Arterioscler Thromb Vasc Biol

Evidences accumulated within the past decades identified hedgehog signaling as a new regulator of endothelium integrity. More specifically, we recently identified Dhh (desert hedgehog) as a downstream effector of Klf2 (Kruppel-like factor 2) in endothelial cells (ECs). The purpose of this study is to investigate whether hedgehog coreceptors Gas1 (growth arrest-specific 1) and Cdon (cell adhesion molecule-related/downregulated by oncogenes) may be used as therapeutic targets to modulate Dhh signaling in ECs. Approach and Results: We demonstrated that both Gas1 and Cdon are expressed in adult ECs and relied on either siRNAs- or EC-specific conditional knockout mice to investigate their role. We found that Gas1 deficiency mainly phenocopies Dhh deficiency especially by inducing VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule 1) and ICAM-1 (intercellular adhesion molecule 1) overexpression while Cdon deficiency has opposite effects by promoting endothelial junction integrity. At a molecular level, Cdon prevents Dhh binding to Ptch1 (patched-1) and thus acts as a decoy receptor for Dhh, while Gas1 promotes Dhh binding to Smo (smoothened) and as a result potentiates Dhh effects. Since Cdon is upregulated in ECs treated by inflammatory cytokines, including TNF (tumor necrosis factor)-α and Il (interleukin)-1β, we then tested whether Cdon inhibition would promote endothelium integrity in acute inflammatory conditions and found that both fibrinogen and IgG extravasation were decreased in association with an increased Cdh5 (cadherin-5) expression in the brain cortex of EC-specific Cdon knockout mice administered locally with Il-1β. Altogether, these results demonstrate that Gas1 is a positive regulator of Dhh in ECs while Cdon is a negative regulator. Interestingly, Cdon blocking molecules may then be used to promote endothelium integrity, at least in inflammatory conditions

PLoS Biol

Inflammation of the central nervous system (CNS) induces endothelial blood-brain barrier (BBB) opening as well as the formation of a tight junction barrier between reactive astrocytes at the Glia Limitans. We hypothesized that the CNS parenchyma may acquire protection from the reactive astrocytic Glia Limitans not only during neuroinflammation but also when BBB integrity is compromised in the resting state. Previous studies found that astrocyte-derived Sonic hedgehog (SHH) stabilizes the BBB during CNS inflammatory disease, while endothelial-derived desert hedgehog (DHH) is expressed at the BBB under resting conditions. Here, we investigated the effects of endothelial Dhh on the integrity of the BBB and Glia Limitans. We first characterized DHH expression within endothelial cells at the BBB, then demonstrated that DHH is down-regulated during experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Using a mouse model in which endothelial Dhh is inducibly deleted, we found that endothelial Dhh both opens the BBB via the modulation of forkhead box O1 (FoxO1) transcriptional activity and induces a tight junctional barrier at the Glia Limitans. We confirmed the relevance of this glial barrier system in human multiple sclerosis active lesions. These results provide evidence for the novel concept of "chronic neuroinflammatory tolerance" in which BBB opening in the resting state is sufficient to stimulate a protective barrier at the Glia Limitans that limits the severity of subsequent neuroinflammatory disease. In summary, genetic disruption of the BBB generates endothelial signals that drive the formation under resting conditions of a secondary barrier at the Glia Limitans with protective effects against subsequent CNS inflammation. The concept of a reciprocally regulated CNS double barrier system has implications for treatment strategies in both the acute and chronic phases of multiple sclerosis pathophysiology

Rôle des péricytes et des cellules endothéliales dans l'insuffisance cardiaque

Heart failure (HF) is a major public health issue affecting between 1 to 2% of the general population. Patients with HF with preserved ejection fraction (HFpEF) represent approximately 50% of patients with HF and are often older, female, and frequently have hypertension. The high prevalence of these comorbidities suggests that they play a role in the development of the disease. There is currently no specific treatment for HFpEF, because its pathophysiology remains poorly understood and requires further investigations in order to find new therapeutic targets. Microvascular dysfunction is currently proposed as compromising the perfusion of the heart and participating in the development of diastolic dysfunction. But the role of endothelial dysfunction in the pathophysiology of HFpEF remains to be clarified.Our objective was to better understand the role of vascular cells, pericytes and endothelial cells, in the pathophysiology of HFpEF. More specifically, this thesis aimed (1) to measure the impact of pericyte degeneration on cardiac microvascular integrity and cardiac function, (2) to test whether endothelial dysfunction participates in the development of diastolic dysfunction in a mouse model of HFpEF, and (3) to assess the sexual dimorphism associated with ICFEp.To investigate the role of pericytes in the heart, we have developed a mouse model lacking pericytes, Pdgfrb-Cre/ERT2; Rosa-DTA mice. We demonstrated that cardiac pericytes are required for cardiac microvascular integrity and cardiac function by regulating cardiomyocyte contractility and relaxation. These results suggest that changes in the pericyte phenotype may participate in the pathophysiology of cardiovascular diseases.To test the role of endothelial dysfunction in the pathophysiology of HFpEF, we created a mouse model in which diastolic dysfunction is induced by a high-fat diet (HFD) and by L-NAME, a NO synthase inhibitor. Firstly, we characterized the phenotype of the coronary vasculature in this model in males, females and ovariectomized females to highlight a possible sexual dimorphism. We have demonstrated that diastolic dysfunction was associated with endothelial dysfunction only in ovariectomized females. Secondly, we tested the role of endothelial dysfunction in these mice using a mouse model with preserved endothelial function under stress conditions (CdonECKO mice). This experiment proved that preventing endothelial dysfunction does not prevent diastolic dysfunction induced by an HFD+L-NAME treatment.All of these results demonstrate that the role of endothelial dysfunction in the development of HFpEF remains to be proved.L’insuffisance cardiaque (IC) est un problème de santé publique majeur touchant entre 1 et 2 % de la population générale. Les patients atteints d’IC à fraction d’éjection préservée (ICFEp) représentent environ 50 % des patients ayant une IC et sont souvent plus âgés, de sexe féminin, et présentent fréquemment une HTA. La prévalence élevée de ces comorbidités suggère qu’elles jouent un rôle dans le développement de la maladie. Il n’existe à l’heure actuelle aucun traitement spécifique de l’ICFEp, car sa physiopathologie reste mal comprise et nécessite d’être approfondie afin de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques. La dysfonction microvasculaire est actuellement proposée comme compromettant la perfusion du coeur et participant ainsi au développement de la dysfonction diastolique. Mais l’implication de la dysfonction endothéliale dans la physiopathologie de l’ICFEp reste à démontrer. L’objectif de cette thèse était donc de mieux comprendre le rôle des cellules vasculaires, péricytes et cellules endothéliales, dans la physiopathologie de l’ICFEp. Plus précisément, cette thèse a eu pour but (1) de mesurer l’impact de la dégénérescence des péricytes sur l’intégrité microvasculaire cardiaque et sur la fonction cardiaque, (2) de tester si la dysfonction endothéliale participe au développement de la dysfonction diastolique dans un modèle murin d’ICFEp, et (3) d’évaluer le dimorphisme sexuel associé à l’ICFEp.Pour étudier le rôle des péricytes sur le coeur, nous avons développé un modèle de souris dépourvues de péricytes, les souris Pdgfrb-Cre/ERT2 ; Rosa-DTA. Nous avons démontré que les péricytes cardiaques sont nécessaires à l’intégrité microvasculaire cardiaque et à la fonction cardiaque en régulant la contractilité et la relaxation des cardiomyocytes. Ces résultats suggèrent que des modifications du phénotype des péricytes pourraient participer à la physiopathologie de maladies cardiovasculaires. Pour tester le rôle de la dysfonction endothéliale dans la physiopathologie de l’ICFEp, nous avons d’abord mis en place un modèle murin, chez lequel une dysfonction diastolique est induite par un régime riche en lipides (HFD) et par le L-NAME, un inhibiteur de NO synthase. Dans un premier temps, nous avons caractérisé le phénotype de la vasculature coronaire dans ce modèle chez les mâles, les femelles et les femelles ovariectomisées pour mettre en évidence un éventuel dimorphisme sexuel. Nous avons, en effet, mis en évidence que la dysfonction diastolique était associée à une dysfonction endothéliale uniquement chez les femelles ovariectomisées. Dans un second temps, nous avons testé le rôle de la dysfonction endothéliale chez ces souris à l’aide d’un modèle murin présentant une fonction endothéliale préservée dans des conditions de stress (les souris CdonECKO). Cette expérience nous a révélé que prévenir la dysfonction endothéliale ne permet pas de prévenir la dysfonction diastolique induite par le traitement HFD+L-NAME.L’ensemble de ces résultats démontrent que le rôle de la dysfonction endothéliale dans le développement de l’ICFEp reste à prouver

Role of pericytes and endothelial cells in the heart failure

L’insuffisance cardiaque (IC) est un problème de santé publique majeur touchant entre 1 et 2 % de la population générale. Les patients atteints d’IC à fraction d’éjection préservée (ICFEp) représentent environ 50 % des patients ayant une IC et sont souvent plus âgés, de sexe féminin, et présentent fréquemment une HTA. La prévalence élevée de ces comorbidités suggère qu’elles jouent un rôle dans le développement de la maladie. Il n’existe à l’heure actuelle aucun traitement spécifique de l’ICFEp, car sa physiopathologie reste mal comprise et nécessite d’être approfondie afin de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques. La dysfonction microvasculaire est actuellement proposée comme compromettant la perfusion du coeur et participant ainsi au développement de la dysfonction diastolique. Mais l’implication de la dysfonction endothéliale dans la physiopathologie de l’ICFEp reste à démontrer. L’objectif de cette thèse était donc de mieux comprendre le rôle des cellules vasculaires, péricytes et cellules endothéliales, dans la physiopathologie de l’ICFEp. Plus précisément, cette thèse a eu pour but (1) de mesurer l’impact de la dégénérescence des péricytes sur l’intégrité microvasculaire cardiaque et sur la fonction cardiaque, (2) de tester si la dysfonction endothéliale participe au développement de la dysfonction diastolique dans un modèle murin d’ICFEp, et (3) d’évaluer le dimorphisme sexuel associé à l’ICFEp.Pour étudier le rôle des péricytes sur le coeur, nous avons développé un modèle de souris dépourvues de péricytes, les souris Pdgfrb-Cre/ERT2 ; Rosa-DTA. Nous avons démontré que les péricytes cardiaques sont nécessaires à l’intégrité microvasculaire cardiaque et à la fonction cardiaque en régulant la contractilité et la relaxation des cardiomyocytes. Ces résultats suggèrent que des modifications du phénotype des péricytes pourraient participer à la physiopathologie de maladies cardiovasculaires. Pour tester le rôle de la dysfonction endothéliale dans la physiopathologie de l’ICFEp, nous avons d’abord mis en place un modèle murin, chez lequel une dysfonction diastolique est induite par un régime riche en lipides (HFD) et par le L-NAME, un inhibiteur de NO synthase. Dans un premier temps, nous avons caractérisé le phénotype de la vasculature coronaire dans ce modèle chez les mâles, les femelles et les femelles ovariectomisées pour mettre en évidence un éventuel dimorphisme sexuel. Nous avons, en effet, mis en évidence que la dysfonction diastolique était associée à une dysfonction endothéliale uniquement chez les femelles ovariectomisées. Dans un second temps, nous avons testé le rôle de la dysfonction endothéliale chez ces souris à l’aide d’un modèle murin présentant une fonction endothéliale préservée dans des conditions de stress (les souris CdonECKO). Cette expérience nous a révélé que prévenir la dysfonction endothéliale ne permet pas de prévenir la dysfonction diastolique induite par le traitement HFD+L-NAME.L’ensemble de ces résultats démontrent que le rôle de la dysfonction endothéliale dans le développement de l’ICFEp reste à prouver.Heart failure (HF) is a major public health issue affecting between 1 to 2% of the general population. Patients with HF with preserved ejection fraction (HFpEF) represent approximately 50% of patients with HF and are often older, female, and frequently have hypertension. The high prevalence of these comorbidities suggests that they play a role in the development of the disease. There is currently no specific treatment for HFpEF, because its pathophysiology remains poorly understood and requires further investigations in order to find new therapeutic targets. Microvascular dysfunction is currently proposed as compromising the perfusion of the heart and participating in the development of diastolic dysfunction. But the role of endothelial dysfunction in the pathophysiology of HFpEF remains to be clarified.Our objective was to better understand the role of vascular cells, pericytes and endothelial cells, in the pathophysiology of HFpEF. More specifically, this thesis aimed (1) to measure the impact of pericyte degeneration on cardiac microvascular integrity and cardiac function, (2) to test whether endothelial dysfunction participates in the development of diastolic dysfunction in a mouse model of HFpEF, and (3) to assess the sexual dimorphism associated with ICFEp.To investigate the role of pericytes in the heart, we have developed a mouse model lacking pericytes, Pdgfrb-Cre/ERT2; Rosa-DTA mice. We demonstrated that cardiac pericytes are required for cardiac microvascular integrity and cardiac function by regulating cardiomyocyte contractility and relaxation. These results suggest that changes in the pericyte phenotype may participate in the pathophysiology of cardiovascular diseases.To test the role of endothelial dysfunction in the pathophysiology of HFpEF, we created a mouse model in which diastolic dysfunction is induced by a high-fat diet (HFD) and by L-NAME, a NO synthase inhibitor. Firstly, we characterized the phenotype of the coronary vasculature in this model in males, females and ovariectomized females to highlight a possible sexual dimorphism. We have demonstrated that diastolic dysfunction was associated with endothelial dysfunction only in ovariectomized females. Secondly, we tested the role of endothelial dysfunction in these mice using a mouse model with preserved endothelial function under stress conditions (CdonECKO mice). This experiment proved that preventing endothelial dysfunction does not prevent diastolic dysfunction induced by an HFD+L-NAME treatment.All of these results demonstrate that the role of endothelial dysfunction in the development of HFpEF remains to be proved

Rôle des péricytes et des cellules endothéliales dans l'insuffisance cardiaque

Heart failure (HF) is a major public health issue affecting between 1 to 2% of the general population. Patients with HF with preserved ejection fraction (HFpEF) represent approximately 50% of patients with HF and are often older, female, and frequently have hypertension. The high prevalence of these comorbidities suggests that they play a role in the development of the disease. There is currently no specific treatment for HFpEF, because its pathophysiology remains poorly understood and requires further investigations in order to find new therapeutic targets. Microvascular dysfunction is currently proposed as compromising the perfusion of the heart and participating in the development of diastolic dysfunction. But the role of endothelial dysfunction in the pathophysiology of HFpEF remains to be clarified.Our objective was to better understand the role of vascular cells, pericytes and endothelial cells, in the pathophysiology of HFpEF. More specifically, this thesis aimed (1) to measure the impact of pericyte degeneration on cardiac microvascular integrity and cardiac function, (2) to test whether endothelial dysfunction participates in the development of diastolic dysfunction in a mouse model of HFpEF, and (3) to assess the sexual dimorphism associated with ICFEp.To investigate the role of pericytes in the heart, we have developed a mouse model lacking pericytes, Pdgfrb-Cre/ERT2; Rosa-DTA mice. We demonstrated that cardiac pericytes are required for cardiac microvascular integrity and cardiac function by regulating cardiomyocyte contractility and relaxation. These results suggest that changes in the pericyte phenotype may participate in the pathophysiology of cardiovascular diseases.To test the role of endothelial dysfunction in the pathophysiology of HFpEF, we created a mouse model in which diastolic dysfunction is induced by a high-fat diet (HFD) and by L-NAME, a NO synthase inhibitor. Firstly, we characterized the phenotype of the coronary vasculature in this model in males, females and ovariectomized females to highlight a possible sexual dimorphism. We have demonstrated that diastolic dysfunction was associated with endothelial dysfunction only in ovariectomized females. Secondly, we tested the role of endothelial dysfunction in these mice using a mouse model with preserved endothelial function under stress conditions (CdonECKO mice). This experiment proved that preventing endothelial dysfunction does not prevent diastolic dysfunction induced by an HFD+L-NAME treatment.All of these results demonstrate that the role of endothelial dysfunction in the development of HFpEF remains to be proved.L’insuffisance cardiaque (IC) est un problème de santé publique majeur touchant entre 1 et 2 % de la population générale. Les patients atteints d’IC à fraction d’éjection préservée (ICFEp) représentent environ 50 % des patients ayant une IC et sont souvent plus âgés, de sexe féminin, et présentent fréquemment une HTA. La prévalence élevée de ces comorbidités suggère qu’elles jouent un rôle dans le développement de la maladie. Il n’existe à l’heure actuelle aucun traitement spécifique de l’ICFEp, car sa physiopathologie reste mal comprise et nécessite d’être approfondie afin de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques. La dysfonction microvasculaire est actuellement proposée comme compromettant la perfusion du coeur et participant ainsi au développement de la dysfonction diastolique. Mais l’implication de la dysfonction endothéliale dans la physiopathologie de l’ICFEp reste à démontrer. L’objectif de cette thèse était donc de mieux comprendre le rôle des cellules vasculaires, péricytes et cellules endothéliales, dans la physiopathologie de l’ICFEp. Plus précisément, cette thèse a eu pour but (1) de mesurer l’impact de la dégénérescence des péricytes sur l’intégrité microvasculaire cardiaque et sur la fonction cardiaque, (2) de tester si la dysfonction endothéliale participe au développement de la dysfonction diastolique dans un modèle murin d’ICFEp, et (3) d’évaluer le dimorphisme sexuel associé à l’ICFEp.Pour étudier le rôle des péricytes sur le coeur, nous avons développé un modèle de souris dépourvues de péricytes, les souris Pdgfrb-Cre/ERT2 ; Rosa-DTA. Nous avons démontré que les péricytes cardiaques sont nécessaires à l’intégrité microvasculaire cardiaque et à la fonction cardiaque en régulant la contractilité et la relaxation des cardiomyocytes. Ces résultats suggèrent que des modifications du phénotype des péricytes pourraient participer à la physiopathologie de maladies cardiovasculaires. Pour tester le rôle de la dysfonction endothéliale dans la physiopathologie de l’ICFEp, nous avons d’abord mis en place un modèle murin, chez lequel une dysfonction diastolique est induite par un régime riche en lipides (HFD) et par le L-NAME, un inhibiteur de NO synthase. Dans un premier temps, nous avons caractérisé le phénotype de la vasculature coronaire dans ce modèle chez les mâles, les femelles et les femelles ovariectomisées pour mettre en évidence un éventuel dimorphisme sexuel. Nous avons, en effet, mis en évidence que la dysfonction diastolique était associée à une dysfonction endothéliale uniquement chez les femelles ovariectomisées. Dans un second temps, nous avons testé le rôle de la dysfonction endothéliale chez ces souris à l’aide d’un modèle murin présentant une fonction endothéliale préservée dans des conditions de stress (les souris CdonECKO). Cette expérience nous a révélé que prévenir la dysfonction endothéliale ne permet pas de prévenir la dysfonction diastolique induite par le traitement HFD+L-NAME.L’ensemble de ces résultats démontrent que le rôle de la dysfonction endothéliale dans le développement de l’ICFEp reste à prouver

Endothelial Dysfunction in Heart Failure With Preserved Ejection Fraction: What are the Experimental Proofs?

Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) has been recognized as the greatest single unmet need in cardiovascular medicine. Indeed, the morbi-mortality of HFpEF is high and as the population ages and the comorbidities increase, so considerably does the prevalence of HFpEF. However, HFpEF pathophysiology is still poorly understood and therapeutic targets are missing. An unifying, but untested, theory of the pathophysiology of HFpEF, proposed in 2013, suggests that cardiovascular risk factors lead to a systemic inflammation, which triggers endothelial cells (EC) and coronary microvascular dysfunction. This cardiac small vessel disease is proposed to be responsible for cardiac wall stiffening and diastolic dysfunction. This paradigm is based on the fact that microvascular dysfunction is highly prevalent in HFpEF patients. More specifically, HFpEF patients have been shown to have decreased cardiac microvascular density, systemic endothelial dysfunction and a lower mean coronary flow reserve. Importantly, impaired coronary microvascular function has been associated with the severity of HF. This review discusses evidence supporting the causal role of endothelial dysfunction in the pathophysiology of HFpEF in human and experimental models

Cardiovasc Res

The therapeutic potential of Hedgehog (Hh) signalling agonists for vascular diseases is of growing interest. However, molecular and cellular mechanisms underlying the role of the Hh signalling in vascular biology remain poorly understood. The purpose of the present paper is to clarify some conflicting literature data. : With this goal we have demonstrated that, unexpectedly, ectopically administered N-terminal Sonic Hedgehog (N-Shh) and endogenous endothelial-derived Desert Hedgehog (Dhh) induce opposite effects in endothelial cells (ECs). Notably, endothelial Dhh acts under its full-length soluble form (FL-Dhh) and activates Smoothened in ECs, while N-Shh inhibits it. At molecular level, N-Shh prevents FL-Dhh binding to Patched-1 demonstrating that N-Shh acts as competitive antagonist to FL-Dhh. Besides, we found that even though FL-Hh ligands and N-Hh ligands all bind Patched-1, they induce distinct Patched-1 localization. Finally, we confirmed that in a pathophysiological setting i.e. brain inflammation, astrocyte-derived N-Shh act as a FL-Dhh antagonist. The present study highlights for the first time that FL-Dhh and N-Hh ligands have antagonistic properties especially in ECs. As a consequence, Hh ligands or forms of Hh ligands cannot be used instead of another for therapeutic purposes

Arterioscler Thromb Vasc Biol

[Figure: see text]

Partial Mural Cell Ablation Disrupts Coronary Vasculature Integrity and Induces Systolic Dysfunction

Background Although the critical role of pericytes in maintaining vascular integrity has been extensively demonstrated in the brain and the retina, little is known about their role in the heart. We aim to investigate structural and functional consequences of partial pericyte depletion (≈60%) in the heart of adult mice. Methods and Results To deplete pericytes in adult mice, we used platelet‐derived growth factor receptor β–Cre/ERT2; RosaDTA mice and compared their phenotype with that of control mice (RosaDTA) chosen among their littermates. Cardiac function was assessed via echocardiography and left ventricular catheterization 1 month after the first tamoxifen injection. We found mice depleted with pericytes had a reduced left ventricular ejection fraction and an increased end‐diastolic pressure, demonstrating both systolic and diastolic dysfunction. Consistently, mice depleted with pericytes presented a decreased left ventricular contractility and an increased left ventricular relaxation time (dP/dtmin). At the tissue level, mice depleted of pericytes displayed increased coronary endothelium leakage and activation, which was associated with increased CD45+ cell infiltration. Consistent with systolic dysfunction, pericyte depletion was associated with an increased expression of myosin heavy chain 7 and decreased expression of ATPase sarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca2+ transporting 2 and connexin 43. More important, coculture assays demonstrated, for the first time, that the decreased expression of connexin 43 is likely attributable to a direct effect of pericytes on cardiomyocytes. Besides, this study reveals that cardiac pericytes may undergo strong remodeling on injury. Conclusions Cardiac pericyte depletion induces both systolic and diastolic dysfunction, suggesting that pericyte dysfunction may contribute to the occurrence of cardiac diseases