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Projets de thèses

Thesis projects

RÔLE DES PÉRICYTES DANS LA PHYSIOPATHOLOGIE DE L'INSUFFISANCE CARDIAQUE

ROLE OF PERICYTES IN THE PATHOPHYSIOLOGY OF HEART FAILURE

La prévalence de l’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (HFpEF) est en constante augmentation. Cependant, il n’existe aucun traitement pour limiter la morbi-mortalité de cette pathologie parce que sa physiopathologie est mal comprise. Une des causes de l’HFpEF pourrait être une dysfonction des micro-vaisseaux cardiaque. L’objectif de ce projet de thèse est de clarifier la physiopathologie de l’HFpEF (1) en identifiant de nouveaux mécanismes moléculaires contrôlant l’intégrité des micro-vaisseaux cardiaque et (2) en évaluant les conséquences spécifiques d’une perte des pericytes (cellules murales vasculaires) sur la structure et la fonction du coeur. Plus spécifiquement, nous avons récemment démontré que la signalisation Hedgehog est essentielle pour le recrutement de pericytes sur les vaisseaux nouvellement formés et par conséquent pour la stabilisation de ces deniers. Nous avons émis l’hypothèse que le default de signalisation Hh consécutif à l’obésité, au diabète de type 2, à l’hypertension ou au vieillissement pourrait provoquer une perte de pericyte dans le coeur, donc une dysfonction micro-vasculaire et induire une HFpEF. Pour vérifier cette hypothèse, le doctorant réalisera des tests in vitro (culture cellulaire) et in vivo (modèle de souris) dans lesquels des stratégies perte de fonction (anticorps bloquants, siRNA, souris KO conditionnelle à dominante négative) et gain de fonction (transfections, thérapie génique, agoniste des petites molécules) seront utilisées.

Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is a growing epidemiologic problem and a major source of morbidity, mortality. However, to date, there are no therapies available to treat HFpEF mainly because of its poorly understood pathophysiology. Cardiac microvascular dysfunction is suspected to promote HFpEF. The present thesis proposal wishes to clarify HFpEF pathophysiology (1) by identifying new molecular mechanisms controlling vascular integrity in the heart and (2) by evaluating the specific consequences of pericyte (vascular mural cell) loss on heart structure and function. More specifically, we and others have recently demonstrated that Hedgehog signaling is essential for pericyte recruitment on newly formed vessels and consequently micro-vessel integrity. We hypothesized that the loss of Hh signaling consecutive to obesity, type 2 diabetes, hypertension or aging might be triggering pericyte loss in the heart and induce HFpEF. To verify this hypothesis, the PhD student will perform both in vitro (cell culture) and in vivo (mouse model) assays in which loss of function (blocking antibodies, siRNA, dominant negative, conditional KO mice) and gain of function (transfections, gene therapy, small molecule agonist) strategies will be used.

LES POLYNUCLÉAIRES NEUTROPHILES ET LES CELLULES ENDOTHÉLIALES COMME NOUVEAUX ACTEURS DE THROMBOSES INEXPLIQUÉES

NEUTROPHILS AND ENDOTHELIAL CELLS AS NEW ACTORS IN UNEXPLAINED THROMBOSIS

Les néoplasies myéloprolifératives (NMP) sont des maladies acquises de la cellule souche hématopoïétique. Ils sont pour une grande partie d’entre eux caractérisés par la présence d’une mutation activatrice de la tyrosine kinase intracellulaire JAK2, JAK2V617F, dans leurs cellules sanguines. La thrombose en est la complication la plus fréquente et la principale cause de décès.
Les travaux de l’équipe ces 3 dernières années ont permis de montrer que la physiopathologie de la thrombose dans ces maladies fait intervenir les cellules sanguines (et en particulier les polynucléaires neutrophiles (PNN)) et les cellules endothéliales. En effet, les polynucléaires neutrophiles (PNN) JAK2V617F sont plus activés que des PNN JAK2 wild type, et émettent plus de Neutrophils Extracellular Traps (NET), filets d’ADN procoagulant importants pour la thrombose (Un article en review à Leukemia, un autre en préparation). Nous avons également montré que les cellules endothéliales porteuses de la mutation JAK2V617F ont un phénotype prothrombotique in vitro et in vivo (Haematologica 2018). L’implication de ces deux types cellulaires dans la physiopathologie de la thrombose des NMP nous amène à penser qu’ils pourraient également être impliqués dans la physiopathologie des thromboses
inexpliquées, or contexte des NMP. En effet, actuellement, la moitié environ des patients qui présentent des thromboses veineuses à répétition n’ont pas de diagnostic étiologique.
Notre première hypothèse est que, dans les thromboses veineuses inexpliquées, les cellules endothéliales pourraient avoir acquis des mutations les rendant prothrombotiques, comme nous l’avons observé dans les NMP. Notre seconde hypothèse est que la NETose soit augmentée chez ces patients, participant à la physiopathologie de la thrombose.
L’étudiant en thèse aura donc pour missions d’étudier, par des abords phénotypiques et génomiques (détaillés plus loin), le rôle des cellules endothéliales et des polynucléaires neutrophiles chez les patients présentant des thromboses veineuses à répétition
inexpliquées.

Myeloproliferative neoplasms (MPN) are acquired hematopoietic stem cell diseases. The majority of them are characterized by the presence of an activating mutation of the intracellular tyrosine kinase JAK2, JAK2V617F, in their blood cells. Thrombosis is the most
common complication and the leading cause of death.
Over the past 3 years, our team has shown that the physiopathology of thrombosis in these diseases involves blood cells (especially
neutrophils) and endothelial cells. Indeed, JAK2V617F neutrophils are more activated than JAK2 wild type neutrophils, and release more Neutrophils Extracellular Traps (NET), procoagulant extracellular DNA that is critical for thrombosis (paper under review in Leukemia, another in preparation). We have also shown that JAK2V617F endothelial cells have a pro-thrombotic phenotype in vitro and in vivo (Haematologica 2018). The involvement of these two cell types in the pathophysiology of thrombosis in MPN suggests that they may also be involved in the pathophysiology of unexplained thrombosis, outside the context of MPN. Indeed, currently about half of patients with recurrent venous thrombosis have no etiological diagnosis.
Our first hypothesis is that, in unexplained venous thromboses, endothelial cells may have acquired mutations making them
prothrombotic, as we have seen in MPN. Our second hypothesis is that NETosis is increased in these patients, participating in the
physiopathology of thrombosis.
The PhD student will therefore have to study, by phenotypic and genomic approaches (detailed below), the role of endothelial cells and neutrophils in patients with unexplained repeated venous thrombosis.

RÔLE DE LA VOIE DE SIGNALISATION HEDGEHOG DANS LE CONTRÔLE DE L’ÉTANCHÉITÉ DE LA BARRIÈRE HÉMATO-ENCÉPHALIQUE

ROLE OF HEDGEHOG SIGNALING IN CONTROLLING BLOOD BRAIN BARRIER TIGHTNESS

La démence vasculaire est la deuxième cause de démence chez les personnes âgées. Néanmoins, à l’heure actuelle, aucun traitement disponible ne peut réparer les dommages causés par la démence vasculaire une fois qu’ils se sont produits. L’objectif de ce projet de thèse est de clarifier la physiopathologie de la démence vasculaire (1) en identifiant de nouveaux mécanismes moléculaires contrôlant l’intégrité de la barrière glio-vasculaire et (2) en évaluant le potentiel thérapeutique d’un agoniste de la voie de signalisation de Hedgehog pour limiter la progression de la démence vasculaire. En effet, nous ainsi que d’autres équipes avons récemment démontré que la signalisation Hedgehog est essentielle pour l’intégrité des micro-vaisseaux, en particulier dans le système nerveux. Nous avons émis l’hypothèse que le défaut de signalisation Hedgehog consécutif aux comorbidités vasculaires (diabète, hypertension artérielle, âge, etc.) pourrait provoquer des lésions microvasculaires dans le cerveau et provoquer une démence vasculaire.
Pour vérifier cette hypothèse, le doctorant utilisera des cellules endothéliales/astrocytes en culture primaire ainsi qu’un modèle murin de démence vasculaire. Dans ces modèles, in vitro et in vivo, le rôle de la signalisation Hedgehog sera évalué grâce à des stratégies de perte de fonction (anticorps bloquants, ARNsi, souris dominantes KO conditionnelles) et de gain de fonction (transfections, thérapie génique, agoniste de petites molécules).

Vascular dementia is the second most common cause of dementia in older people. Nevertheless, currently, no available treatments can repair the damage of vascular dementia once it’s happened. The present thesis proposal wishes to clarify the pathophysiology of
vascular dementia (1) by identifying new molecular mechanisms controlling vascular integrity in the brain and (2) by evaluating the
therapeutic potential of manipulating Hedgehog signaling to limit the progression of vascular dementia. Indeed, we and others have
recently demonstrated that Hedgehog signaling is essential for micro-vessel integrity especially in the nervous system. We hypothesized that the loss of Hh signaling consecutive to vascular comorbidities (Diabetes, hypertension, age, etc…) might be triggering microvascular damages in the brain and cause vascular dementia.
To verify this hypothesis, the PhD student will develop a mouse model of vascular dementia and use an in vitro multicellular model of
blood brain barrier. In these models the role of Hedgehog signaling will be assessed thanks to loss of function (blocking antibodies,
siRNA, dominant negative, conditional KO mice) and gain of function (transfections, gene therapy, small molecule agonist) strategies.

ALTÉRATION DE LA BARRIÈRE HÉMATO ENCÉPHALIQUE DANS LES MALADIES NEURODÉGÉNÉRATIVES

BLOOD BRAIN BARRIER DYSFUNCTION AND NEUROVASCULAR DISEASE

La barrière hémato-encéphalique (BHE) protège le cerveau du reste de l’organisme. Elle contrôle les échanges entre le sang et le compartiment central et permet les apports d’oxygène et de nutriments nécessaires à la survie des cellules neuronales. La BHE est associée aux 650 km de capillaires cérébraux permettant au cerveau d’utiliser plus de 20% du sang mis en circulation par le coeur. Cette barrière est donc un élément essentiel pour le bon fonctionnement physiologique du cerveau. Elle agit comme une barrière étanche grâce à des structures cellulaires très jointives, que l’on pourrait comparer au zip d’une fermeture éclair. Il a été montré que cette étanchéité est dégradée chez des patients atteints de maladies neuro dégénératives ce qui entraînerait la mort des cellules neuronales. Nous voulons dans ce projet fondamental comprendre comment ses structures jointives sont maintenues et analyser si on les rompt, l’impact sur la dégradation des neurones sur des modèles murins. Ces données permettront à terme de développer des approches thérapeutiques innovantes afin de lutter efficacement contre ces atteintes neuro dégénératives.

Vascular dysfunctions are frequently associated with neurodegeneration, vascular cognitive impairment and dementia and Alzheimer’s disease (AD). Despite the prevalence and clinical importance of neurodegenerative disease associated with small-vessel disease, we still lack a clear understanding of the underlying biological mechanism. Blood-brain barrier (BBB) dysfunctions may be a major pathological feature in AD, not only as late events, but as putatively early steps of disease progression. We have recently identified an ubiquitin ligase E3 called PDZRN3, as a core component of the non-canonical Wnt pathway in endothelial cells (EC) and reported its role in vascular network stability. Our preliminary data showed that endothelial specific loss of Pdzrn3 protects against vascular injury and cognitive alteration under hypoperfusion challenge, that mimics a key vascular cognitive impairment feature. Conversely, Pdzrn3 endothelial ectopic expression worsened vascular injury. We now want to test whether loss of Pdzrn3 in EC reduces pathological mechanisms underlying beta-amyloid deposition in a mouse model of AD (APPSwe/PSEN1dE9) and potentially rescue AD-related cognitive impairments. Having reported the role of a regulatory mediator, the ubiquitine ligase PDZRN3, in Blood Brain Barrier (BBB) maintenance, we want here to assess mechanism basis linking cerebral vessel pathology, with brain tissue injury and cognitive function damages.

ÉTUDE DE LA DIFFUSION CÉRÉBRALE DES INHIBITEURS DE JAK

CEREBRAL DIFFUSION OF JAK INHIBITOR

L’hyperactivation de la voie JAK/STAT au niveau cérébral est impliquée dans la physiopathologie de plusieurs maladies neuroinflammatoires comme la sclérose en plaques, l’encéphalite à VIH (HIVE), la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer. Des études précliniques dans des modèles murins d’Encéphalomyélite Autoimmune Experimentale (EAE) et des études in vitro ont montré le bénéfice significatif des inhibiteurs de JAK (ruxolitinib, tofacitinib) sur la neuro-inflammation. Les inhibiteurs de JAK, tofacitinib et baricitinib, constituent une nouvelle classe thérapeutique de médicaments administrés par voie orale, bien tolérés et dont la prescription récente dans de multiples pathologies inflammatoires chroniques a révolutionné leur prise en charge.
Chez l’homme, les inhibiteurs de JAK sont en essais cliniques dans plusieurs pathologies neurologiques, le glioblastome, l’encéphalite à VIH, la sclérose en plaques. Ils sont utilisés à des doses identiques à celles des indications de l’AMM (myélofibrose, polyarthrite rhumatoïde et rectocolite hémorragique). L’efficacité de ces thérapies à doses usuelles est conditionnée par leur capacité à traverser la BHE (diffusion paracellulaire et transcellulaire) pour se retrouver dans le parenchyme cérébral à des concentrations suffisantes pour inhiber la voie JAK/STAT. Les données concernant la diffusion de ces inhibiteurs à travers la barrière hématoencéphalique (BHE) sont aujourd’hui limitées et contradictoires. De plus, la capacité du médicament à diffuser dans le parenchyme est aussi déterminée par l’expression des transporteurs / protéines d’efflux (P-glycoprotéine, BCRP, OATP, MRP4, MRP5) qui représentent des obstacles à la diffusion cérébrale. Par ailleurs, l’état inflammatoire et les associations médicamenteuses, en modulant l’expression des protéines d’efflux et la perméabilité endothéliale, peuvent aussi influencer la diffusion des médicaments dans le cerveau.
L’objectif de ce travail est d’étudier la diffusion cérébrale de plusieurs inhibiteurs de JAK (ruxolitinib, tofacitinib, …) à travers la BHE dans différents modèles murins de maladies neuro-inflammatoires et de définir la relation avec l’efficacité. Le projet envisage d’identifier les mécanismes sous-jacents à la diffusion des inhibiteurs de JAK (perméabilité vasculaire, expression des transporteurs/protéines d’efflux) et de caractériser l’impact de différents facteurs (environnement inflammatoire, différentes doses et schémas posologiques et associations médicamenteuses) sur cette diffusion.
La compréhension des mécanismes limitant la diffusion des inhibiteurs de JAK au travers de la BHE permettra de proposer des solutions (formulations galéniques, associations médicamenteuses) permettant d’obtenir des concentrations efficaces au niveau cérébral.

The cerebral hyperactivation of JAK / STAT pathway is involved in the physiopathology of several neuroinflammmatory diseases as
multiple sclerosis, HIV encephalitis, Parkinson’s disease or Alzheimer’s disease. Preclinical studies in murine models, such as MOGinduced EAE, and in vitro studies showed the significant interest of JAK inhibitors (ruxolitinib, tofacitinib) on neuroinflammation. JAK inhibitors, tofacitinib and baricitinib, constitute a new therapeutic class of well tolerated oral medications which prescriptions revolutionized the coverage of multiple chronic inflammatory diseases.
In clinical trial, JAK inhibitors are being tested in several neurological pathologies, glioblastoma, HIV encephalitis, multiple sclerosis, and used at doses identical to the indications of the marketing authorization (myelofibrosis, rheumatoid polyarthritis and ulcerative colitis). In rat and HIVE murine models, data concerning the diffusion into the brain across the blood-brain barrier (BBB) are limited and contradictory. However, the efficiency of these therapies at usual doses is conditioned by their capacity to cross the BBB and achieved sufficient in situ concentrations to inhibit JAK / STAT pathway. For example, the study of CDK4/6 inhibitors, currently used in breast cancer, for their development in glioblastoma, showed the limiting role of the BBB in their brain diffusion and thus its central role in the antitumoral efficiency.
Indeed, the ability of the drug to diffuse (paracellular or transcellular routes) and the expression of transport proteins (P-glycoprotein,
BCRP, OATP, MRP4, MRP5) can limit cerebral diffusion. In turn, neuroinflammation and drug combinations can modulate endothelial permeability and expression of efflux transporters and thus influence brain diffusion.
The aim of this work is to study the cerebral diffusion of several JAK inhibitors (ruxolitinib, tofacitinib) through the BBB in various murine models of neuro-inflammatory diseases and the underlying mechanisms (endothelial permeability, expression of transport proteins) and the impact of various factors (inflammatory environment, impact of dosage and drug combination), as well as the relation between efficiency (decrease of neuroinflammation) and brain diffusion of JAK inhibitors.
Understanding of the mechanisms limiting brain diffusion of JAK inhibitors through the BBB would allow us to envisage solutions (galenic formulations, drug combinations) to obtain effective concentrations into the brain.

Précédents Thésards

Former PhD

Candice CHAPOULY

Rôle de desert hedgehog dans l’angiogenèse post-ischémique et le maintien de l’intégrité du réseau vasculaire endoneural chez l’adulte

Raj Nayan SEWDUTH

Characterisation de l’ubiquidine Ligase PDZRN3 en tant que nouvel acteur des voies Wnt dans la morphogenèse et l’intégrité vasculaire

Nathalie FRANZL

Expression du récepteur Frizzled7 par les macrophages : rôle dans le contrôle de l’angiogenèse via la régulation de la polarisation macrophagique

Hadrien ROZÉ

Activité électrique diaphragmatique au cours du sevrage ventilatoire après insuffisance respiratoire aigue

Mathieu FIORE

Extension du spectre mutationnel des gènes ITGA2B-ITGB3 et corrélation génotypephénotype dans la thombasthénie de Glanzmann

Claire PEGHAIRE

Caractérisation du rôle du récepteur Frizzled7dans l’intégrité vasculaire et l’angiogenèse

Etienne RIVIERE

Implication de la protéine Bcl-xL dans la mégacaryopoïèse humaine normale et dans le purpura thrombopénique immunologique chronique

Rachel LEGERON

La spectrométrie de masse appliquée à la quantification absolue des anticorps monoclonaux thérapeutiques en milieu plasmatique pour la réalisation d’études pharmacocinétiques-pharmacodynamiques

Badr KILANI

Rôle des cellules endothéliales JAK2V617F dans l’augmentation de l’angiogenèse des néoplasies myéloprolifératives

Mathieu PERNOT

L’inhibition de PDZRN3 est requise pour la maturation cardiomyocytaire post-natal et protège de l’insuffisance cardiaque

Alexandre GUY

Rôle des cellules endothéiales avec mutation JAK2V617F et des polynucléaires neutrophiles dans la physiopathologie de la thrombose des néplasies myéloprolifératives

Florian GUENIOT

Contribution de la voie Wnt dans la stabilité de la barrière hémato-encéphalique