Thèse l'Inhibition Sélective de l'Enzyme Pde4b pour Cibler la Dysfonction Vasculaire dans l'Insuffisance Cardiaque à Fraction d'Éjection Préservée Icfep. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Santé et médicaments École doctorale : Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué Laboratoire de recherche : Signalisation et physiopathologie cardiovasculaire Direction de la thèse : Boris MANOURY ORCID 0000000173055633 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-28T23:59:59 L'insuffisance cardiaque à fraction d'éjection préservée (ICFEp) est une pathologie grave, en expansion et souffrant d'un déficit de solutions thérapeutiques [1, 2]. La dysfonction vasculaire en est un marqueur de mauvais pronostic [24] mais la compréhension de sa physiopathologie reste incomplète. La phosphodiesterase de type 4B (PDE4B) est une enzyme impliquée dans l'atténuation de signalisations intracellulaires impliquant l'AMPc, un messager ubiquitaire aux propriétés vasculoprotectrices. Des travaux récents ont fait apparaître la PDE4B vasculaire en tant que cible thérapeutique d'intérêt dans l'ischémie-reperfusion cardiaque et l'hypertension artérielle pulmonaire [15, 16].Les propriétés anti-inflammatoires, antiprolifératives et vasodilatrices de l'inhibition de la PDE4B dans le contexte de l'ICFEp pourraient constituer des leviers thérapeutiques intéressants pour cibler la dysfonction vasculaire, mais elles restent à évaluer. De plus, étant potentiellement exprimée dans les cellules endothéliales et les cellules musculaires lisses vasculaires, l'implication relative de la PDE4B dans les différents types cellulaires des vaisseaux sanguins reste à éclaircir.

Ce projet vise à définir l'implication de la PDE4B dans la dysfonction vasculaire dans le contexte de l'ICFEp, et sa pertinence en tant que nouvelle cible thérapeutique. Le projet aura pour objectifs les axes suivants :

1) mettre en évidence l'expression et l'activité de la PDE4B dans un modèle murin d'ICFEp. Un modèle murin récemment décrit par Hegyi et al. (2022) [25] sera utilisé pour reproduire le phénotype de l'ICFEp sur des souris mâles et femelles. Les dysfonctions cardiaques et vasculaires seront caractérisées une approche intégrée. L'expression, l'activité et la contribution de la PDE4B seront examinées sur des tissus et cellules vasculaires isolés de ces souris ;

2) préciser les contributions respectives des PDE4B exprimées dans les cellules endothéliales et musculaires lisses sur des tissus et cellules vasculaires humains ex vivo ;

3) apporter la preuve de concept selon laquelle l'inhibition pharmacologique in vivo de la PDE4B améliore la fonction vasculaire et le phénotype cardiaque dans un modèle d'ICFEp.

Le design de l'étude permettra de questionner l'influence du sexe biologique, en incluant des groupes d'animaux mâles et femelles, dans lesquels les individus pathologiques seront comparés aux individus sains.

Des outils pharmacologiques (le nérandomilast/ BI 1015550, inhibiteur sélectif de la PDE4B, récemment approuvé par la FDA pour le traitement de la fibrose pulmonaire [13]) et génétiques (e.g. souris déficientes pour le gène Pde4b, ARNs interférents) seront combinés à des approches de physiologie, de transcriptomique, à partir des modèles in vivo. L'utilisation de tissus coronaires humains cliniquement pertinents apportera un volet translationnel au projet.

Les résultats obtenus permettront d'envisager l'utilisation de modulateurs de la PDE4B tels que le nérandomilast comme une nouvelle option thérapeutique pour la prise en charge de l'ICFEp. L'insuffisance cardiaque (IC) est un syndrome clinique grave touchant plus de 64 millions de personnes, présentant une survie à 5 ans inférieure à 50 %, et dont la prévalence augmente avec l'âge [1]. L'IC est catégorisée selon la fraction d'éjection du ventricule gauche (FEVG) : préservée (ICFEp), modérément réduite, ou réduite (ICFEr) [2]. La prise en charge de l'ICFEp constitue un défi majeur, car elle représente la moitié des cas d'IC, est majoritaire chez les femmes et ne bénéficie que de peu d'options thérapeutiques efficaces [1]. La physiopathologie de l'ICFEp reste mal comprise. L'ICFEp est accompagnée de comorbidités cardiovasculaires (hypertension artérielle, fibrillation auriculaire, insuffisance rénale chronique) et non-cardiovasculaire (diabète, obésité). L'ICFEp est également marquée par une dysfonction microvasculaire, associée à la sévérité de la pathologie [3] et proposée comme facteur causal des altérations du myocarde [4, 5]. Une activation inflammatoire systémique, possiblement alimentée par des altérations du tissu adipeux périphérique, pourrait également contribuer aux altérations cardiovasculaires et systémiques établies dans l'ICFEp [6].

L'adénosine monophosphate cyclique (AMPc) est un messager intracellulaire ubiquitaire, jouant un rôle clé dans l'homéostasie cardiovasculaire. L'action de l'AMPc est vasoprotectrice (stabilisatrice de la barrière endothéliale, vasodilatatrice, anti-inflammatoire, antithrombotique) [7-11]. De nombreuses voies de signalisation intercellulaires sont couplées à la production d'AMPc vasculaire, dont celle du récepteur de l'incrétine glucagon-like-peptide-1 (GLP-1) qui a récemment émergé comme une cible prometteuse dans le traitement des patients ICFEp obèses non-diabétiques [12]. L'AMPc est synthétisé par les adénylate cyclases et dégradé par les phosphodiestérases (PDE) [4]. L'isoforme PDE4B est une PDE impliquée dans l'atténuation des signaux de l'AMPc dans de nombreux tissus. L'inhibition pharmacologique de la PDE4B par le nérandomilast (BI 1015550) a récemment émergé comme une option thérapeutique crédible dans la fibrose pulmonaire, en raison de ses propriétés anti-inflammatoires et antiprolifératives, avec des effets indésirables limités [13, 14]. Par ailleurs, des résultats expérimentaux récents ont montré que la PDE4B exprimée par les cellules endothéliales contribue aux altérations vasculaires observées dans des modèles d'ischémie/reperfusion et de l'hypertension artérielle pulmonaire [15, 16]. Au laboratoire, nous avons montré que l'expression protéique d'un variant de la PDE4B dans l'artère coronaire est augmentée dans un modèle d'ICFEr chez le rat [17].

Les propriétés anti-inflammatoires, antiprolifératives et vasodilatatrices de l'inhibition de la PDE4B dans le contexte de l'ICFEp pourraient constituer des leviers thérapeutiques intéressants pour cibler la dysfonction vasculaire, mais elles restent à évaluer. De plus, étant potentiellement exprimée dans les cellules endothéliales et les cellules musculaires lisses vasculaires, l'implication relative de la PDE4B dans les différents types cellulaires des vaisseaux sanguins reste à éclaircir.

Ce projet vise à définir l'implication de la PDE4B dans la dysfonction vasculaire dans le contexte de l'ICFEp, et sa pertinence en tant que nouvelle cible thérapeutique. Les éléments récents de la littérature suggèrent que la PDE4B pourrait se révéler une cible thérapeutique prometteuse dans les désordres cardiovasculaires impliquant une dysfonction vasculaire. Le ciblage pharmacologique de la PDE4B, concrétisé par l'émergence du nérandomilast, pourrait compléter les thérapies existantes de l'ICFEp. Afin de préciser l'implication de la PDE4B dans la dysfonction vasculaire et de fournir une preuve de concept de l'efficacité de l'inhibition de la PDE4B dans le contexte de l'ICFEp, le projet aura pour objectifs les axes suivants :

1) mettre en évidence l'expression et l'activité de la PDE4B dans un modèle murin d'ICFEp. Un modèle murin récemment décrit par Hegyi et al. (2022) [25] sera utilisé pour reproduire le phénotype de l'ICFEp sur des souris mâles et femelles. Les dysfonctions cardiaques et vasculaires seront caractérisées par une approche intégrée. L'expression, l'activité et la contribution de la PDE4B seront examinées sur des tissus et cellules vasculaires isolés de ces souris ;

2) préciser les contributions respectives des PDE4B exprimées dans les cellules endothéliales et musculaires lisses sur des tissus et cellules vasculaires humains ex vivo ;

3) apporter la preuve de concept selon laquelle l'inhibition pharmacologique in vivo de la PDE4B améliore la fonction vasculaire et le phénotype cardiaque dans un modèle d'ICFEp.

Le design de l'étude permettra de questionner l'influence du sexe biologique, en incluant des groupes d'animaux mâles et femelles, dans lesquels les individus pathologiques seront comparés aux individus sains.
Axe 1 : Mise en évidence de l'expression et de l'activité de la PDE4B dans un modèle murin d'ICFEp

- Caractérisation intégrée du modèle d'ICFEp
Un modèle murin récemment décrit par Hegyi et al. (2022) [25] sera utilisé pour reproduire le phénotype de l'ICFEp sur des souris mâles et femelles. Ce modèle consiste à infuser de l'aldostérone pendant 4 semaines à des souris Lepr db/db déficientes pour le récepteur de la leptine, présentant un phénotype diabétique et obèse [25]. Des souris Lepr db/+ infusées avec le véhicule de l'aldostérone (5% d'éthanol dans une solution saline NaCl à 0,9%) seront utilisées comme contrôles. Ce modèle in vivo sera établi au laboratoire UMR-S 1180, dans le respect de la législation sur la protection des animaux utilisés à des fins expérimentales (Directive 2010/63/EU, demande d'autorisation de projet en cours). La présence de signes de l'ICFEp (altération des paramètres de la fonction diastolique (E/A, E/e'), oedème, remodelage hypertrophique de la paroi cardiaque, fibrose myocardique, niveau plasmatique des peptides natriurétiques) sera validée par des explorations fonctionnelles (échocardiographie Doppler) et des analyses histologiques, biochimiques du coeur, respectivement avant et après le sacrifice. Des mesures des paramètres métaboliques (test de tolérance au glucose) et des tests de tolérance à l'effort (course sur tapis roulant) seront réalisés.
Afin d'évaluer une atteinte vasculaire dans ce modèle, les artères coronaires et mésentériques seront isolées par dissection, et montées sur des myographes isométriques et pressurisés. Les réponses vasodilatatrices, endothélium-dépendantes (acétylcholine), ou indépendantes (donneur de NO, adénosine) seront examinées [17, 18]. La raréfaction microvasculaire, un autre facteur dont dépend la tolérance à l'EP, sera évaluée par marquage des microvaisseaux du CD31 ou à l'isolectine sur coupe de tissu. D'autres analyses biochimiques et histologiques permettront de compléter la caractérisation de la biologie vasculaire : activité angiogénique (expression de HIF), marqueurs de l'activation inflammatoire (comptage des infiltrats de leucocytes, expression des molécules d'adhésion ICAM1, VCAM1). Les expertises des équipes 1 et 3 du laboratoire UMR-S 1180 pourront être sollicitées, respectivement en lien avec les explorations du métabolisme énergétique et de la signalisation calcique dans les cellules isolées. Au vu de l'importance émergente du tissu adipeux viscéral et de l'inflammation dans la compréhension de la physiopathologie de l'ICFEp, l'expression et l'activité de la PDE4B seront également examinées dans les tissus adipeux et les infiltrats inflammatoires environnant les vaisseaux mésentériques.

- Expression et activité de la PDE4B
Une analyse RNAseq des tissus vasculaires isolés des animaux ICFEp et contrôles sera réalisée afin de comparer les profils transcriptomiques dans les 2 groupes. L'analyse visera dans un premier temps à quantifier les variations d'expression de la PDE4B et des gènes associés aux voies des nucléotides cycliques (autres isoformes de PDEs, récepteurs, cyclases, kinases). Pour la réalisation de ces analyses, nous nous appuierons sur l'expertise des plateformes technologiques Actagen (Unité Mixte de Service Ingénierie et Plateformes au Service de l'Innovation Thérapeutique, UMS-IPSIT, Orsay : préparation des séquences, C. DELOMENIE, P. TRAN), la plateforme de séquençage de l'Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC, Gif-sur-Yvette) et Bioinfo (UMS-IPSIT, F. DUMONT). Cette analyse transcriptomique permettra de générer les listes de gènes différentiellement exprimés pour chaque comparaison de groupes deux à deux, puis d'explorer les mécanismes moléculaires sous-jacents à la dysfonction vasculaire liée à l'ICFEp dans les deux sexes [28].
L'expression de la PDE4B et des autres gènes d'intérêt sera vérifiée par RT-PCR digitale (Actagen), par western blot, par immunomarquage respectivement sur des lysats et des coupes de tissus (myocarde, artères périphériques). Des dosages radioenzymatiques des activités PDE dans les tissus seront effectués. Les tissus adipeux périphériques (tissu adipeux périvasculaire) seront également analysés, en tant que sites d'expression potentiels de la PDE4B et pour leur rôle régulateur de la fonction vasculaire [29, 30]. Les contributions de la PDE4B dans la vasomotricité, ou l'activité PDE seront révélées par l'utilisation du nérandomilast (BI 1015550), inhibiteur décrit comme 9 fois plus sélectif de la PDE4B vis-à-vis de la PDE4D (CI50 = 10 nM, [13]). L'utilisation de tissus provenant de souris Pde4b-/-, disponibles au laboratoire UMR-S1180, permettra de vérifier si les effets de l'inhibiteur ou les signaux d'expression de la PDE4B sont attribuables à l'enzyme.

Axe 2 : Contributions de la PDE4B dans les différents types de cellules vasculaires :

- Fonctions cellulaires de la PDE4B dans les cellules endothéliales et musculaires lisses vasculaires

La fonction de la PDE4B sera explorée ex vivo sur les différents sites d'expression cellulaires identifiés en Axe 1. Des modèles de culture primaire de cellules endothéliales et/ou musculaires lisses humaines (fournisseur : Lonza) permettront d'évaluer les effets des altérations d'expression de la PDE4B, dans ces types cellulaires distincts, afin d'en apprécier l'impact sur leur physiologie. Le gène Pde4b sera respectivement surexprimés ou réprimés par ARN-interférent, selon qu'il est soumis à une régulation positive ou négative dans le modèle d'ICFEp (Axes 1 et 2). De manière alternative à l'ARN interférent, l'inhibition de la PDE4B pourra être obtenue avec le nérandomilast/BI 1015550 à une concentration sélective. Des tests cellulaires appropriés seront réalisés pour tester les activités et fonctions cellulaires (migration, prolifération, barrière endothéliale, réponse à des stimuli pro-inflammatoires). L'expertise de l'équipe sur les signalisations impliquant les messagers intracellulaires AMPc et GMPc sera mise à profit pour examiner comment ces voies pléiotropes sont affectées par la modulation de la PDE4B, en combinant des approches de biologie moléculaire, biochimie, pharmacologie et physiologie. En particulier, des biosenseurs adressés vers différentes sublocalisations intracellulaires permettront d'appréhender comment la PDE4B régit la compartimentation de la signalisation AMPc dans les cellules vasculaires.

- Caractérisation fonctionnelle de la PDE4B dans les tissus et cellules fraîchement isolées d'artères coronaires humaines

Dans le cadre d'une collaboration avec l'équipe de X. NOREL (INSERM U1148, Laboratory for Vascular Translational Science (LVTS), Paris), nous aurons accès à des prélèvements d'artères coronaires humaines disséquées provenant de patients atteints d'insuffisance cardiaque et de sujets non-IC. Ces tissus précieux seront utilisés pour i) identifier le(s) type(s) cellulaires exprimant la PDE4B en utilisant un anticorps sélectif anti-PDE4B (détection par immunohistochimie ou immunomarquage (anticorps Abcam AB170939) pour cytométrie de flux, après dissociation des cellules musculaires lisses et endothéliales) ; ii) évaluer la contribution de la PDE4B en combinant les biosenseurs FRET de l'AMPc et l'utilisation de l'inhibiteur sélectif de la PDE4B BI 1015550 ; iii) évaluer la contribution de la PDE4B dans des tissus coronaires humains.

Axe 3 : Preuve de concept de l'inhibition pharmacologique in vivo de la PDE4B pour améliorer la fonction vasculaire dans un modèle d'ICFEp.

Des groupes de souris mâle et femelle recevront le nérandomilast de manière curative, une fois l'ICFEp établie après 4 semaines d'aldostérone. La dose de 3,24 mg/kg/jour administrée par gavage sera choisie car décrite comme efficace in vivo dans des modèles d'hypertension pulmonaire [15], d'inflammation et fibrose pulmonaires [13, 31]. Les animaux contrôles recevront le véhicule. Les fonctions cardiaques et vasculaires seront phénotypées afin de mettre en évidence une efficacité thérapeutique de l'inhibition pharmacologique de la PDE4B dans l'ICFEp. Les effets indésirables de type gastrointestinaux, souvent reportés par les inhibiteurs de PDE4, seront scrutés afin de vérifier la tolérance du traitement [31]. La dose pourra être augmentée à 12,5 mg/kg/jour, pour atteindre une efficacité supérieure si nécessaire [31].

Une analyse en séquençage des transcrits d'ARN « single cell RNAseq » sera envisagé pour définir les types cellulaires et les fonctions biologiques les plus impactées par le traitement, en comparaison des animaux ICFEp ayant reçu le véhicule. Ce séquençage sera réalisé à partir du tissu vasculaire mésentérique, en incluant le tissu adipeux, dont le rôle physiopathologique dans l'ICFEp a récemment été proposé [32].

Les compétences suivantes du candidat seront appréciées :
- connaissance de la pharmacologie cardiovasculaire et des voies de signalisation
- curiosité pour les modèles in vivo- expérience en manipulation d'organes ou de cellules isolés
- expérience en culture cellulaire et/ou physiologie cellulaire
- autonomie
- bon niveau d'anglais parlé et écrit
- une formation en expérimentation animale sera également appréciée
- rigueur scientifique