Importance des processus angiogéniques au cours des pathologies valvulaires

The importance of angiogenesis during valvular disease

• Auteur / Autrice : Nicolas Gendron
• Direction : David Smadja
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie
• Date : Soutenance le 24/09/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Nadine Ajzenberg
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nadine Ajzenberg, Jean-Christophe Gris, Jean-Christian Roussel, Annabelle Prado Dupont, Pascale Gaussem
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Christophe Gris, Jean-Christian Roussel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rétrécissement aortique

Récepteurs

Protéine C

Bioprothèses valvulaires

Calcification

Valve de l'aorte

Néovascularisation

Mots clés libres

Sclérose valvulaire aortique

Cellules interstitielles de valves

Angiogenèse

VEGF-A

Bioprothèse valvulaire

Récepteur endothélial soluble de la protéine C

Calcification

Calcific aortic valve disease

Valvularinterstitial cells

Angiogenesis

VEGF-A

Bioprosthetic valve

Soluble endothelial protein C receptor

Calcification

Résumé

La sclérose valvulaire aortique (SVA) est une pathologie fibro-calcifiante de la valve aortique évoluant progressivement vers son stade final, la sténose aortique. Les valves cardiaques adultes ne sont pas vascularisées et les cellules interstitielles de valves (VICs) sont les cellules majoritaires. Plusieurs auteurs ont mis en évidence une néoangiogenèse locale et aberrante au cours de la SVA. A ce jour, il n’existe pas de thérapeutique médicale de la SVA et le seul traitement efficace est le remplacement valvulaire aortique qui peut se faire par une prothèse valvulaire mécanique ou biologique. Après environ 10 ans d’implantation, 20% des bioprothèses valvulaires présenteraient des signes de dysfonction liés à une dégénérescence structurelle de la bioprothèse (SVD) par l’atteinte tissulaire, la calcification ou la déchirure des cuspides. Cette SVD nécessite le plus souvent un second remplacement valvulaire. Le recouvrement endothélial de la bioprothèse qui, dans un premier temps, permet l’hémocompatibilité et la non-thrombogénicité de la bioprothèse après son implantation pourrait être responsable du recrutement et de l’accumulation de cellules à potentiel fibroblastique et/ou pro-calcifiant aboutissant sa détérioration. Le premier objectif de mon travail de thèse était de comprendre comment les VICs pouvaient interférer avec la formation vasculaire et ainsi favoriser la formation de vaisseaux aberrante au cours de la SVA. Le second objectif était d’identifier différents biomarqueurs angiogéniques sériques associés à la dégénérescence bioprothétique valvulaire. Premièrement, nous montrons ici que les VICs pathologiques (VICp) ont un phénotype mésenchymateux en termes de marqueur de surface et de capacité de différentiation. Nous avons comparé le potentiel angiogénique des milieux conditionnés de VICp à celui de VICs isolées de valves saines (VICc). Ces expériences in vitro nous ont permis de mettre en évidence que les milieux conditionnés de VICp induisaient une prolifération et migration des cellules endothéliales plus importante que les VICc. De plus, nous avons montré que les VICp présentaient des propriétés angiogènes plus importantes que les VICc. Par ailleurs, nous avons montré que les VICp sécrétaient des quantités plus importantes de VEGF-A que les VICc. A l¿aide d’une stratégie utilisant un anticorps monoclonal anti-VEGF-A et un siRNA antiVEGFA, nous avons pu confirmer que la modification de phénotype angiogène des VICs était dû à l`augmentation de synthèse du VEGF-A. De plus, nous avons montré que les VICp, au contact de cellules endothéliales, sont capables in vivo et in vitro de se différencier en cellules perivasculaires mais ne pouvaient se différencier en cellules endothéliales. Ces résultats sont en faveur du rôle actif des VICs dans la formation de néovaisseaux dans le développement de la SVA. Ainsi, les VICp peuvent être considérées comme un nouveau progéniteur vasculaire postnatal mésenchymateux. Deuxièmement, nous avons réalisé une étude rétrospective cas témoins à partir de sérums de patients adultes présentant une SVD. Les sérums contrôles étaient obtenus à partir de patients appariés en sexe et en âge. Au total, 74 patients avec une SVD ont été inclus. Nous avons retrouvé dans cette cohorte une diminution de tous les marqueurs endothéliaux et/ou angiogène par rapport à la population contrôle. Après analyse multivariée, seuls les taux de sEPCR inférieur à 108 ng/mL étaient significativement associés à un risque plus important de calcification de la bioprothèse. Mes résultats de thèse dans la SVA et SVD suggérèrent un lien entre l’endothélium, l`angiogenèse et la coagulation au cours des processus de calcification des valves natives et bioprothétiques. Ces résultats suggèrent l’importance de la fonction endothéliale et probablement du recouvrement des bioprothèses par les cellules endothéliales au cours de la SVA.

Calcific aortic valve disease (CAVD) is a fibro-calcifying disease of the aortic valve that progressive to its final stage, the aortic stenosis. Adult heart valves are not vascularized and valvular interstitial cells (VICs) are the main cells found. Previous studies demonstrated local and aberrant neoangiogenesis during CAVD. To date, there is no medical treatment for CAVD and the only effective treatment is aortic valve replacement, which can be done with a mechanical or biological prosthesis. After approximately 10 years of implantation, 20% of the bioprostheses show signs of dysfunction due to structural valve degeneration (SVD) by tissue involvement, calcification or cusp tear. SVD most often lead to a second valve replacement. Bioprosthesis endothelial recovery, which initially allows hemocompatibility and non-thrombogenicity, could lead to long-term recruitment and proliferation of fibroblastic and/or pro-calcific cells resulting in its deterioration. The first objective of my thesis work was to understand how VICs interfere with vascular network and thus allow the formation of aberrant vessels during CAVD. The second objective was to identify different angiogenic biomarkers associated with SVD. First, we show here that pathological VICs (VICp) showed a mesenchymal phenotype in terms of surface marker and differentiation ability. Then, we compared the angiogenic potential of conditioned media from VICs isolated from control valves (VICc) to VICp. VICp induced a significant increase in ECFC proliferation and migration compared with conditioned media from VICc in vitro. Furthermore, we showed that VICp had higher angiogenic potential compared with VICc. We observed higher expression of VEGF-A in conditioned media from VICp compared to VICc. These effects were inhibited either by the use of VEGF-A blocking antibodies or siRNA targeting VEGF-A in VICp, confirming a stimulatory role of VICp in vasculogenesis was due to VEGF-A-related secretion. Furthermore, when VICp are associated with endothelial cells, we found that VICp could differentiate in perivascular cells both in vivo and in vitro but cannot differentiate into endothelial cells. These results support the active role of VICs in aberrant angiogenesis during CAVD. Thus, VICp may be considered as a new mesenchymal postnatal vascular progenitor cells. Second, we performed a retrospective case-control study of sera from adult patients with SVD. Control sera were obtained from ageand sex matched patients. A total of 74 patients with SVD were included. We found in this cohort a decrease in endothelial and/or angiogenic biomarkers compared to controls. After multivariate analysis, only a level of sEPCR lower than 108 ng/mL was significantly associated with a greater risk of bioprosthesis calcification. We show here that the decrease in serum sEPCR was significantly associated with a higher risk of calcification of the bioprosthetic valve. My thesis results in both CAVD and SVD suggested a link between endothelium, angiogenesis and coagulation during calcification process of native and bioprosthetic valve. These results suggest the importance of endothelial function during native valve and bioprosthetic valve diseases.