Conditional and targeted overexpression of vascular chymase causes hypertension in transgenic mice

We cloned a rat vascular chymase (RVCH) from smooth muscle cells (SMCs) that converts angiotensin I to II and is up-regulated in SMC from spontaneously hypertensive vs. normotensive rats. To determine whether increased activity of RVCH is sufficient to cause hypertension, transgenic mice were generated with targeted conditional expression of RVCH to SMC, with the use of the tetracycline-controlled transactivator (tTA). We confirmed conditional expression of RVCH by mRNA, protein, and chymase activity in the absence, but not in the presence, of dietary doxycycline. The systolic blood pressure (mmHg), measured by carotid artery cannulation at 10–12 weeks of age, was higher in tTA+/RVCH+ mice than in nonbinary transgenic littermates (136 ± 4 vs. 109 ± 3) (P < 0.05), as were the diastolic and mean pressures. Hypertension was completely reversed by doxycycline, suggesting a causal link with chymase expression. Medial thickening of mesenteric arteries from tTA+/RVCH+ mice vs. littermates (0.82 ± 0.1 vs. 0.42 ± 0.02) (P < 0.05) was associated with increased SMC proliferation, as judged by positive immunoreactivity, with the use of an antibody to the proliferating cell nuclear antigen. These structural changes were prevented by doxycycline. Perfusion myography of mesenteric arteries from tTA+/RVCH+ mice also revealed increased vasoconstriction in response to phenylephrine and impaired metacholine-induced vasodilatation when compared with littermate controls or with the doxycyline-treated group. Our studies suggest that up-regulation of this vascular chymase is sufficient to cause a hypertensive arteriopathy, and that RVCH may be a candidate gene and a therapeutic target in patients with high blood pressure.

No relationship between low-density lipoproteins and endothelial function in hemodialysis patients

Background: Relationships between low-density lipoprotein cholesterol and endothelial function in hemodialysis patients have yet to be investigated. Furthermore, current reporting of endothelial function data using flow-mediated dilatation has recognised limitations. The aims of the study were to determine the relationship between low-density lipoproteins and endothelial function in hemodialysis patients and to investigate the validity of determining the area under the curve for data collected during the flow-mediated dilatation technique. Methods: Brachial artery responses to reactive hyperemia (endothelial-dependent) and glyceryl trinitrate (endothelial-independent) were assessed in 19 hemodialysis patients using high-resolution ultrasound. Lipid profiles and other factors known to effect brachial artery reactivity were also measured prior to the flow-mediated dilatation technique. Results: There were no significant relationships between serum low-density lipoproteins and endothelial-dependent or -independent vasodilation using absolute change (mm), relative change (%), time to peak change (s) or area under the curve (mm(.)s). In hemodialysis patients with atherosclerosis, area under the curve analysis showed a significantly (p < 0.05) decreased endothelial-dependent response (mean +/- S.D.: 19.2 +/- 17.4) compared to non-atherosclerotic patients (42.3 +/- 28.6). However, when analysing these data using absolute change, relative change or time to peak dilatation, there were no significant differences between the two groups. Conclusions: In summary, there was no relationship between low-density lipoproteins and endothelial function in hemodialysis patients. In addition, area under the curve analysis of flow-mediated vasodilatation data may be a useful method of determining the temporal vascular response during the procedure. (c) 2004 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Maternal low-protein diet during mouse pre-implantation development induces vascular dysfunction and altered renin-angiotensin-system homeostasis in the offspring

Environmental perturbations during early mammalian development can affect aspects of offspring growth and cardiovascular health. We have demonstrated previously that maternal gestational dietary protein restriction in mice significantly elevated adult offspring systolic blood pressure. Therefore, the present study investigates the key mechanisms of blood pressure regulation in these mice. Following mating, female MF-1 mice were assigned to either a normal-protein diet (NPD; 18% casein) or an isocaloric low-protein diet throughout gestation (LPD; 9% casein), or fed the LPD exclusively during the pre-implantation period (3.5d) before returning to the NPD for the remainder of gestation (Emb-LPD). All offspring received standard chow. At 22 weeks, isolated mesenteric arteries from LPD and Emb-LPD males displayed significantly attenuated vasodilatation to isoprenaline (P=0.04 and P=0.025, respectively), when compared with NPD arteries. At 28 weeks, stereological analysis of glomerular number in female left kidneys revealed no significant difference between the groups. Real-time RT-PCR analysis of type 1a angiotensin II receptor, Na /K ATPase transporter subunits and glucocorticoid receptor expression in male and female left kidneys revealed no significant differences between the groups. LPD females displayed elevated serum angiotensin-converting enzyme (ACE) activity (P=0.044), whilst Emb-LPD males had elevated lung ACE activity (P=0.001), when compared with NPD offspring. These data demonstrate that elevated offspring systolic blood pressure following maternal gestational protein undernutrition is associated with impaired arterial vasodilatation in male offspring, elevated serum and lung ACE activity in female and male offspring, respectively, but kidney glomerular number in females and kidney gene expression in male and female offspring appear unaffected. © 2010 The Authors.

Can the biology of VEGF and haem oxygenases help solve pre-eclampsia?

Pre-eclampsia, a pregnancy-specific multi-organ syndrome characterized by widespread endothelial damage, is a new risk factor for cardiovascular disease. No therapies exist to prevent or treat this condition, even to achieve a modest improvement in pregnancy length or birth weight. Co-administration of soluble VEGFR-1 [VEGF (vascular endothelial growth factor) receptor-1; more commonly known as sFlt-1 (soluble Fms-like tyrosine kinase-1)] and sEng (soluble endoglin) to pregnant rats elicits severe pre-eclampsia-like symptoms. These two anti-angiogenic factors are increased dramatically prior to the clinical onset of pre-eclampsia and are quite possibly the 'final common pathway' responsible for the accompanying signs of hypertension and proteinuria as they can be reversed by VEGF administration in animal models. HO-1 (haem oxygenase-1), an anti-inflammatory enzyme, and its metabolite, CO (carbon monoxide), exert protective effects in several organs against oxidative stimuli. In a landmark publication, we showed that the HO-1 pathway inhibits sFlt-1 and sEng in cultured cells and human placental tissue explants. Both CO and NO (nitric oxide) promote vascular homoeostasis and vasodilatation, and activation of VEGFR-1 or VEGFR-2 induced eNOS (endothelial nitric oxide synthase) phosphorylation, NO release and HO-1 expression. Our studies established the HO-1/CO pathway as a negative regulator of cytokine-induced sFlt-1 and sEng release and eNOS as a positive regulator of VEGF-mediated vascular morphogenesis. These findings provide compelling evidence for a protective role of HO-1 in pregnancy and identify it as a target for the treatment of pre-eclampsia. Any agent that is known to up-regulate HO-1, such as statins, may have potential as a therapy. Any intervention achieving even a modest prolongation of pregnancy or amelioration of the condition could have a significant beneficial health impact worldwide.

Efeito da Olmesartana na resposta inflamatória em modelo de mucosite intestinal em ratos

Intestinal Mucositis is inflammation and/or ulceration of mucosa of the gastrointestinal tract caused by anticancer therapies. Histologically, villous atrophy, damage to enterocytes and infiltration of inflammatory cells. Methotrexate (MTX) is a compound that depletes dihydrofolate pools and is widely used in the treatment of leukemia and other malignancies. The aim of this study was to evaluate the effect of Olmesartan (OLM), an angiotensin II receptor antagonist, on an Intestinal Mucositis Model (IMM) induced by MTX in Wistar rats. IMM was induced via intraperitoneal (i.p.) administration of MTX (7 mg/kg) for three consecutive days. The animals were pretreated with oral OLM at 0.5, 1 or 5 mg/kg or with vehicle 30 min prior to exposure to MTX, for three days. Small intestinal (duodenum, jejunum and ileum) homogenates were assayed for levels of the IL-1β, IL-10 and TNF-α cytokines, malondialdehyde and myeloperoxidase activity. Additionally, immunohistochemical analyses of MMP-2, MMP-9, COX-2, RANK/RANKL and SOCS-1 and confocal microscopy analysis of SOCS-1 expression were performed. Treatment with MTX+OLM (5 mg/kg) resulted in a reduction of mucosal inflammatory infiltration, ulcerations, vasodilatation and hemorrhagic areas (p<0.05) as well as reduced concentrations of MPO (p<0.001) and the pro-inflammatory cytokines IL-1β and TNF-α (p<0.01), and increase antiinflammatory cytosine IL-10 (p,0.05). Additionally, the combined treatment reduced expression of MMP-2, MMP-9, COX-2, RANK and RANKL (p<0.05) and increased cytoplasmic expression of SOCS-1 (p<0.05). Our findings confirm the involvement of OLM in reducing the inflammatory response through increased immunosuppressive signaling in an IMM. We also suggest that the beneficial effect of Olmesartan treatment is specifically exerted during the damage through blocking inflammatory cytosines.

The kallikrein-kinin system in relation to retinal vessel tone in the streptozotocin-diabetic rat model

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The kallikrein-kinin system in relation to retinal vessel tone in the streptozotocin-diabetic rat model

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Effects of menthol on rat tail artery mediated by TRPM8 and voltage-gated calcium channels

Transient receptor potential melastatin 8 (TRPM8) is the principal cold and menthol receptor channel. Characterized primarily for its cold sensing role in sensory neurons, it is expressed and functional in several non-neuronal tissues, including vasculature. We previously demonstrated that menthol causes vasoconstriction and vasodilatation in isolated arteries, depending on vascular tone. Here we investigated calcium's role in responses mediated by TRPM8 ligands in rat tail artery myocytes using patch-clamp electrophysiology and ratiometric Ca2+ recording. Isometric contraction studies examined actions of TRPM8 ligands in the presence/absence of L-type calcium channel blocker. Menthol (300 μM), a concentration typically used to induce TRPM8 currents, strongly inhibited L-type voltage-dependent Ca2+ current (L-ICa) in myocytes, especially it's sustained component, most relevant for depolarisation-induced vasoconstriction. In contraction studies, with nifedipine present (10 μM) to abolish L-ICa contribution to phenylephrine (PE)-induced vasoconstrictions of vascular rings, a marked increase in tone was observed with menthol. Menthol-induced increases in PE-induced vasoconstrictions were mediated predominantly by Ca2+-release from sarcoplasmic reticulum, since they were significantly inhibited by cyclopiazonic acid. Pre-incubation of vascular rings with a TRPM8 antagonist strongly inhibited menthol-induced increases in PE-induced vasoconstrictions, thus confirming specific role of TRPM8. Finally, two other common TRPM8 agonists, WS-12 and icilin, inhibited L-ICa. Thus, TRPM8 channels are functionally active in rat tail artery myocytes and play a distinct direct stimulatory role in control of vascular tone. However, indirect effects of TRPM8 agonists, which are unrelated to TRPM8, are mediated by inhibition of L-type Ca2+ channels, and largely obscure TRPM8-mediated vasoconstriction.

Assessing microvascular function with breathing maneuvers : an oxygenation-sensitive CMR study

Ce projet illustre cinq études, mettant l'emphase sur le développement d'une nouvelle approche diagnostique cardiovasculaire afin d'évaluer le niveau d’oxygène contenu dans le myocarde ainsi que sa fonction microvasculaire. En combinant une séquence de résonance magnétique cardiovasculaire (RMC) pouvant détecter le niveau d’oxygène (OS), des manœuvres respiratoires ainsi que des analyses de gaz artériels peuvent être utilisés comme procédure non invasive destinée à induire une réponse vasoactive afin d’évaluer la réserve d'oxygénation, une mesure clé de la fonction vasculaire. Le nombre de tests diagnostiques cardiaques prescrits ainsi que les interventions, sont en pleine expansion. L'imagerie et tests non invasifs sont souvent effectués avant l’utilisation de procédures invasives. L'imagerie cardiaque permet d’évaluer la présence ou absence de sténoses coronaires, un important facteur économique dans notre système de soins de santé. Les techniques d'imagerie non invasives fournissent de l’information précise afin d’identifier la présence et l’emplacement du déficit de perfusion chez les patients présentant des symptômes d'ischémie myocardique. Néanmoins, plusieurs techniques actuelles requièrent la nécessité de radiation, d’agents de contraste ou traceurs, sans oublier des protocoles de stress pharmacologiques ou physiques. L’imagerie RMC peut identifier une sténose coronaire significative sans radiation. De nouvelles tendances d’utilisation de RMC visent à développer des techniques diagnostiques qui ne requièrent aucun facteur de stress pharmacologiques ou d’agents de contraste. L'objectif principal de ce projet était de développer et tester une nouvelle technique diagnostique afin d’évaluer la fonction vasculaire coronarienne en utilisant l' OS-RMC, en combinaison avec des manœuvres respiratoires comme stimulus vasoactif. Ensuite, les objectifs, secondaires étaient d’utilisés l’OS-RMC pour évaluer l'oxygénation du myocarde et la réponse coronaire en présence de gaz artériels altérés. Suite aux manœuvres respiratoires la réponse vasculaire a été validée chez un modèle animal pour ensuite être utilisé chez deux volontaires sains et finalement dans une population de patients atteints de maladies cardiovasculaires. Chez le modèle animal, les manœuvres respiratoires ont pu induire un changement significatif, mesuré intrusivement par débit sanguin coronaire. Il a été démontré qu’en présence d'une sténose coronarienne hémodynamiquement significative, l’OS-RMC pouvait détecter un déficit en oxygène du myocarde. Chez l’homme sain, l'application de cette technique en comparaison avec l'adénosine (l’agent standard) pour induire une vasodilatation coronarienne et les manœuvres respiratoires ont pu induire une réponse plus significative en oxygénation dans un myocarde sain. Finalement, nous avons utilisé les manœuvres respiratoires parmi un groupe de patients atteint de maladies coronariennes. Leurs myocardes étant altérées par une sténose coronaire, en conséquence modifiant ainsi leur réponse en oxygénation. Par la suite nous avons évalué les effets des gaz artériels sanguins sur l'oxygénation du myocarde. Ils démontrent que la réponse coronarienne est atténuée au cours de l’hyperoxie, suite à un stimuli d’apnée. Ce phénomène provoque une réduction globale du débit sanguin coronaire et un déficit d'oxygénation dans le modèle animal ayant une sténose lorsqu’un supplément en oxygène est donné. En conclusion, ce travail a permis d'améliorer notre compréhension des nouvelles techniques diagnostiques en imagerie cardiovasculaire. Par ailleurs, nous avons démontré que la combinaison de manœuvres respiratoires et l’imagerie OS-RMC peut fournir une méthode non-invasive et rentable pour évaluer la fonction vasculaire coronarienne régionale et globale.

Régulation épigénétique de la défense antioxydante et de l'Angiopoietin-like 2 dans le contexte du vieillissement et des maladies cardiovasculaires

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.

Le Bisphénol A dans la prééclampsie

Résumé : La prééclampsie (PE) est un désordre de la grossesse caractérisée par une dysfonction endothéliale faisant en sorte que l’endothélium devient moins sensible aux signaux de vasodilatation. La réponse provoquée par la liaison de la sérotonine au sous-type de récepteur S[indice inférieur 2] entraîne la libération de molécules aux propriétés vasoconstrictrices, qui, par une boucle de rétroaction positive, entraîne la libération de davantage de sérotonine par les plaquettes. Cette boucle amplifie la réponse et contribue ainsi à l’hypertension présente chez les femmes ayant une PE. Précédemment, il a été démontré par notre laboratoire que le Bisphénol A (BPA) s’accumulait davantage dans le placenta des femmes avec PE en comparaison aux femmes normotensives. Cette accumulation pourrait découler d’une perturbation de sa métabolisation qui impliquerait notamment la β-glucuronidase (GUSB). Des études chez les animaux ont quant à elles démontré que le BPA pouvait inhiber l’activité de la monoamine oxydase (MAO) à forte dose. Nous avons étudié l’effet du BPA à faible concentration (10 ng/ml) sur la MAO-A des cellules placentaires et démontré que le BPA inhibait la MAO-A de façon significative sans affecter son expression protéique. Afin d’expliquer l’accumulation particulière du BPA chez les femmes PE, nous avons comparé l’activité spécifique et l’expression protéique de la β-glucuronidase (GUSB) placentaire en utilisant un devis cas-témoins. Une tendance non significative suggère que la GUSB pourrait partiellement contribuer à l’accumulation du BPA chez les femmes PE. Nous avons étudié la relation entre la concentration sérique maternelle de BPA et la concentration à laquelle le fœtus est exposé par régression linéaire et corrélation de Spearman. Un tel modèle ne pourrait être utilisé pour déterminer de façon quantitative l’exposition fœtale. En revanche, en vue de la forte corrélation entre ces deux variables, une haute concentration sérique maternelle de BPA devrait se refléter par une haute exposition fœtale. Cette corrélation implique aussi que le métabolisme placentaire ne joue pas un rôle significatif dans la protection du fœtus. Le BPA pourrait ainsi contribuer à l’hypertension chez les femmes PE présentant une dysfonction endothéliale en inhibant la MAO-A et ainsi, favorisant la hausse de sérotonine circulante. Cette étude suggère les bases d’un mécanisme par lequel le BPA s’accumulerait davantage chez les femmes PE et affecterait ainsi la MAO-A placentaire et potentiellement, la MAO-A fœtale vu ses propriétés physico-chimiques.

Assessing microvascular function with breathing maneuvers : an oxygenation-sensitive CMR study

Ce projet illustre cinq études, mettant l'emphase sur le développement d'une nouvelle approche diagnostique cardiovasculaire afin d'évaluer le niveau d’oxygène contenu dans le myocarde ainsi que sa fonction microvasculaire. En combinant une séquence de résonance magnétique cardiovasculaire (RMC) pouvant détecter le niveau d’oxygène (OS), des manœuvres respiratoires ainsi que des analyses de gaz artériels peuvent être utilisés comme procédure non invasive destinée à induire une réponse vasoactive afin d’évaluer la réserve d'oxygénation, une mesure clé de la fonction vasculaire. Le nombre de tests diagnostiques cardiaques prescrits ainsi que les interventions, sont en pleine expansion. L'imagerie et tests non invasifs sont souvent effectués avant l’utilisation de procédures invasives. L'imagerie cardiaque permet d’évaluer la présence ou absence de sténoses coronaires, un important facteur économique dans notre système de soins de santé. Les techniques d'imagerie non invasives fournissent de l’information précise afin d’identifier la présence et l’emplacement du déficit de perfusion chez les patients présentant des symptômes d'ischémie myocardique. Néanmoins, plusieurs techniques actuelles requièrent la nécessité de radiation, d’agents de contraste ou traceurs, sans oublier des protocoles de stress pharmacologiques ou physiques. L’imagerie RMC peut identifier une sténose coronaire significative sans radiation. De nouvelles tendances d’utilisation de RMC visent à développer des techniques diagnostiques qui ne requièrent aucun facteur de stress pharmacologiques ou d’agents de contraste. L'objectif principal de ce projet était de développer et tester une nouvelle technique diagnostique afin d’évaluer la fonction vasculaire coronarienne en utilisant l' OS-RMC, en combinaison avec des manœuvres respiratoires comme stimulus vasoactif. Ensuite, les objectifs, secondaires étaient d’utilisés l’OS-RMC pour évaluer l'oxygénation du myocarde et la réponse coronaire en présence de gaz artériels altérés. Suite aux manœuvres respiratoires la réponse vasculaire a été validée chez un modèle animal pour ensuite être utilisé chez deux volontaires sains et finalement dans une population de patients atteints de maladies cardiovasculaires. Chez le modèle animal, les manœuvres respiratoires ont pu induire un changement significatif, mesuré intrusivement par débit sanguin coronaire. Il a été démontré qu’en présence d'une sténose coronarienne hémodynamiquement significative, l’OS-RMC pouvait détecter un déficit en oxygène du myocarde. Chez l’homme sain, l'application de cette technique en comparaison avec l'adénosine (l’agent standard) pour induire une vasodilatation coronarienne et les manœuvres respiratoires ont pu induire une réponse plus significative en oxygénation dans un myocarde sain. Finalement, nous avons utilisé les manœuvres respiratoires parmi un groupe de patients atteint de maladies coronariennes. Leurs myocardes étant altérées par une sténose coronaire, en conséquence modifiant ainsi leur réponse en oxygénation. Par la suite nous avons évalué les effets des gaz artériels sanguins sur l'oxygénation du myocarde. Ils démontrent que la réponse coronarienne est atténuée au cours de l’hyperoxie, suite à un stimuli d’apnée. Ce phénomène provoque une réduction globale du débit sanguin coronaire et un déficit d'oxygénation dans le modèle animal ayant une sténose lorsqu’un supplément en oxygène est donné. En conclusion, ce travail a permis d'améliorer notre compréhension des nouvelles techniques diagnostiques en imagerie cardiovasculaire. Par ailleurs, nous avons démontré que la combinaison de manœuvres respiratoires et l’imagerie OS-RMC peut fournir une méthode non-invasive et rentable pour évaluer la fonction vasculaire coronarienne régionale et globale.

Régulation épigénétique de la défense antioxydante et de l'Angiopoietin-like 2 dans le contexte du vieillissement et des maladies cardiovasculaires

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.

The need for a marker predicting benefit following cardiovascular disease risk reduction treatment

Developing a robust method to study characteristics of vascular flow using ultrasound may be useful to assess endothelial function and vasodilatation. There are four stages in this proposal. 1.The first stage is to standardise and validate the methodology to enable computational risk flow data and other flow characteristics to be used clinically. (Current Study). Further development of fluid modelling methods will enable particulate haemodynamics to be investigated, and incorporate detailed endothelial structure together with cellular pathways. 2. This should be followed up by studies in different patient groups investigating the association between the derived values and estimated risk (using other methods such as Framingham risk score). 3. Then, associated with underlying cardiovascular risk, prospective studies would be made to establish whether computational flow dynamic data can predict outcome. If successful it could prove to be a very useful marker of benefit following treatment in a clinical setting.