans la circulation et à la surface de l’endothélium, et libèrent aussi leurs propres médiateurs tels le VEGF, les MMP, et l’interleukine-8 (IL-8), dont les effets sont à la fois paracrines et autocrines. Existent-ils d’autres modulateurs typiques de la fonction endothéliale capables d’influencer le comportement des neutrophiles? En effet, notre laboratoire a démontré que chez l’humain, une stimulation directe aux angiopoïétines incitait les neutrophiles à adhérer aux CE, à migrer, à synthétiser et à relâcher l’IL-8, voire même à vivre plus longtemps. La présence du récepteur des angiopoïétines, Tie2, à la surface des neutrophiles laisse présager que la famille possèderait d’autres fonctions leucocytaires encore non-identifiées. Par ailleurs, dans un modèle classique de l’angiogenèse in vivo (matrigel), nous avons observé que sous l’effet du FGF1 et 2, les ébauches des nouveaux vaisseaux étaient parfois accompagnées d’une infiltration de cellules granulocytaires. Ainsi, en partant de ces observations, l’objectif de nos études (présentées ci-après) était d’approfondir nos connaissances sur la relation entre neutrophiles et facteurs angiogéniques, notamment les FGF et les angiopoïétines. Par tests in vitro, nous avons confirmé que les neutrophiles humains exprimaient plusieurs récepteurs du FGF (FGFR1-4) d’une façon hétérogène, et qu’ils migraient vers un gradient des ligands FGF1 et 2. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux voies de signalisation inflammatoires activées par les ligands FGF1, FGF2, Ang1 et Ang2. Grâce à une stratégie génique ciblant 84 gènes inflammatoires, nous avons identifié plusieurs cibles d’intérêt touchées par Ang1, dont certains membres de la famille de l’IL-1, alors qu’aucun des gènes testés n’avait changé de façon significative sous l’effet des FGF ou d’Ang2. Suite à des cinétiques approfondies, nous avons démontré qu’Ang1 stimulait la transcription de l’ARN messager de l’IL-1β, et augmentait simultanément la quantité de protéine immature (pro-IL-1β; inactive) et clivée (IL-1β « mature »; active). En parallèle, Ang1 augmentait la sécrétion de l’antagoniste naturel de l’IL-1β, l’IL-1RA, sans pour autant stimuler la relâche de l’IL-1β. A l’instar des endotoxines bactériennes dont les effets liés à l’IL-1 dépendaient de la kinase p38, ceux d’Ang1 découlaient presque entièrement des voies de signalisation du p42/44.

Strategies for revascularizing the ischemic retina

Les rétinopathies ischémiques (RI) sont la cause majeure de cécité chez les personnes âgées de moins de 65 ans. Il existe deux types de RIs soit la rétinopathie du prématuré (ROP) ainsi que la rétinopathie diabétique (RD). Les RIs sont décrites en deux phases soit la phase de vasooblitération, marquée par une perte importante de vaisseaux sanguins, et une phase de néovascularisation secondaire à lʼischémie menant à une croissance pathologique de vaisseaux. Cette seconde phase peut générer des complications cliniques telles quʼun oedème dans lʼhumeur vitré ainsi que le détachement de la rétine chez les patients déjà atteints dʼune RI. Les traitements approuvés pour les RIs visent à réduire la formation des vaisseaux pathologiques ou lʼoedème; mais ceux-ci malheureusement ne règlent pas les problèmes sous-jacents tels que la perte vasculaire et lʼischémie. La rétine est un tissu hautement vascularisé qui contribue à lʼirrigation et à lʼhoméostasie des neurones. Lʼinteraction neurovasculaire, comprenant de neurones, vaisseaux et cellules gliales, contribue au maintien de cette homéostasie. Durant le développement, les neurones et les cellules gliales jouent un rôle important dans la vascularisation de la rétine en sécrétant des facteurs qui stimulent l'angiogenèse. Cependant, nos connaissances sur lʼinteraction neurovasculaire dans les RIs sont limitées. En identifiant les interactions importantes entre les cellules composant cette unité neurovasculaire dans la rétine, nous pourrons viser des cibles qui engendreront une revascularisation seine afin de diminuer les signes pathologiques chez les patients atteints dʼune RI. Les travaux présentés dans cette thèse visent à mieux expliquer cette interaction neurovasculaire en soulignant des concepts importants propres aux RIs. En utilisant un modèle de rétinopathie induite par lʼoxygène chez la souris, qui reproduit les caractéristiques importantes de la ROP (et en certaines instances, la RD), nous identifions quelques molécules clés jouant un rôle significatif dans les RIs soit la sémaphorine 3A (sema3A), lʼIL-1β, ainsi que le récepteur PAR2. Nos résultats démontrent que Sema3A, sécrétée par les cellules ganglionnaires rétiniennes (CGRs) durant une ischémie, empêche la revascularisation normale et que cette expression est induite par lʼIL-1β provenant des microglies activées. En bloquant Sema3A directement ou via lʼinhibition de lʼIL- 1β, nous remarquons une revascularisation seine ainsi quʼune diminution importante des vaisseaux pathologiques. Cela nous indique que Sema3A est impliquée dans la guidance vasculaire et quʼelle contribue à la pathogenèse des RIs. Lʼactivation de façon exogène de PAR2, identifié aussi comme régulateur du récepteur de lʼIL-1β (IL- 1RI) sur les CGRs, se traduit par une diminution séquentielle de lʼIL-1RI et de Sema3A ce qui mène également à une revascularisation seine. En conclusion, ces travaux soulignent lʼimportance de lʼinteraction neurovasculaire ainsi que la guidance vasculaire dans les RIs. Ils renforcent lʼimportance de la communication entre neurone, vaisseau et microglie dans la pathogenèse des RIs. Finalement, nous identifions quelques molécules clés qui pourront servir comme cibles afin de lutter contre lʼischémie qui cause des problèmes vasculaires chez les patients atteints dʼune RI.