Hyperglycaemia and perivascular adipose tissue, two triggers in vascular dysfunction : Impact of oxidative stress-eNOS pathway and effect of exercise training

Les troubles métaboliques caractéristiques d’une alimentation de type « Western diet », sont à l’origine de pathologies cardiovasculaires, première cause de mortalité dans le monde. Il apparait nécessaire d’améliorer la compréhension des mécanismes impliqués dans l’installation des dysfonctions cardiovasculaires afin de pouvoir proposer des stratégies thérapeutiques ou préventives adaptées. Ainsi, le premier objectif de la thèse a été d’évaluer les effets d’une boisson sucrée sur la fonction vasculaire macro- et micro-circulatoire chez des sujets sains, par une approche translationnelle allant de la clinique humaine à un modèle expérimental de rongeur. Nos résultats montrent une altération de la fonction endothéliale en réponse à une prise de boisson sucrée, dans l’ensemble des lits vasculaires. L’exploration des mécanismes sous-jacents ces altérations nous a permis d’identifier l’implication du couple stress-oxydant/voie du NO. Un second objectif de thèse, a été d’étudier l’impact d’un stress métabolique chronique sur la fonction vasculaire et son incidence sur la régulation de la pression artérielle. Comme observé chez certains sujets souffrant de syndrome métabolique, notre modèle de rat ne présentait pas d’hypertension artérielle, malgré une hyperactivité du système sympathique. Ceci semble être expliqué par une compensation endothéliale eNOS-dépendant, qui permet de garantir le maintien d’une pression artérielle normale en dépit de l’effet vasopresseur adrénergique élevé. Le troisième objectif de thèse a porté sur un nouvel élément participant au maintien de l’homéostasie vasculaire et impacté par les situations pathologiques : le tissu adipeux périvasculaire (PVAT). Nos travaux démontrent dans le contexte du SMet, une altération de la voie adiponectine/eNOS dans le PVAT, en parallèle d’une augmentation de la production d’espèces oxygénées réactives.La pratique régulière d’un exercice physique est aujourd’hui reconnue comme une stratégie non-pharmacologique permettant d’impacter à la fois les désordres métaboliques et cardiovasculaires, notamment via une amélioration de la voie du NO. Nos résultats démontrent une limitation de l’apparition des dysfonctions endothéliales causée par une hyperglycémie aigue lorsqu’un protocole d’exercice physique chronique est réalisé. Enfin, l’exercice physique permet également de prévenir les modifications des propriétés vaso-actives du PVAT dans un modèle de rat SMet. Ce phénomène pourrait être expliqué par une amélioration du statut oxydant de la paroi artérielle, et à une potentialisation de la voie adiponectine/eNOS par l’exercice physiqueThe globalization of the western diet has mediated prevalence in cardiovascular disease related mortality, the single leading cause of death worldwide. Considering this, it is imperative that the underlying mechanisms of cardiovascular dysfunctions are continually investigated to establish a greater understanding of its pathogenesis from a healthy state to the presence of cardiometabolic diseases; and to improve upon current treatment and preventative strategies. Therefore, the first aim of this research was to identify vascular impact of acute hyperglycaemic stress induced by sweet sugar beverage consumption, with a translational approach. The results of this study demonstrated that consumption of a single commercially available sugar-sweetened beverage (SSB) induced transient micro- and macrovascular endothelial dysfunction, even in a healthy population. Further exploration into the underlying mechanisms of SSB-mediated endothelial dysfunction indicated that an increase in oxidative stress disrupts normal function of the nitric oxide pathway. Although disturbances in cardiovascular function may initially be transient, repetitive acute metabolic stress may translate to chronic cardiometabolic disease. Therefore, the second aim of this research was to assess the impact of a chronic metabolic disorder, metabolic syndrome (MetS), on vascular function in a rat model. Despite increasing sympathetic activity, the MetS rats didn’t present elevated arterial pressure. Such findings may be explained by a compensatory adaptation of endothelial function that increases production of nitric oxide in response to α-adrenergic agonist and, thus, regulates arterial pressure despite sympathetic hyperactivity. Considering this, the third aim of this research evaluated the impact of perivascular adipose tissue (PVAT) on vascular fucntion in MetS rats; demonstrating that MetS altered the adiponectin-endothelial nitric oxide synthase pathway in PVAT, in an oxidative stress-dependant manner.Exercise training is well recognized as a non-pharmacological strategy that has a beneficial impact on both metabolic and cardiovascular disorders via an improvement in function of the nitric oxide pathway. Considering this, research also assessed the efficacy of this approach to prevent vascular injury induced by acute hyperglycaemia in a healthy population and by PVAT in those with MetS. It was demonstrated that exercise attenuated acute hyperglycemia-mediated endothelial dysfunction; and restored endothelium-dependent vascular reactivity in rats with MetS, due to an improvement in the biocommunication between PVAT and arterial tissue and a notable enhancement of the adiponectine-endothelial nitric oxide synthase pathway