Insight in protein S deficiency from mouse models

Protein S (ProS) is an important negative regulator of blood coagulation. Its physiological importance is evident in purpura fulminans and other life-threatening thrombotic disorders typical of ProS deficient patients. Our previous characterization of ProS deficiency in mouse models has shown similarities with the human phenotypes: heterozygous ProS-deficient mice (Pros+/-) had increased thrombotic risk whereas homozygous deficiency in ProS (Pros-/-) was incompatible with life (Blood 2009; 114:2307-2314). In tissues, ProS exerts cellular functions by binding to and activating tyrosine kinase receptors of the Tyro3 family (TAM) on the cell surface.To extend the analysis of coagulation defects beyond the Pros-/- phenotype and add new insights into the sites of synthesis ProS and its action, we generated mice with inactivated ProS in hepatocytes (Proslox/loxAlbCre+) as well as in endothelial and hematopoietic cells (Proslox/loxTie2Cre+). Both models resulted in significant reduction of circulating ProS levels and in a remarkable increased thrombotic risk in vivo. In a model of tissue factor (TF)-induced venous thromboembolism (VTE), only 17% of Proslox/loxAlbCre+ mice (n=12) and only 13% of Proslox/loxTie2Cre+ mice (n=14) survived, compared with 86% of Proslox/lox mice (n=14; P<0.001).To mimic a severe acquired ProS deficiency, ProS gene was inactivated at the adult stage using the polyI:C-inducible Mx1-Cre system (Proslox/loxMx1Cre+). Ten days after polyI:C treatment, Proslox/loxMx1Cre+ mice developed disseminated intravascular coagulation with extensive lung and liver thrombosis.It is worth noting that no skin lesions compatible with purpura fulminans were observed in any of the above-described models of partial ProS deficiency. In order to shed light on the pathogenesis of purpura fulminans, we exposed the different ProS-deficient mice to warfarin (0.2 mg/day). We observed that Pros+/-, Proslox/loxAlbCre+ and Proslox/loxTie2Cre+ mice developed retiform purpura (characterized by erythematous and necrotic lesions of the genital region and extremities) and died after 3 to 5 days after the first warfarin administration.In human, ProS is also synthesized by megakaryocytes and hence stored at high concentrations in circulating platelets (pProS). The role of pProS has been investigated by generating megakaryocyte ProS-deficient model using the PF4 promoter as Cre driver (Proslox/loxPf4Cre+). In the TF-induced VTE model, Proslox/loxPf4Cre+ (n=15) mice showed a significant increased risk of thrombosis compared to Proslox/lox controls (n=14; survival rate 47% and 86%, respectively; P<0.05). Furthermore, preliminary results suggest survival to be associated with higher circulating ProS levels. In order to evaluate the potential role of pProS in thrombus formation, we investigated the thrombotic response to intravenous injection of collagen-epinephrine in vivo and platelet function in vitro. Both in vivo and in vitro experiments showed similar results between Proslox/loxPf4Cre+ and Proslox/lox, indicating that platelet reactivity was not influenced by the absence of pProS. These data suggest that pProS is delivered at the site of thrombosis to inhibit thrombin generation.We further investigated the ability of ProS to function as a ligand of TAM receptors, by using homozygous and heterozygous deficient mice for both the TAM ligands ProS and Gas6. Gas6-/-Pros-/- mice died in utero and showed comparable dramatic bleeding and thrombotic phenotype as described for Pros-/- embryos.In conclusion, like complete ProS deficiency, double deficiency in ProS and Gas6 was lethal, whereas partial ProS deficiency was not. Mice partially deficient in ProS displayed a prothrombotic phenotype, including those with only deficiency in pProS. Purpura fulminans did not occur spontaneously in mice with partial Pros deficiency but developed upon warfarin administration.Thus, the use of different mice models of ProS deficiency can be instrumental in the study of its highly variable thrombotic phenotype and in the investigation of additional roles of ProS in inflammation and autoimmunity through TAM signaling.

Incorporation and washout of n-3 PUFA after high dose intravenous and oral supplementation in healthy volunteers.

BACKGROUND & AIMS: Although the physiological effects of n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3PUFA) are generally thought to require several weeks of exposure to allow their incorporation into plasma membranes, intravenous (IV) n-3PUFA attenuate the cardiovascular and neuroendocrine response to stress within 3 h. Whether oral n-3 PUFA exert similar early effects remains unknown. OBJECTIVE: To assess whether acute IV or short term oral n-3PUFA administration reproduces the metabolic effects of long term oral supplements during exercise, and how it relates to their incorporation into platelets and red blood cells (RBC) membranes. DESIGN: Prospective single center open label study in 8 healthy subjects receiving a 3-h infusion of 0.6 g/kg body weight n-3PUFA emulsion, followed one week later by an oral administration of 0.6 g/kg over 3 consecutive days. Maximal power output (cycling exercise), maximal heart rate (HR), blood lactate at exhaustion, and platelet function were measured at baseline and after IV or 3-day oral supplementation; platelet and RBC membrane composition were assessed until 15 days after n-3PUFA administration. RESULTS: Both IV and oral n-3PUFA significantly decreased maximal HR (-6% and -5%), maximal power output (-10%) and peak blood lactate (-47% and -52%) Platelet function tests were unchanged. The EPA and DHA membrane contents of RBC and platelets increased significantly, but only to 1.7-1.9% of fatty acid content. CONCLUSION: The cardiovascular and metabolic effects of n-3 PUFA during exercise occur already within 1-3 days of exposure, and may be unrelated to changes in membranes composition. Effects occur within hours of administration and are unrelated to lipid membrane composition. Trial registered at clinicaltrials.gov as NCT00516178.

The action of red wine and purple grape juice on vascular reactivity is independent of plasma lipids in hypercholesterolemic patients

Although red wine (RW) reduces cardiovascular risk, the mechanisms underlying the effect have not been identified. Correction of endothelial dysfunction by RW flavonoids could be one mechanism. We measured brachial artery reactivity by high-resolution ultrasonography, plasma lipids, glucose, adhesion molecules (ICAM-1 and VCAM), and platelet function in 16 hypercholesterolemic individuals (8 men and 8 women; mean age 51.6 ± 8.1 years) without other risk factors. Twenty-four normal subjects were used as controls for vascular reactivity. Subjects randomly received RW, 250 ml/day, or purple grape juice (GJ), 500 ml/day, for 14 days with an equal wash-out period. At baseline, all 16 subjects were hypercholesterolemic (mean LDL = 181.0 ± 28.7 mg/dl) but HDL, triglycerides, glucose, adhesion molecules, and platelet function were within normal limits. Brachial artery flow-mediated dilation was significantly decreased compared to controls (9.0 ± 7.1 vs 12.1 ± 4.5%; P < 0.05) and increased with both GJ (10.1 ± 7.1 before vs 16.9 ± 6.7% after: P < 0.05) and RW (10.1 ± 6.4 before vs 15.6 ± 4.6% after; P < 0.05). RW, but not GJ, also significantly increased endothelium-independent vasodilation (17.0 ± 8.6 before vs 23.0 ± 12.0% after; P < 0.01). GJ reduced ICAM-1 but not VCAM and RW had no effect on either molecule. No significant alterations were observed in plasma lipids, glucose or platelet aggregability with RW or GJ. Both RW and GJ similarly improved flow-mediated dilation, but RW also enhanced endothelium-independent vasodilation in hypercholesterolemic patients despite the increased plasma cholesterol. Thus, we conclude that GJ may protect against coronary artery disease without the additional negative effects of alcohol despite the gender.

Nouveaux paramètres d'exploration de la fonction plaquettaire en clinique : thrombose tardive, profilage micro-membranaire et détection de sous-populations cellulaires

Les plaquettes sanguines sont les principaux acteurs de l’hémostase primaire et de la thrombose, deux éléments majeurs de la physiopathologie vasculaire. Plusieurs médicaments régulent les fonctions plaquettaires mais peu de tests sont validés pour suivre leur efficacité en fonction de l’évolution clinique des patients. Mon doctorat a eu pour but de développer de nouvelles approches d’évaluation de la fonction plaquettaire. Deux essais cliniques réalisés sur des patients atteints de syndrome coronarien stable ont constitué la première partie de mon doctorat. La première étude met en évidence la nécessité d'une standardisation des tests biologiques pour la détection de patients répondant moins au clopidogrel, un inhibiteur du récepteur plaquettaire de l'ADP P2Y12. L’étude suivante montre le potentiel thérapeutique, chez ces patients, de l’inhibition conjointe de P2Y12 et du second récepteur plaquettaire de l'ADP P2Y1, sur la fonction plaquettaire. De plus, le suivi en temps réel par vidéomiscroscopie a permis de distinguer des effets précoces et tardifs des antiplaquettaires sur la formation du thrombus en chambre de perfusion. La seconde partie de mon doctorat concerne les microdomaines membranaires de type « lipid rafts » qui tiennent une place fondamentale dans les fonctions cellulaires et plaquettaires. Ainsi plusieurs récepteurs dépendent de ces microdomaines, régulant la fonction plaquettaire et les effets des médicaments antiplaquettaires. Cependant, les techniques d’étude de ces microdomaines sont complexes et peu adaptées aux études cliniques. Profitant de nouvelles sondes fluorescentes sensibles au niveau d’ordre liquide membranaire (OLM), nous avons développé une méthode de mesure de l’OLM par cytométrie de flux spectrale. Grâce à cette approche, nous avons montré que l’activation plaquettaire diminue l’OLM alors qu’il est augmenté chez des patients traités par un inhibiteur de la synthèse du cholestérol ou par le clopidogrel. Nous avons également mis en évidence, en condition de forces de cisaillement élevées correspondant à celles retrouvées au niveau de sténoses artérielles, une sous-population plaquettaire présentant un OLM plus bas. Le passage dans le domaine clinique de ces approches fondamentales qui privilégient l’étude dynamique des plaquettes pourrait permettre d’améliorer le diagnostique et le suivi de traitement de pathologies cardiovasculaires.

Évaluation de l’utilité des technologies destinées à l’évaluation de la résistance physiologique aux antiplaquettaires en laboratoire.

Introduction : L’effet biologique variable de l’aspirine a été attribué à un état de résistance pharmacologique. L’incidence de cette « résistance » varie selon la population ou la technologie étudiée. Méthodes : Nous avons déterminé la performance de 5 techniques évaluant l’effet de l’aspirine chez des sujets sains, non fumeurs et ne prenant aucune médication pouvant interférer avec la fonction plaquettaire. Des spécimens de sang et d’urine ont été obtenus avant et après 8-10 jours de prise de 80 mg d’aspirine. Résultats: Chez 45 sujets de 19-59 ans, la sensibilité (SE), la spécificité (SP), et la valeur optimale de coupure (CO) pour détecter l’effet de l’aspirine sont : agrégométrie par transmission optique induite avec 1,6 mM d’acide arachidonique (ATO-AA) - SE 100%, SP 95,9%, CO 20%; ATO-ADP 10 μM - SE 84,4%, SP 77,7%, CO 70%; VerifyNow® Aspirin - SE 100%, SP 95,6%, CO 550 ARU; agrégation en tube - SE 82,2%, SP 86,7%, CO 55%; TEG® - SE 82,9%, SP 75,8%, CO 90%; et le dosage de 11-dehydrothromboxane B2 urinaire - SE 62,2%, SP 82,2%, CO 60 pg/ml. Conclusions: La résistance à l’aspirine chez les sujets sains définie par ATO-AA et VerifyNow® Aspirin est rare. Puisque les autres techniques étudiées discriminent de façon sous optimale l’effet de l’aspirine, leur utilité dans la définition de la résistance pharmacologique à l’aspirine semble marginale. Ces résultats suggèrent qu’une proportion de la variabilité de l’incidence rapportée de “résistance à l’aspirine” est artefactuelle et reliée aux limitations technologiques de certaines analyses.

Rôle des Cellules Endothéliales Progénitrices dans la Régulation de la Fonction Plaquettaire

Les Cellules Endothéliales Progénitrices ("Endothelial Progenitor Cells", EPCs) sont des précurseurs endothéliaux qui jouent un rôle émergeant en biologie vasculaire. Les EPCs ont été localisées dans le cordon ombilical, la moelle osseuse, le sang périphérique et dans certains tissus régénérateurs. Les interactions des EPCs avec les cellules sanguines et vasculaires peuvent largement influencer leurs propriétés biologiques et dicter leur fonctionnement pendant la réparation endothéliale. Plus spécifiquement, les interactions des EPCs avec les plaquettes circulantes induisent leur migration, leur recrutement et leur différentiation en cellules endothéliales aux sites de lésions vasculaires. Cependant, l’impact d’une telle interaction sur la fonction plaquettaire n’a pas été recherché. Le but de mon projet était de :1) générer des EPCs à partir des cellules mononucléaires du sang humain périphérique ("Peripheral Blood Mononuclear Cells", PBMCs); 2) étudier les interactions adhésives entre les EPCs et les plaquettes; 3) déterminer leur impact sur la fonction plaquettaire et la formation du thrombus et 4) décrire le mécanisme d’action des EPCs sur les plaquettes et le thrombus. Mises en culture sur une surface de fibronectine dans un milieu conditionné, les PBMCs fraîchement isolées possédaient une morphologie ronde et une petite taille. Après cinq jours, les PBMCs adhérentes donnaient naissance à des colonies, puis formaient une monocouche de cellules aplaties caractéristiques des EPCs après dix jours de culture. Les EPCs différenciées étaient positives pour l’Ulex-lectine et l’Acétyle des lipoprotéines de faible densité ("Acetylated Low Density Lipoprotein", Ac-LDL), exprimaient les marqueurs progéniteurs (CD34, P-sélectine, VEGFR2, vWF et VE-Cadhérine) tandis que les marqueurs leucocytaires (CD14, PSGL-1 et L-sélectine) étaient absents. Ces EPCs interagissaient avec les plaquettes activées par un mécanisme dépendant de la P-sélectine plaquettaire, inhibaient l’activation et l’agrégation plaquettaire et réduisaient significativement l’adhésion plaquettaire, principalement par l’action de prostacycline (PGI2). En fait, ceci était associé avec une augmentation de l’expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2) et du monoxyde d’azote (NO) synthéthase inductible (iNOS). Toutefois, les effets inhibiteurs des EPCs sur la fonction plaquettaire ont été renversés par une inhibition de la COX et non pas du NO. Bien que les EPCs fussent en mesure de lier les plaquettes via la P-sélectine, leurs effets prédominants étaient médiés essentiellement par une sécrétion paracrine, impliquant la PGI2. Néanmoins, un rapprochement étroit ou un bref contact entre les EPCs et les plaquettes était requis pour que cette fonction soit complètement réalisée. D’ailleurs, cet aspect a été investigué chez des souris déficientes en P-sélectine (P-sel-/-) et chez leurs congénères de phénotype sauvage (Wild Type, WT). Chez les souris WT, les EPCs inhibaient l’agrégation plaquettaire dans le sang complet de manière concentration-dépendante alors que dans les souris P-sel-/-, l’action des EPCs n’avait pas d’effet significatif. De plus, en utilisant un modèle murin de thrombose artérielle, nous avons démontré que l’infusion systémique des EPCs altéraient la formation du thrombus et réduisaient significativement sa masse chez les souris WT, mais non pas chez les souris P-sel-/-. En outre, le nombre des EPCs incorporées au niveau du thrombus et de la paroi vasculaire était visiblement réduit chez les P-sel-/- par rapport aux souris WT. Dans cette étude, nous sommes parvenus à différentier adéquatement des EPCs à partir des PBMCs, nous avons étudié les interactions adhésives entre les EPCs et les plaquettes, et nous avons décrit leur impact sur la fonction plaquettaire et la formation du thrombus. De plus, nous avons identifié la PGI2 comme étant le principal facteur soluble sécrété par les EPCs en culture et responsable de leurs effets inhibiteurs sur l’activation, l’adhésion et l’agrégation plaquettaire in vitro. De surcroît, nous avons élucidé le mécanisme d’action des EPCs sur l’agrégation plaquettaire et la formation du thrombus, in vivo, et nous avons souligné le rôle de la P-sélectine plaquettaire dans ce processus. Ces résultats ajoutent de nouvelles connaissances sur la biologie des EPCs et définissent leur rôle potentiel dans la régulation de la fonction plaquettaire et la thrombogenèse.

Étude de l’effet des médicaments antiplaquettaires sur la fonction plaquettaire : de la variabilité de réponse à l’effet rebond

En inhibant la formation de caillots dans le sang, les médicaments antiplaquettaires diminuent de façon importante le risque d’événements ischémiques aigus. Cependant, une sous-population de patients souffrant de maladie coronarienne présente une inhibition inadéquate de la fonction plaquettaire malgré la prise quotidienne d’acide acétylsalicylique (AAS). Le premier volet de cette thèse démontre qu’une régénération plaquettaire accélérée pourrait expliquer en partie la variabilité dans la persistance de l’effet antiplaquettaire de l’AAS chez certains sujets souffrant de maladie coronarienne. Ces données suggèrent qu’une augmentation de la fréquence d’administration d’AAS d’une à deux fois par jour pourrait être bénéfique chez ces sujets. Des méta-analyses ont suggéré qu’une réponse plaquettaire inadéquate à l’AAS pourrait augmenter le risque d’événements ischémiques récurrents. La nature rétrospective de ces analyses ne permet pas d’établir la causalité. Dans le deuxième volet de cette thèse, les résultats d’une étude prospective visant à comparer la pertinence clinique de 6 tests de fonction plaquettaire fréquemment utilisés pour évaluer la réponse plaquettaire à l’AAS est présentée. Les résultats démontrent qu’aucun des tests de fonction plaquettaire couramment employés ne prédit la survenue d’événements ischémiques aigus chez des patients souffrant de maladie coronarienne stable. Toutefois, la cessation de la prise d’AAS est un prédicteur important d’événements thrombotiques. La cessation de médicaments antiplaquettaires a souvent été associée à la survenue d’événements thrombotiques dans les jours suivant l’interruption. À savoir si la survenue de ces événements est attribuable uniquement au retrait d’un médicament protecteur ou plutôt à une sensibilisation plaquettaire, constitue un débat d’actualité. Dans le troisième volet de cette thèse, des données sont présentées démontrant que la cessation de clopidogrel après la période recommandée par les lignes directrices actuelles provoque une sensibilisation des plaquettes nouvellement formées aux stimuli plaquettaires physiologiques. Ces résultats encouragent la recherche sur différentes modalités pour atténuer le risque thrombotique accru chez ces patients souffrant de maladie coronarienne. En conclusion, cet ouvrage présente des études visant à identifier les sous-populations de patients qui sont plus à risque de complications cardiovasculaires récurrentes. Dans ce contexte, la personnalisation de traitement est une avenue thérapeutique prometteuse, où chaque patient pourra recevoir un traitement ciblé en fonction de ses besoins et de ses contre-indications. Ce changement de paradigme d’une thérapie empirique issue d’études de grande envergure sur des données populationnelles à une thérapie ajustée aux besoins individuels représente un vaste champ de recherche, où la majorité des découvertes sont à faire.

Rôle de l'axe CD40/CD40L dans la régulation de la fonction paquettaire

Le CD40 ligand (CD40L) est une molécule inflammatoire appartenant à la famille du Facteur de Nécrose Tumorale ("Tumor Necrosis Factor", TNF), originalement identifié au niveau des cellules immunitaires. L’interaction du CD40L avec son récepteur de haute affinité présent sur les cellules B, le CD40, est d’une importance cruciale à la production d’immunoglobulines lors de la réponse immunitaire. Aujourd’hui, nous savons que ces deux molécules qui constituent l’axe CD40/CD40L sont aussi exprimées au niveau des cellules du système vasculaire et occupent une place importante dans une variété de réactions inflammatoires, de sorte que le CD40L est présentement reconnu comme une molécule thrombo-inflammatoire prédictive des évènements cardiovasculaires. Les plaquettes sont la principale source du CD40L soluble ("soluble CD40L", sCD40L) plasmatique et il fut démontré être impliqué dans l’activation plaquettaire, malgré que son impact exact sur la fonction plaquettaire et les mécanismes sous-jacents demeurent inconnus. Ainsi, le but de ce projet était de déterminer l’impact du sCD40L sur la fonction plaquettaire et d’élucider les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents. Les objectifs spécifiques étaient : 1) d’évaluer l’impact du sCD40L sur l’activation et l’agrégation plaquettaire in vitro; 2) de déterminer le récepteur cible (CD40 ou autre) impliqué dans ces effets; 3) de décortiquer les voies signalétiques intracellulaires et moléculaires induites par le sCD40L, impliquant la participation potentielle de la famille du facteur associé du récepteur du TNF ("Tumor Necrosis Factor Receptor Associated Factor", TRAF) et 4) d’analyser l’effet du sCD40L sur la formation du thrombus in vivo. Le sCD40L augmente fortement l’activation et l’agrégation plaquettaire induite par de faibles doses d’agonistes. Les plaquettes humaines traitées avec une forme mutante du sCD40L qui n’interagit pas avec le CD40 et les plaquettes de souris CD40 déficientes (CD40-/-) ne furent pas en mesure d’induire ces effets. De plus, nous démontrons la présence de plusieurs membres de la famille des TRAFs dans les plaquettes, parmi lesquels seulement TRAF-2 interagit avec le CD40 suite à la stimulation par le sCD40L. Le sCD40L agit sur les plaquettes au repos par l’entremise de la protéine Rac1 et de sa cible en aval, soit la protéine kinase activatrice du mitogène p38 ("Mitogen Activating Protein Kinase", MAPK). Ceci mène ultimement au changement de forme plaquettaire et à la polymérisation de l’actine. Par ailleurs, il est intéressant de noter que les souris CD40-/- démontrent un défaut significatif de l’agrégation plaquettaire en réponse au collagène, ce qui souligne l’importance du CD40 dans les interactions plaquettes-plaquettes. Dans un deuxième temps, le sCD40L amplifie l’agrégation plaquettaire en sang complet, accélère les temps de thrombose in vitro mesurés à l’aide du système PFA-100 et augmente l’adhésion plaquettaire au collagène sous condition de flux, le tout par l’entremise du CD40. Finalement, dans un modèle de thrombose artérielle murin, l’infusion du sCD40L exacerbe la formation du thrombus chez les souris du type sauvage ("Wild Type", WT), mais non chez les souris CD40-/-. Ceci fut en plus associé à une augmentation significative du nombre de leucocytes au sein du thrombus des souris WT traitées à l’aide du sCD40L, tel que démontré par marquage immuno-histologique anti-CD45 et par quantification des coupes artérielles par microscopie optique. En résumé, ce projet identifie une nouvelle voie signalétique, TRAF-2/Rac1/p38 MAPK, en réponse au sCD40L et démontre ses effets sur l’activation et l’agrégation plaquettaire. De manière encore plus importante, nous démontrons pour la première fois la présence d’une corrélation positive entre les niveaux circulants du sCD40L et la thrombose artérielle, tout en soulignant l’importance du CD40 dans ce processus. Ainsi, le sCD40L constitue un activateur important des plaquettes, les prédisposant à une thrombose exacerbée en réponse au dommage vasculaire. Ces résultats peuvent expliquer le lien étroit qui existe entre les niveaux circulants du sCD40L et l’incidence des maladies cardiovasculaires.

L’expression des cyclo-oxygénases et des oxydes nitriques synthases avec les protéines adaptatrices TRAFs dans les cellules progénitrices endothéliales

L’interaction du CD40L plaquettaire avec le CD40 exprimé par les mono-lymphocytaires, dont les cellules progénitrices endothéliales (EPCs), médie l’hémostase. Deux sous-types d’EPCs induisent la réparation vasculaire : les early outgrowth cells (EOCs) et les endothelial colony forming cells (ECFCs). Les EOCs expriment des protéines adaptatrices s’associant aux récepteurs du facteur de nécrose tumorale (TRAFs) nécessaires à la signalisation du CD40. L’association des TRAFs au CD40 contribuerait à la fonction antiplaquettaire d’EOCs prétraitées au CD40L, via la libération de prostacycline (PGI2) ou d'oxyde nitrique (NO). Toutefois, la contribution des TRAFs des ECFCs dans la libération de PGI2 et de NO via la régulation des cyclo-oxygénases (COX) et des NO synthases (NOS) demeure inexplorée. Cette étude vise à comprendre le rôle des TRAFs, COX et NOS dans les ECFCs. Nous avons différencié des EPCs via la culture de cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMCs) dans un milieu à croissance endothéliale (EGM-2) et révélé, par microscopie optique et confocale, le phénotype monocytaire de nos EOCs et de cellules endothéliales (ECs) de nos ECFCs, incluant leurs caractéristiques endothéliales par cytométrie en flux. L’expression constitutive de l’eNOS, l’iNOS, la COX-1 et faiblement la COX-2 dans nos ECFCs et ECs, des enzymes absentes de nos EOCs, a été décelée par Western Blot. Le profil d'expression des TRAFs dans nos EOCs, ECFCs, PBMCs et ECs a démontré la présence variée du CD40 et celle des TRAF1, 2, 3, 5 et 6, selon le type cellulaire. En conclusion, nous avons révélé la présence de TRAFs, COX et NOS, ainsi que leur expression différentielle dans les EOCs et ECFCs. Des études portant sur l’association des TRAFs au CD40 éclaireront sur les mécanismes intracellulaires impliqués dans la régulation de la synthèse de PGI2 et de NO et la fonction antiplaquettaire des EPCs.

Rôle de la PKC delta dans la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine via le récepteur GPIb alpha

La famille des protéines kinases C (PKC) est essentielle pour la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine qui signale et active les plaquettes via les proteases activated receptors (PAR-1 et PAR-4) et le GPIbα. Ces derniers constituent les récepteurs de moyenne/faible et de hautes affinités pour la thrombine, respectivement. L’isoforme PKCδ régule positivement ou négativement la fonction des plaquettes tout dépendamment de la nature du stimulus. Cependant, son importance dans la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine en aval de la GPIbα reste inconnue. L’objectif principal de ce projet de doctorat était de déterminer l'implication de l'axe thrombine/GPIbα/PKCδ dans la fonction plaquettaire et d’évaluer le rôle de cet axe dans la régulation de la thrombose. Dans les plaquettes humaines, le prétraitement avec l'inhibiteur spécifique de la PKCδ δ(V1-1)TAT, a significativement potentialisé l'activation et l’agrégation des plaquettes en réponse à de faibles concentrations de α-thrombine, mais pas en réponse à la γ-thrombine ou aux agonistes des PARs. Ce phénomène de potentialisation a été associé à une sécrétion accrue de granules, de génération de thromboxane A2 (TXA2) et une phosphorylation de la PKCδ sur la Tyr311, qui ont toutes été prévenues par l’inhibition spécifique du GPIbα à l’aide d’un anticorps monoclonal bloquant. En outre, l'inhibition de la p38 MAPK, ERK1/2 et le TXA2 a inversé ce processus de potentialisation. Les plaquettes murines déficientes en PKCδ étaient aussi plus réactives à la thrombine et ont montré une augmentation significative de l'agrégation, alors qu’une étude menée in vivo chez la souris PKCδ- /- a montré, suite à une stimulation par α-thrombine, une réaction thrombotique accrue caractérisée par une diminution significative du temps de saignement ainsi qu’une formation de thrombo-embolies pulmonaires. En bloquant le GPIbα, ces effets ont été renversés. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives quant au rôle de la PKCδ dans les plaquettes en aval de GPIbα, où elle régule négativement la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine. Ainsi, l'axe thrombine/GPIbα/PKCδ dans les plaquettes pourrait représenter un régulateur critique de la fonction plaquettaire et l'hémostase, et le dysfonctionnement de cette voie pourrait conduire à des événements thrombotiques.

Proteomic analysis of resting and thrombin-stimulated platelets reveals the translocation and functional relevance of HIP-55 in platelets

The platelet surface is a dynamic interface that changes rapidly in response to stimuli to coordinate the formation of thrombi at sites of vascular injury. Tight control is essential as loss of organisation may result in the inappropriate formation of thrombi (thrombosis) or excessive bleeding. In this paper we describe the comparative analysis of resting and thrombin-stimulated platelet membrane proteomes and associated proteins to identify proteins important to platelet function. Surface proteins were labelled using a biotin tag and isolated by NeurtrAvidin affinity chromatography. Liquid phase IEF and SDS-PAGE were used to separate proteins, and bands of increased intensity in the stimulated platelet fractions were digested and identified by FT-ICR mass spectrometry. Novel proteins were identified along with proteins known to be translocated to the platelet surface. Furthermore, many platelet proteins revealed changes in location associated with function, including G6B and Hip-55. HIP-55 is an SH3-binding protein important in T-cell receptor signalling. Further analysis of HIP-55 revealed that this adaptor protein becomes increasingly associated with both Syk and integrin beta 3 upon platelet activation. Analysis of HIP-55 deficient platelets revealed reduced fibrinogen binding upon thrombin stimulation, suggesting HIP-55 to be an important regulator of platelet function.

Study of tyrosine kinases and protein tyrosine phosphorylation

In recent years, our increased understanding of the complex signal transduction mechanisms that regulate cellular function has fueled huge advances in all aspects of biomedical science and cell biology. Platelet and megakaryocyte function is no exception to this. In the last 10 yr our understanding of the receptor biochemistry and the systems that they control has been pivotal in the development of new strategies to inhibit platelet function and thereby prevent thrombosis. Experimental techniques have become more and more elegant, however; the basic toolbox that a researcher requires to study signaling in platelets and megakaryoctes is described in this and several subsequent chapters.

Fruit polyphenols and CVD risk: a review of human intervention studies.

Epidemiological evidence suggests that polyphenols may, in part, explain the cardioprotective properties of fruits. This review aims to summarise the evidence for the effects of fruit polyphenols on four risk factors of CVD: platelet function, blood pressure, vascular function and blood lipids. This review includes human dietary intervention studies investigating fruits and their polyphenols. There was some evidence to suggest that fruits containing relatively high concentrations of flavonols, anthocyanins and procyanindins, such as pomegranate, purple grapes and berries, were effective at reducing CVD risk factors, particularly with respect to anti-hypertensive effects, inhibition of platelet aggregation and increasing endothelial-dependent vasodilation than other fruits investigated. Flavanone-rich fruits, such as oranges and grapefruits, were reported to have hypocholesterolaemic effects, with little impact on other risk factors being examined. However, the evidence was limited, inconsistent and often inconclusive. This is in part due to the heterogeneity in the design of studies, the lack of controls, the relatively short intervention periods and low power in several studies. Details of the polyphenol content of the fruits investigated were also omitted in some studies, negating comparison of data. It is recommended that large, well-powered, long-term human dietary intervention studies investigating a wider range of fruits are required to confirm these observations. Investigations into the potential synergistic effects of polyphenols on a combination of CVD risk markers, dose–response relationships and standardisation in methodology would facilitate the comparison of studies and also provide valuable information on the types of fruits which could confer protection against CVD.

Platelets release novel thiol isomerase enzymes which are recruited to the cell surface following activation

The thiol isomerase enzymes protein disulphide isomerase (PDI) and endoplasmic reticulum protein 5 (ERp5) are released by resting and activated platelets. These re-associate with the cell surface where they modulate a range of platelet responses including adhesion, secretion and aggregation. Recent studies suggest the existence of yet uncharacterised platelet thiol isomerase proteins. This study aimed to identify which other thiol isomerase enzymes are present in human platelets. Through the use of immunoblotting, flow cytometry, cell-surface biotinylation and gene array analysis, we report the presence of five additional thiol isomerases in human and mouse platelets and megakaryocytes, namely; ERp57, ERp72, ERp44, ERp29 and TMX3. ERp72, ERp57, ERp44 and ERp29 are released by platelets and relocate to the cell surface following platelet activation. The transmembrane thiol isomerase TMX3 was also detected on the platelet surface but does not increase following activation. Extracellular PDI is also implicated in the regulation of coagulation by the modulation of tissue factor activity. ERp57 was identified within platelet-derived microparticle fractions, suggesting that ERp57 may also be involved in the regulation of coagulation as well as platelet function. These data collectively implicate the expanding family of platelet-surface thiol isomerases in the regulation of haemostasis.

The effect of dietary nitrate on salivary, plasma, and urinary nitrate metabolism in humans

Dietary nitrate is metabolized to nitrite by bacterial flora on the posterior surface of the tongue leading to increased salivary nitrite concentrations. In the acidic environment of the stomach, nitrite forms nitrous acid, a potent nitrating/nitrosating agent. The aim of this study was to examine the pharmacokinetics of dietary nitrate in relation to the formation of salivary, plasma, and urinary nitrite and nitrate in healthy subjects. A secondary aim was to determine whether dietary nitrate increases the formation of protein-bound 3-nitrotyrosine in plasma, and if dietary nitrate improves platelet function. The pharmacokinetic profile of urinary nitrate excretion indicates total clearance of consumed nitrate in a 24 h period. While urinary, salivary, and plasma nitrate concentrations increased between 4- and 7-fold, a significant increase in nitrite was only detected in saliva (7-fold). High dietary nitrate consumption does not cause a significant acute change in plasma concentrations of 3-nitrotyrosine or in platelet function.