Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Rigidité cardiaque“

Introduction: The Neuroleptic Malignant Syndrome (NMS) is considered to be a rare form of druginduced hyperthermia that can be lethal. The major symptoms of NMS are hyperthermia, rigidity that can be unresponsive to anticholinergic drugs, changes in mental status that may range from confusion to profound coma and autonomic dysregulation (for example, profuse sweating, incontinence, changes in heart rate andblood pressure). Objective: In this paper, we present a case report of NMS which developed after the increase of thedose of a first-generation antipsychotic that was used in the treatment of her paranoid schizophrenia. Discussions: Prevalence of NMS is the higher in the first four weeks from the initiation of thetreatment, but cases were reported even at the first administration, so we need a high attention andsupervision in these cases. We synthetize for this case the treatment recommendations and its limitations. Conclusions: NMS can appear in any point of a SRRI treatment, even after 51 years. Rezumat Introducere: Sindromul neuroleptic malign (SNM) este considerat a fi o formă rară de hipertermie indusă de medicamente, care poate fi letal. Simptomele principale ale SNM sunt reprezentate de hipertermie, rigiditate, care poate fi neresponsivă la terapia anticolinergică, alterarea stării de conștiență, care poate varia de la sindrom confuzional până la comă profundă și disfuncție autonomă (de exemplu, transpirații profuze, incontinență, modificări ale frecvenței cardiace și ale tensiunii arteriale). Scop/Obiectiv: În această lucrare, prezentăm cazul unei paciente de sex feminin cu SNM, care a apărut în urma creșterii dozei de antipsihotic de primă generație folosit în tratamentul schizofreniei paranoide cucare pacienta a fost diagnosticată. Discuții: Prevalența SNM este cea mai mare în primele patru săptămâni de la inițierea tratamentului, dar au fost cazuri raportate chiar de la inițierea tratamentului, de aceea e necesară o atenție crescută a acestorcazuri. Sintetizăm recomandările de tratament și limitările lor în acest caz. Concluzii: SNM poate să apară oricând pe parcursul terapiei cu SRRI, chiar după 51 de ani.

L’objectif de cette thèse a été d’évaluer certains paramètres physiques et épigénétiques impliqués dans la différenciation cardiaque de cellules souches humaines pluripotentes induites. Un premier paramètre physique souvent sous-évalué a été étudié, celui de la rigidité. Classiquement, les cellules souches sont cultivées et adaptées à des rigidités in vitro allant de 1-10 GPa très éloignées des valeurs physiologiques, de l’ordre du kPa. L’impact de support de culture à 3, 12 et 25 kPa a été évalué sur les cellules souches initiales. Les résultats montrent que des rigidités inférieures à 25 kPa ne permettent pas le maintien de la pluripotence au bout de 6 passages. De plus, les colonies cellulaires se développent en 3D et créent leur propre microenvironnement. Un second paramètre étudié concerne les microRNAs appartenant à la famille let-7 dont la fonction exacte au niveau cardiaque reste à définir. Les résultats montrent qu’au cours de la différenciation son expression se caractérise par une augmentation transitoire précoce au moment de la formation du mésoderme, puis s’éteint pour ne ré-augmenter que plus tard lors de la maturation des cardiomyocytes. Des modulations via des mimics ou des inhibiteurs dans différents contextes cellulaires suggèrent qu’initialement let-7 contribue à une future spécification cardiaque, mais que plus tard cette famille devra être réprimée pour générer des progéniteurs cardiaques. À l’opposé, miR-1, spécifique au cœur, contribue toujours à la progression en cardiomyocytes. Ensemble, ces recherches contribuent à la recherche fondamentale sur le développement du cœur humain et à la recherche appliquée en ingénierie tissulaire cardiaque
The objective of this thesis was to evaluate some physical and epigenetic parameters involved during cardiac differentiation of human induced pluripotent stem cells. Environmentally, an often undervalued physical parameter remains, the stiffness defined by the Young’s modulus. Commonly stem cells are cultured and adapted to in vitro rigidities ranging between 1-10 GPa very far from physiological values, for instance 10-15 kPa for the heart. The impact of soft culture substrates with 3 kPa, 12 kPa and 25 kPa was studied on the initial stem cells. Globally, results indicated that rigidities lower than 25 kPa were not suited for total pluripotency maintenance after 6 passages. Also, cellular colonies started to grow in 3D suggesting that softness drove them to build their own microenvironment. Epigenetically, the exact role of one of the first discovered microRNAs, the let-7 family has not yet been fully elucidated. Throughout differentiation its expression was characterized by an early transient peak at the time of mesoderm formation, after which their expression extinguished to only gradually re-increase later in the course of cardiomyocytes maturation. Modulation experiments involving mimics or inhibitors of the let-7 family on different cellular contexts suggested that initially let-7 acted on future cardiac specification but later, this family had to be repressed in order for cardiac progenitors to emerge. Oppositely, the cardiac specific miR-1 always contributed to their progression into cardiomyocytes. Together these researches contribute to fundamental research on human heart development and to applied research on human engineered cardiac tissues

L’élastographie ultrasonore est une technique qui a fait ses preuves en clinique depuis près de 10 ans pour explorer la dureté des organes statiques superficiels comme le foie le sein. Son application à l’étude des caractéristiques mécaniques du cœur est très récente et n’a fait l’objet que de quelques preuves de concept expérimentales chez l’animal et chez l’Homme. Dans ce travail, nous avons évalué in vitro, sur un modèle animal et chez l'homme atteint de sténose aortique, l'imagerie Shear Wave Elastography dans une version adaptée au cœur à partir de séquences cliniques conçues pour des organes statiques. Nous avons montré sur fantôme que les mesures réalisées à l’aide des séquences cardiaque sur sonde linéaires étaient concordantes avec les séquences de référence, alors que les mesures avec la sonde sectorielle n'étaient interprétables qu'entre 4 et 10 cm, et présentaient un champ de mesure homogène. Dans le modèle animal, nous avons montré que la rigidité systolique était affectée par les conditions de charge et corrélée à la contractilité, alors que la rigidité diastolique était indépendante des conditions de charge, de la contractilité et de la fréquence cardiaque avec une bonne concordance intra et inter animale. Chez l'homme, nous avons confirmé la nature dynamique de la dureté myocardique avec un rapport systole/diastole de 3,5, montré que la rigidité diastolique du myocarde était significativement plus élevée en cas de sténose aortique et significativement corrélée au remodelage du ventricule gauche, à la sévérité de l'obstruction aortique et à la précharge ventriculaire. Ces résultats prometteurs montrent le bénéfice clinique potentiel de cette modalité si elle était largement mise en œuvre sur des machines commerciales
Ultrasonic elastography is a validated technique used for almost 10 years to evaluate the stiffness of superficial static organs such as the liver and the breast. Its application to the study of the mechanical characteristics of the heart is very recent, and has been the subject of only a few experimental proof of concept studies in animals and humans. In this work, we evaluated Shear Wave Elastography imaging in a version adapted to the heart from clinical sequences designed for static organs, successively in vitro, in an animal model and in humans with aortic stenosis,. In the phantom study, we showed that measurements with cardiac sequences and linear probes were consistent with reference sequences, whereas measurements with the sectorial probe were only interpretable between 4 and 10 cm, and presented a homogeneous measurement field. In the animal model, we showed that systolic stiffness was affected by loading conditions and correlated with contractility, while diastolic stiffness was independent of loading conditions, contractility short ischemia and heart rate, with good intra- and inter-animal agreement. In humans, we confirmed the dynamic nature of myocardial stiffness with a systole/diastole ratio of 3.5, showed that diastolic myocardial stiffness was significantly higher in aortic stenosis and significantly correlated with left ventricular remodeling, severity of aortic obstruction and ventricular preload. These promising results demonstrate the potential clinical benefit of this modality if widely implemented on commercial systems

La création, la validation et le développement du tonomètre PulsePen® ainsi que la vérification de nouvelles approches méthodologiques pour l’évaluation du vieillissement des gros troncs artériels constituent l’objet de cette thèse. Trois appareils utilisés dans la pratique clinique et dans la recherche pour déterminer la vitesse de l’onde de pouls, se basant sur trois méthodes différentes, ont été comparés. Cette étude confirme la fiabilité du PulsePen® et du Complior® pour l’étude des propriétés viscoélastiques de l’aorte. Les valeurs de normalité de la vitesse de l’onde de pouls mesurée avec le PulsePen® ont été définies par une étude multicentrique chez les jeunes en âge scolaire, entre 6 et 20 ans. Cette étude a fourni les valeurs de référence en percentiles, en fonction de l’âge et de la taille. Les valeurs de référence de la vitesse de l’onde de pouls ont été définies aussi pour les sujet âgés de plus de 80 ans dans l’étude multicentrique PARTAGE. Dans la même étude, l’analyse de la morphologie de la courbe de pression centrale a permis de démontrer une importante corrélation entre l’amplification de la pression artérielle et la présence de cardiopathie chez les sujets âgés. Enfin, l'étude a porté sur le rapport entre rigidité vasculaire et athérosclérose, et l’influence des facteurs déterminants le syndrome métabolique sur l’épaisseur intima-media et sur la vitesse de l’onde de pouls. D’autre part, nous avons démontré le rôle indépendant de la stéatose hépatique sur la rigidité artérielle
The object of this thesis is conception, validation and development of PulsePen® tonometer and study of new methods to evaluate the aging of aorta and its principal branches. Three devices currently used in clinical practice to determine pulse wave velocity, using three different methods, were compared. This study confirmed the reliability of PulsePen® and Complior® devices to investigate the viscoelastic properties of the large arteries. Reference values of pulse wave velocity in children and teenagers were defined in a multicentric study. This study provided the percentiles of reference values depending on age and height. The multicentric study PARTAGE identified the reference values of pulse wave velocity about a population of elderly aged >80 years. This study demonstrated that pulse wave velocity and blood pressure amplification are complementary methods in studying cardiovascular risk and that pulse wave velocity is more linked to major cardiovascular risk factors, whereas blood pressure amplification is strongly linked to the presence of heart disease and for which low values can be considered as the expression of cardiac damage in elderly. Finally the relationship between arterial stiffness and atherosclerosis was studied, besides the influence of factors determining metabolic syndrome on intima-media thickness and pulse wave velocity. The independent and significant role of non alcoholic fatty liver disease on arterial stiffness was shown

La methodologie developpee au cours de ce travail permet la modelisation du comportement de la rigidite face a la contrainte d'un muscle papillaire (isole de cur de rat) a un moment determine de son activation. Appliquee a differents instants de l'activite du muscle stimule, cette methodologie rend compte de l'evolution de la relation rigidite-contrainte en fonction du degre d'activation. La meme procedure est appliquee au muscle papillaire de cur hypertrophie (hypertrophie induite par hypertension renovasculaire: modele 2k-1c rhr). Les resultats obtenus montrent que dans certaines conditions de fonctionnement, la resistance opposee par le muscle a une augmentation de la contrainte fait intervenir a la fois une resistance elastique et une resistance visqueuse. L'expression de la resistance visqueuse depend de la vitesse de variation de la contrainte et semble en outre controlee par les phenomenes activateurs de la force musculaire au niveau cellulaire. La rigidite apparait donc comme un phenomene viscoelastique dont l'intensite est modulable par les processus actifs de la contraction au travers de proprietes encore peu connues de la viscosite musculaire. La resistance a la contrainte determinee en relaxation subit un accroissement significatif au cours de l'hypertrophie. Cette anomalie semble etre liee directement aux perturbations des mouvements du calcium dans le myocyte pathologique. Ainsi, dans le cur, tout agent pharmacologique ou tout mecanisme pathologique ayant une incidence sur le metabolisme du calcium pourrait avoir des consequences notables sur la rigidite par modification de la resistance visqueuse

L’augmentation de l’obésité durant les dernières décennies expose la population à un risque accru de problèmes métaboliques et des maladies cardiovasculaires. Ce travail étudiait, d’une part, l’association de l’obésité avec la dysfonction diastolique et la rigidité artérielle aortique vingt ans plus tard chez des adultes initialement en bonne santé. Cette étude montrait que l’obésité générale mesurée par l’indice de masse corporelle et l’adiposité abdominale mesurée par le tour de taille étaient associées positivement à la dysfonction diastolique. Mais elles semblaient jouer un rôle protecteur sur la rigidité artérielle. Le ratio “tour de taille/indice de masse corporelle” semblait mieux isoler l’adiposité abdominale/viscérale de l’obésité générale, et était associé positivement à la rigidité artérielle. Il permettrait de montrer un rôle néfaste à long terme de l’adiposité abdominale/viscérale sur la rigidité artérielle même quand le poids est normal. La présence combinée de l’obésité abdominale (mesurée par le tour de taille) et d’un taux plus élevé de triglycérides était associée à un risque élevé de dysfonction diastolique. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés aux individus ayant déjà une hypertension artérielle. Ce travail montrait que, parmi les sujets ayant une hypertension, ceux ayant une hypertension non-diagnostiquée avaient un profil spécifique (plus souvent de sexe masculin, un tour de taille moins élevé, et moins souvent de maladies cardiovasculaires/diabète, antécédents familiaux d’hypertension et consultations de soins primaires moins fréquents). La présence concomitante d’un nombre élevé de ces critères renforçait fortement l’absence de primo-diagnostic. Nos résultats peuvent aider dans l’identification précoce des sujets à risque, la prévention et le management thérapeutique
Worldwide increasing obesity over the last decades expose the population to an increased risk of metabolic perturbations and cardiovascular diseases. This research investigated first the association of obesity with diastolic dysfunction and aortic stiffness observed 20 years later in initially healthy adults. General obesity measured with body mass index and abdominal adiposity measured with waist circumference were positively associated with diastolic dysfunction. But, these anthropometric parameters played a protective role in aortic stiffness. The ratio “waist circumference / body mass index” appeared to better isolate abdominal adiposity from general obesity and was then positively associated with aortic stiffness. It allowed to evidence a harmful role of abdominal adiposity in aortic stiffness, even in subjects with normal body weight. The presence of abdominal adiposity (measured with waist circumference) combined with an elevated level of triglycerides was associated with a higher risk of diastolic dysfunction. In the second part, our research focused on hypertensive individuals. It showed that among hypertensive subjects, those having undiagnosed-hypertension had specific features (being more often male, having less elevated waist circumference, and having fewer cardiovascular diseases/diabetes, familial hypertension history, and primary care uses). The concomitant presence of a higher number of these criteria appeared to strongly reinforce the absence of diagnosis. Our findings may help to early identify subjects at risk, and to establish prevention and therapeutic management

Les artères de conductance ont un comportement viscoélastique mais la composante visqueuse a été moins étudiée chez l’homme, que la composante élastique. Cette viscosité pariétale artérielle participe à la dissipation d’une partie de l’énergie élastique emmagasinée au cours du cycle cardiaque. Elle pourrait altérer l’efficience du couplage cardio-circulatoire au cours du vieillissement ou de l’HTA. A l’inverse, une baisse de cette composante pourrait être délétère en n’atténuant pas suffisamment l’énergie élastique transmise à la paroi artérielle et aux organes périphériques. Dans ce contexte, l’évaluation de ce paramètre chez l’homme en physiologie et au cours du vieillissement normal ou accéléré est nécessaire. De plus, l’identification des déterminants de la viscosité pariétale et la recherche de cibles pharmacologiques modifiant spécifiquement la viscosité semblent pertinentes. Ce travail a pour objectifs d’évaluer la viscosité pariétale au niveau des artères de conductance chez le sujet jeune mais également au cours du vieillissement et de l’HTA, de déterminer le rôle de l’endothélium et du tonus musculaire dans la régulation de la viscosité pariétale à l’état basal et stimulé et enfin d’évaluer l’effet de la réduction pharmacologique de la fréquence cardiaque (FC) sur la viscosité pariétale et l’impact du vieillissement sur cet effet. Nous avons évalué la viscosité pariétale par deux méthodes, l’une au niveau carotidien et l’autre au niveau radial à partir de techniques d’écho-tracking vasculaire haute résolution et de tonométrie ou de pléthysmographie. Ceci nous a permis d’obtenir des relations pression-diamètre ou pression-section permettant une évaluation thermodynamique du phénomène visqueux. Ainsi, nous avons montré que la viscosité pariétale artérielle est régulée, au niveau de l’artère radiale, par le monoxyde d’azote et les acides époxyeicosatriénoïques endothéliaux, chez le sujet sain comme chez le patient hypertendu. Ces facteurs semblent agir par des mécanismes tonus-dépendants et indépendants. Au cours de l’hypertension artérielle, on constate une augmentation de l’énergie dissipée parallèle à l’augmentation d’énergie emmagasinée dans la paroi résultant en une viscosité relative stable à l’état basal. Cependant, lors de l’augmentation du flux, ce mécanisme adaptatif est altéré, du fait de la dysfonction endothéliale au cours de l’hypertension, résultant en une augmentation de la viscosité absolue et relative. Au niveau carotidien, la réduction de la FC par l’ivabradine augmente la viscosité absolue parallèlement à l’augmentation de l’énergie élastique, aboutissant à une viscosité relative stable, chez le sujet sain ayant une FC supérieure à 70 bpm au repos. Dans cette population, les sujets d’âge moyen présentent des viscosités absolue et relative moindres que les sujets jeunes à l’état basal. Lors de la réduction pharmacologique de la FC, ils présentent également une augmentation majeure de la viscosité absolue et relative suggérant une altération de ce mécanisme adaptatif
Conductance arteries have a viscoelastic behavior, but the viscous component has been less investigated than the elastic in human. This arterial wall viscosity (AWV) contributes to the dissipation of the elastic energy stored during the cardiac cycle. AWV could impair the efficiency of the cardiovascular coupling during aging or hypertension. Conversely, a decrease in the viscous component could be deleterious due to an insufficient damping of the elastic energy transmitted to the arterial wall and the peripheral organs. In this context, the assessment of this parameters in human physiology and during normal and accelerated aging in necessary. Moreover, the identification of the determinants of wall viscosity and the search for pharmacological targets that specifically modify viscosity seem relevant. The aims of this work are to assess AWV in conductance arteries in young subjects and during aging and hypertension, to determine the role of the endothelium and smooth muscle tone in the regulation of wall viscosity at basal state and after stimulation, and to evaluate the effect of pharmacological heart rate (HR) reduction on wall viscosity and the aging impact on this effect. We evaluated the AWV with two methods, the first at the level of carotid and the second at the level of radial artery, using high resolution vascular echo-tracking, tonometry and plethysmography. Thus, we obtained pressure-diameter or pressure-cross sectional area relationships permitting a thermodynamic approach of the viscous phenomenon.Thus, we demonstrated that AWV is regulated, at the level of radial artery, by endothelial nitric oxide and epoxyeicosatrienoic acids in healthy subjects and in hypertensive patients. These factors seem to act by tone-dependent and independent mechanisms. During arterial hypertension, we observe an increased dissipated energy in parallel with the energy stored in the arterial wall resulting in a stable relative viscosity at the basal state. However, during blood flow increase, this adaptative mechanism is impaired, because of the endothelial dysfunction observed during hypertension, resulting thus in an increase in absolute and relative viscosity. At the carotid level, HR reduction by ivabradine increases the absolute viscosity in parallel with the increase in the elastic energy resulting thus in a stable relative viscosity, in healthy subjects with a HR higher than 70 bpm at rest. In this population, at baseline, middle-age subjects exhibit lower absolute and relative viscosities than younger subjects. After pharmacological HR reduction, they already have a large increase in absolute and relative viscosity suggesting the loss of this adaptative mechanism

Cette thèse avait pour but d’élargir le champ d’application des ultrasons en cardiologie, dans le domaine de l’imagerie et dans le domaine de la thérapie. Concernant l’imagerie, ce sont les capacités, les atouts et les limites des ultrasons à hautes cadences d’image (ultrafast echo) qui ont été explorés. Dans un premier temps, nous avons montré la possibilité et l’intérêt d’estimer la rigidité du myocarde par ultrason en pratique clinique, chez l’enfant et chez l’adulte. La technique de l’élastographie par onde de cisaillement, utilisant une nouvelle approche de l’imagerie par sommation cohérente harmonique ultrarapide (imagerie non-linéaire), a été appliquée pour la première fois chez l’humain en cardiologie. De plus, nous avons montré que la rigidité du foie, également estimée grâce à l’élastographie par onde de cisaillement, était directement corrélée aux pressions de remplissage du cœur droit, qui sont difficiles à évaluer de manière quantitative en pratique clinique. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à caractériser l’orientation des fibres myocardiques durant le cycle cardiaque en développant l’imagerie du tenseur de rétrodiffusion ultrasonore en trois dimensions. Le but était de réaliser la preuve de concept sur un cœur battant afin d’ouvrir sur les possibilités d’applications. Dans un troisième temps, le doppler de puissance en ultrafast echo nous a permis d’estimer les capacités des ultrasons à visualiser et analyser les flux (et donc les débits) intra coronariens. C’est à l’heure actuelle la seule technique d’imagerie clinique ayant une résolution spatiale (et temporelle) suffisante pour voir les flux dans des vaisseaux ayant un diamètre inférieur à 500 micromètres. Enfin, l’ultrafast echo nous a permis de visualiser les micro déplacements du myocarde, qui sont eux-mêmes initiés par l’activité électrique intra-myocardique, dans un intervalle de temps très réduit. Ceci est le couplage électromécanique, et y avoir accès par ultrason ouvrirait de multiples perspectives. Nous avons commencé à l’appliquer chez le fœtus humain et chez l’adulte en transthoracique. Concernant la thérapie, nous avons exclusivement utilisé les effets mécaniques des ultrasons focalisés à hautes intensités (phénomène de cavitation). Plusieurs équipes avaient déjà montré que cela était applicable en médecine cardiovasculaire, notamment pour perforer le septum inter-atrial (zone musculaire séparant les deux oreillettes cardiaques) ou pour détruire un thrombus intravasculaire. Nous avons décidé de montrer que le phénomène de cavitation peut avoir deux autres applications distinctes : 1) la section de cordage valvulaire mitral, qui est une technique utilisée actuellement en chirurgie (donc à cœur ouvert et en circulation extra-corporelle) visant à diminuer une fuite valvulaire à cause de cordage restrictif ; 2) l’assouplissement des feuillets valvulaires calcifiés, qui est une maladie représentant un enjeu de santé publique touchant des millions de personnes, et n’ayant à ce jour aucune stratégie non invasive disponible et applicable en pratique clinique. Pour ces deux applications, nous avons réalisé des preuves de concept in vitro puis in vivo à cœur battant, sur modèle animal (ovin). L’application humaine sera la prochaine étape. C’est donc la translation de nouvelles technologies ultrasonores vers des applications cliniques en cardiologie qui a motivé et guidé ce travail de thèse
No abstract

La myopathie myofibrillaire est une maladie neuromusculaire à évolution lente caractérisée par de graves troubles musculaires causés par des mutations dans le gène codant pour des protéines du cytosquelette. L'un des gènes affectés en relation avec le développement de la MFM est DES. Des mutations dans le gène de la desmine entraînent des myopathies des muscles squelettiques et cardiaques. Cependant, les évènements qu'elles entraînent et qui sont à l’origine des phénotypes pathologiques cardiaques restent mal connus. Mon objectif est de créer un modèle in vitro de MFM basé sur des cellules souches pluripotentes humaines afin d'étudier le rôle des mutations spécifiques dans la desmine sur le développement et la fonction des cellules cardiaques. Pour atteindre cet objectif, en collaboration avec les docteurs A. Behin, K. Wahbi et la société Phenocell, nous avons généré des iPSC à partir des cellules sanguines périphériques de patients souffrant d'une forme de cardiomyopathie induite par une mutation de la desmine. Les lignées iPSC générées contenant les mutations du gène codant la desmine ont permis d’étudier le rôle d’une mutation dans la spécification et la fonction des cardiomyocytes. La bioénergétique mitochondriale, la structure cellulaire et la fonction contractiles ont été évaluées au niveau cellulaire. En conclusion, il convient de noter que les mutations de la desmine conduisent à une désorganisation des structures des sarcomères dans les cardiomyocytes et à une perturbation de l'expression des protéines mitochondriales. Ce qui conduit à une altération des fonctions de la mitochondrie. Ces données permettent d’améliorer notre compréhension des mécanismes moléculaire qui sous-tendent le développement de la MFM
Myofibrillar Myopathy is a slowly progressive neuromuscular disease characterized by severe muscular disorders caused by mutations in the gene encoded cytoskeletal proteins. One of the genes described in connection with the development of MFM is DES. Mutations in the desmin gene lead to skeletal and cardiac muscles myopathies. However, the cardiac pathological consequences caused by them remain poorly understood. My objective is to create an in vitro human stem cell model of MFM to specifically investigate the role of patient-specific mutations in desmin on cardiac lineage development and function. To achieve that objective, in collaboration with Drs. Behin and K. Wahbi and Phenocell, we generate patient-specific iPSC from peripheral blood cells of the patient suffering severel form of desmin-deficient cardiomyopathy. The generated iPSC lines carrying DES gene mutations enable a powerful examination of the role of desmin mutation on cardiomyocyte specification and function. Bioenergetic, structural, and contractile function will be assessed in a single cell. In conclusion, it should be noted that desmin mutations lead to a disorganization of sarcomere structures in cardiomyocytes and to a perturbation of mitochondrial protein expression. This leads to a distortion of functions in the mitochondria. These data facilitate the understanding of the molecular pathway underlying the development of desmin-related myopathy. And the system we have created could also allow us to better evaluate the correlation between the desmin genotype and phenotype in terms of effect on the heart

Encore en 2015, un grand nombre d’individus décèdent de pathologies du rythme cardiaque non contrôlées ou d’un manque de disponibilité de donneurs d’organes compatibles. Le génie tissulaire en créant, réparant ou améliorant la fonction des tissus est une option prometteuse afin de diminuer la mortalité associée à ces pathologies. L’objectif global de mon projet de recherche était de développer des outils et d’étudier l’impact fonctionnel des différents stimuli (mécanique et électrique) de l’environnement cardiaque dans le but de définir des conditions optimisées de culture pour la fabrication de tissu de remplacement par génie tissulaire. Cette thèse présente le développement d’un bioréacteur; un système qui optimise les conditions pour la culture cellulaire. L’efficacité du bioréacteur est validée par des expériences de culture cellulaire qui se concentrent sur la prolifération cellulaire, l’organisation cellulaire, l’expression génique et protéique de même que sur l’activité contractile spontanée. En premier lieu, nos résultats montrent, bien que la fréquence de contraction moyenne mesurée reste inchangée, une augmentation significative du nombre de cas de réentrées pour les cultures sur verre comparativement aux cultures sur Polydimethylsiloxane. Une augmentation de l’instabilité spatiotemporelle a été démontrée lorsque les cardiomyocytes étaient déposés sur un support de Polydimethylsiloxane et cette dernière corrèle avec une diminution non-significative de l’ARNm de la connexine-43 et une augmentation significative de l’ARNm pour CaV3.1 et HCN2. La culture sur Polydimethylsiloxane est également associée avec une plus forte réponse à l’isoprotérénol (β-adrénergique) et à l’acétylcholine (parasympathique). En second lieu, nous présentons les résultats du développement de notre bioréacteur en mettant l’emphase sur les caractéristiques (composantes accessibles, étirement uniaxial, électrode de carbone, stimulation biphasique) tout en validant notre approche pour optimiser les conditions de culture et améliorer la rentabilité des étapes de production du tissu de remplacement. Pour finir, nous partageons une nouvelle approche d’évaluation des caractéristiques contractiles de cellules cardiaques en culture. Nous avons développé des algorithmes qui utilisent les données de vidéomicroscopie pour valider l’impact de stimuli, évaluer l’hétérogénéité du signal enregistré et détecter des conditions favorables au développement d’arythmies.
In 2015, there are still a large number of people who die due to diseases of uncontrolled heart rhythm or due to lack of availability of compatible donor organs. Tissue engineering aim to create, repair or improve the function by different techniques. Tissue engineering is a viable option to reduce the mortality associated with many heart conditions. The overall goal of my PhD research was to study the functional impact of different stimuli in cardiac environment (mechanical and electrical stimulation) on cardiac cell cultures. This, in order to define optimized culture conditions for the production of replacement tissue using tissue engineering. This thesis presents the stages of creation and development of a bioreactor; a system that permits the culture of cardiac cells by integrating various stimuli. The optimization of culture conditions by using the bioreactor was confirmed by cell culture experiments that focus on cell proliferation, cell organization, gene and protein expression as well as on spontaneous activity. In the first place, our results show that although mean frequency of spontaneous activity remained unaltered, incidence of reentrant activity was significantly higher in samples cultured on glass compared to PDMS substrates. Higher spatial and temporal instability of the spontaneous rate activation was found when cardiomyocytes were cultured on PDMS, and correlated with decreased connexin-43 (unsignificant) and a significant increased CaV3.1 and HCN2 mRNA levels. Compared to cultures on glass, cultures on PDMS were associated with the strongest response to isoproterenol (β-adrenergic) and acetylcholine (parasympathetic). Secondly, we present the design of our bioreactor with an emphasis on its characteristics and by putting in perspective the relevance of our approach to optimize culture conditions and to improve profitability culture experiences and production stages of replacement heart tissue. Finally, a new approach is proposed to evaluate the characteristics of the contractile cells in culture which allows to validate the functional impact of stimuli, evaluate the heterogeneity in the beating behavior of the cells and to detect localized abnormal activity that could favour arrhythmia.