Ciblage des cellules endothéliales sénescentes à l’aide d’une approche théranostique : potentiel thérapeutique d’une formulation d’Oméga 3

Targeting senescent endothelial cells using a theranostic approach : therapeutic potential of an Omega 3 formulation

• Auteur / Autrice : Lamia Remila
• Direction : Valérie Schini-Kerth, Thierry F. Vandamme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pharmaceutiques
• Date : Soutenance le 03/06/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nanomédecine régénérative (Strasbourg ; 2018-)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Delmas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julie Helms, Elena Markvicheva
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Delmas, Agnes Görlach
• DOI : 10.70675/a2c2b0a0zfd74z4babzbc1ez77bb65171ba0

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules endothéliales

Maladies cardiovasculaires

physiopathologie

Théranostique

Mots clés libres

Omega-3

Nanoencapsulation

EPA:DHA 6:1

Monoxide d’azote

Vieillissement

Dysfonction endotheliale

Stress Oxidant

Omega-3

Nanoencapsulation

EPA:DHA 6:1

Nitric oxide

Aging

Endothelial dysfunction

Oxidative stress

Résumé

L’endothélium, la monocouche cellulaire tapissant la surface luminale des vaisseaux sanguins, est un organe central dans la régulation de l’homéostasie vasculaire. En effet, les cellules endothéliales ont un rôle clé dans le maintien du tonus vasculaire et dans la protection contre la thrombose et le remodelage vasculaire, principalement grâce à la formation et libération de puissants facteurs vasoprotecteurs tels que le monoxyde d’azote (NO) et l’hyperpolarisation dépendante de l’endothélium (EDH). De nombreuses études épidémiologiques ou d’intervention ont montré que la consommation alimentaire des acides gras oméga-3 PUFAs majeurs, à savoir l’acide eicosapentaénoïque (EPA) et l’acide docosahexaénoïque (DHA), a aussi été associée à une réduction de la morbi-mortalité cardiovasculaire. En raison de la présence de multiples insaturations, les oméga-3 sont sujets à une dégradation qui peut entraîner la production de diverses espèces chimiques réactives conduisant à une perte de fonctionnalité. Par conséquent, la présente étude a examiné si la nanoencapsulation d'EPA:DHA 6:1 suivie d'un enrobage avec de la gomme est capable d'améliorer la stabilité des oméga-3 PUFAs et, par conséquent, d'améliorer leur effet bénéfique sur la fonction endothéliale en utilisant une approche in vitro, ex vivo et in vivo, et si oui, pour déterminer les mécanismes sous-jacents. EPA:DHA 6:1 est émulsionné en phase aqueuse et enrobé de protéines et de dérivés de gomme ou utilisé sous forme native.Tout d'abord, des études de réactivité vasculaire sont réalisées sur des anneaux d'artère coronaire porcine. Deuxièmement, la formation de NO est évaluée dans des cellules endothéliales cultivées d'artère coronaire porcine en utilisant la sonde fluorescente DAF-FM et la microscopie confocale. Troisièmement, pour l'étude in vivo, des rats Wistar mâles d’âge moyen ont reçu quotidiennement pendant 1 semaine par gavage 100 mg/kg soit de la forme native d’EPA:DHA 6:1, soit de la forme nanoencapsulée d’EPA : DHA 6:1, soit de l'eau (contrôle). Après une semaine de traitement, les rats sont euthanasiés. L'artère mésentérique principale et l'aorte thoracique sont utilisées pour les études de réactivité vasculaire, et l'aorte thoracique pour les études d'immunofluorescence sur coupes congelées. L'ajout de nanoformulation d’EPA:DHA 6:1 à des anneaux d'artère coronaire pré contractés avec l’U46619 a induit des relaxations dépendantes de la concentration dans les anneaux ayant un endothélium intact qui étaient plus importantes et soutenues que celles de la forme native, alors que seulement de faibles relaxations ont été observées dans les anneaux dénudés d’endothélium. La relaxation soutenue dépendante de l'endothélium induite par la nanoformulation d'EPA:DHA 6:1 a été abolie par un inhibiteur de la eNOS (L-NA) indiquant l'implication exclusive de NO. En revanche, la relaxation en réponse à la forme native est significativement réduite par l'indométacine indiquant l'implication des prostaglandines vasorelaxantes.

The endothelium, the cell monolayer lining the luminal surface of blood vessels, has as a pivotal role in the control of vascular homeostasis. Strategically located, endothelial cells can regulate diverse vascular responses including vascular tone, platelet aggregation, thrombosis, leukocyte trafficking, inflammation and angiogenesis. In major types of cardiovascular disease, an endothelial dysfunction is observed initially that is characterized by an imbalance between the vasodilator mechanisms and the induction of endothelium-derived contracting factors, resulting in impaired endothelium-dependent vasodilatation. Several epidemiological or interventional studies have shown that consumption of the major omega-3 PUFAs, namely eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA), has been related to a reduced risk of morbidity/mortality due to CVDs. Due to the presence of multiple unsaturation, omega-3 PUFAs are prone to degradation which can result in the production of various reactive chemical species leading to loss of functionality. Therefore, the present study investigated whether nanoencapsulation of EPA:DHA 6:1 is able to improve the stability of omega-3 PUFAs and hence, to enhance their beneficial effect at the endothelial function using in vitro, ex vivo and in vivo approaches, and, if so, to determine the underlying mechanisms. EPA:DHA 6:1 was emulsified in water phase and coated with proteins and gum derivatives or used in native form. Firstly, vascular reactivity studies were performed on left circumflex porcine coronary artery rings and changes in isometric tension were determined using organ chambers. Secondly, NO formation was assessed in cultured porcine coronary artery endothelial cells using the fluorescent probe DAF-FM and confocal microscopy. The antiaggregatory effect of endothelial cells was assessed using suspensions of washed human platelets incubated in an aggregometer. Thirdly, for the in vivo study, middle-aged male Wistar rats received by daily gavage 100 mg/kg of either native EPA:DHA 6:1 form or coated EPA:DHA 6:1 nanoparticles or water (control). After 1-week of treatment, the animals were euthanized. The main mesenteric artery and thoracic aorta were used for vascular reactivity studies, and the thoracic aorta for immunofluorescence studies on frozen section. The addition of coated EPA:DHA 6:1 nanoparticles to U46619-pre-contracted coronary artery rings induced concentration-dependent relaxations in rings with intact endothelium that were more sustained than those of the native EPA:DHA 6:1 form, whereas small relaxations were observed in denuded rings. The sustained endothelium-dependent relaxation to the coated EPA:DHA 6:1 nanoparticles was abolished by an eNOS inhibitor (L-NA) indicating the exclusive involvement of NO. In contrast, the relaxation in response to the native form was significantly reduced by indomethacin indicating the involvement of vasorelaxant prostanoids.