Dissertations / Theses on the topic 'Protection Cardiaque'

Malgré de très nombreuses études expérimentales et cliniques dans le domaine de l'arrêt circulatoire, seulement 2% à 12% des patients quittent l'hôpital avec une bonne récupération neurologique. Il est donc nécessaire de proposer de nouvelles thérapeutiques pour tenter d'augmenter la survie après un arrêt circulatoire. Pour atteindre ce but il semble indispensable d'améliorer la qualité du massage cardiaque durant la réanimation et de protéger le myocarde et le cerveau contre les phénomènes d'ischémie-reperfusion. Dans la première partie de ce travail, nous avons évalués dans une étude pré hospitalière l'utilisation d'un dispositif innovant de massage cardiaque interne par minithoracotomie et montré une amélioration de l'hémodynamique en comparaison avec le massage cardiaque standard. Dans la deuxième partie, nous avons testés les possibles effets protecteurs de l'EPO (érythropoïétine) dans deux types d'arrêt circulatoire. Dans un modèle d'arrêt cardiaque expérimental chez le rat nous avons démontré que lorsque l'EPO était injectée avant l'arrêt cardiaque, la réanimation initiale était améliorée et la survie des animaux augmentée ce qui pouvaient suggérer un effet cardio et/ou neuroprotecteur de l'EPO contre les effets délétères de l'ischémie reperfusion. Dans une étude clinique en chirurgie cardiaque sous circulation extra corporelle, nous n'avons pas pu démontré d'effet bénéfique de l'EPO ni sur l'ischémie myocardique, ni sur l'ischémie cérébrale ni sur les paramètres de l'inflammation. Sur la base de ces deux études, il est donc difficile de conclure sur le potentiel rôle bénéfique de l'EPO dans l'arrêt circulatoire. Néanmoins, sur la seule base des résultats expérimentaux, l'EPO pourrait faire partie de l'arsenal thérapeutique pour mieux protéger le myocarde et le cerveau contre les effets délétères de l'ischémie reperfusion après un arrêt cardiaque.

La 4e de couverture indique : "Le manque crucial d'organes est un problème majeur rencontré en transplantation cardiaque. L'objectif de ce travail est de tenter d'améliorer la protection du greffon cardiaque durant la conservation froide et lors de la reperfusion. Les résultats majeurs que nous avons obtenus sont les suivants : Parmi les solutions de conservation cardiaque les plus utilisées, cliniquement et/ou expérimentalement, les solutés LYPS (issu de notre laboratoire) et Celsior assurent la meilleure préservation. De plus, la présence des ions calcium dans les solutés, de type intracellulaire ou extracellulaire, est déterminante pour la qualité de la conservation. La microperfusion est une technique de préservation de longue durée du cœur supérieure à la technique de simple immersion. L'application d'une basse pression de reperfusion protège les cœurs en situation d'ischémie chaude irréversible. Cette protection semble impliquer le pore de transition membranaire de la mitochondrie. Paradoxalement, nous n'avons pas obtenu de cardioprotection après une ischémie froide avec le soluté Saint-Thomas. La plupart de ces résultats nous ont permis de faire le point sur des controverses existantes dans le domaine de la conservation froide du greffon cardiaque. Par ailleurs, nous avons abordé deux nouvelles voies, originales, de protection visant à modifier la structure même du cardiomyocyte : Modifications des structures membranaires, par incorporation d'acides gras insaturés dans les cardiomyocytes. Cet enrichissement nous a permis d'abaisser l'activité contractile des cellules cardiaques à basse température (7°C). Modifications génétiques, par transduction de gènes thérapeutiques dans le myocarde. Dans cette approche, les vecteurs viraux herpétiques de type amplicons semblent être de très bons candidats pour la thérapie génique myocardique. "

Différentes voies métaboliques sont susceptibles d’être impliquées dans la genèse des événements associés au dysfonctionnement post-ischémique. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux incidences fonctionnelles de substances pharmacologiques interférant sur des sites différents du métabolisme cardiaque et dont les effets se traduisent par une protection de l’organe. Une part importante de nos études a été réalisée sur le cœur isolé perfusé de rats soumis à une séquence d’ischémie suivie d’une reperfusion. L’approche métabolique de la protection myocardique a été envisagée dans le premier volet de ce travail. L’utilisation de substances limitant la chute du taux intracellulaire d’ATP peut protéger le myocarde des processus délétères engendrés par une séquence ischémie-reperfusion. La trimétazidine a un effet bénéfique sur le maintien des paramètres fonctionnels cardiaques lors de l’ischémie. Le S 20595, de structure chimique proche de la trimétazidine, favorise la récupération fonctionnelle à la reperfusion et protège le cœur des fibrillations post-ischémiques. Le métabolisme des acides gras constitue une autre approche de la protection myocardique. Un inhibiteur de la synthèse de carnitine (le mildronate) s’est révélé bénéfique sur les fonctions cardiaques sous ischémie. Il évite l’accumulation d’acyl-carnitine myocardique, composé pouvant apparaitre comme inducteur de phénomènes dysrythmiques. La participation des radicaux libres dans le développement des altérations liées à la séquence ischémie-reperfusion a été envisagée en renforçant les défenses antioxydantes. Les analogues hydrosolubles de la vitamine E (MDL 74270 et 74366) protègent le cœur des désordres post-ischémiques, alors que le probucol présente essentiellement une action bénéfique durant la phase d’ischémie. L’accumulation calcique post-ischémique est impliquée dans les dysfonctionnements associés à la réversibilité de la phase d’ischémie ; aussi, les antagonistes calciques devraient réduire ces perturbations fonctionnelles. Nous n’avons pas pu mettre en évidence d’effet bénéfique du vérapamil, antagoniste calcique de référence, sur la récupération fonctionnelle des cœurs de rats prétraités par ce composé. Les altérations fonctionnelles associées à la séquence ischémie-reperfusion sur le cœur isolé perfusé dépendent des caractéristiques de la phase d’ischémie et des conditions d’installation de la reperfusion. L’étiologie des dysfonctionnements apparaissant durant cette séquence est multifactorielle et la protection de l’organe implique une approche pharmacologique qui ne peut cibler qu’une voie métabolique. Des études ultérieures devraient permettre d’apprécier les incidences de traitements associés sur la survie et la récupération des cœurs soumis à des épisodes de souffrance tissulaire.

La dysfonction endothéliale, majoritairement caractérisée_ par une diminution de la production de monoxyde d'azote (NO), est associée à de nombreuses pathologies cardiovasculaires notamment l'insuffisance cardiaque (IC), l'insulinorésistance (IR) et le diabète de type 2. Parmi les mécanismes pouvant expliquer cette baisse de la production de NO, une altération des voies de signalisation menant à l'activation de la voie PI3K/Akt/NOSe (NO synthase endothéliale) constitue une hypothèse. En effet, celle-ci est dépendante de nombreux mécanismes de régulations post-traductionnelles en particulier la phosphorylation. En amont de cette voie, la phosphorylation au niveau de résidus tyrosine conduit à son activation, alors que la déphosphorylation par l'action de protéines phosphatases et en particulier de la protéine tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) diminue la production de NO en réponse à l'insuline et aux forces de cisaillement. L'idée développée dans le laboratoire est que l'inhibition de la PTP1B pourrait constituer une cible thérapeutique potentielle de l'IC et de l'IR en améliorant d'une part la production de NO, et d'autre part la sensibilité à l'insuline. Cependant, si le rôle aggravant de la dysfonction endothéliale dans ces contextes a souvent été suggéré, il n'a jamais été mis en évidence de façon directe. L'objectif de notre travail est donc de démontrer ce lien direct. Dans différents modèles de dysfonction cardiaque (IC post-infarctus, vieillissement et diabète de type 2), nous avons pu mettre en évidence une amélioration de la fonction endothéliale chez les animaux qui n'expriment pas la PTP1B endothéliale. Par ailleurs, dans le modèle d'IC post-infarctus, cette protection sélective de l'endothélium est associée à une moindre altération de la fonction, du remodelage et de l'hémodynamique cardiaques et se traduit par une amélioration nette de la survie. Dans le modèle de diabète de type 2, nous avons montré une protection endothéliale via l'inhibition de la PTP1B endothéliale qui se traduit d'une part par une amélioration de la sensibilité à l'insuline, et d'autre part, par une amélioration de la fonction et de l'hémodynamique cardiaques. Ces travaux ont donc permis de mettre en évidence le rôle direct de la protection endothéliale dans l'amélioration de la fonction cardiaque en particulier dans un modèle d'IC post-infarctus ou dans un contexte de diabète de type 2 et soulignent que l'inhibition de la PTP1B constitue un traitement prometteur des pathologies cardiovasculaires
Endothelial dysfunction, mainly characterized by a decrease in nitric oxide production (NO), is associated with many cardiovascular diseases especially heart failure (HF), insulin resistance (IR) and type 2 diabetes. Among the mechanisms which could explain this decrease in NO production, an alteration of signaling pathways leading to activation of PI3K/Akt/eNOS (endothelial NO synthase) is likely to play a role. Indeed, this pathway is dependent on many post-translational regulations, especially phosphorylation. Upstream of this pathway, phosphorylation on tyrosine residue leads to its activation, whereas dephosphorylation by the action of protein phosphatases in particular protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) decreases NO production in response to insulin and shear stress. The concept developed in our laboratory is that PTP1B inhibition could be a potential therapeutic target of HF and IR by improving both NO production and insulin sensitivity. The aggravating role of endothelial dysfunction in these contexts has been largely suggested but has never been demonstrated directly. The objective of our work is thus to demonstrate this direct link. In different models of cardiac dysfunction (post-infarction HF, aging, type 2 diabetes), we showed an improvement of endothelial function in animals that did not express endothelial PTP1B. Furthermore, in the post-infarction HF model, this selective endothelial protection resulted in a prevention of the alterations of cardiac function, remodeling and hemodynamics and resulted in an improvement of survival. Regarding the model of type 2 diabetes, we showed an endothelial protection via endothelial PTP1B inhibition, triggered an improvement of both sensibility to insulin and cardiac function / hemodynamics. This work thus allowed to demonstrate the direct role of endothelial protection on cardiac dysfunction in a model of post-infarction HF and in type 2 diabetes. They further reinforce the concept that PTP1B inhibition is a promising treatment of cardiovascular diseases

Le gène homeobox de type TALE MEIS1 a été identifié comme un facteur critique dans le contrôle de l'arrêt du cycle cellulaire des cardiomyocytes et pouvant ainsi représenter une cible thérapeutique attrayante. Nos dernières recherches ont révélé le potentiel de la suppression de MEIS1 dans la promotion de la régénération des cardiomyocytes. Des expériences effectuées avec des cardiomyocytes néonataux ont montré que deux petites molécules innovantes, MEISi-1 et MEISi-2, ont amélioré la prolifération (cellules Ph3+TnnT) et la cytokinèse (cellules AuroraB+TnnT) de ces cellules. La suppression de l'activité de MEIS1 a entraîné une diminution de l'expression de ces gènes cibles et des inhibiteurs des kinases dépendantes des cyclines. De plus, cette recherche s'est également intéressée à la différentiation de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSCs) en cardiomyocytes pour examiner l'impact de la suppression de MEIS1, sans modification de leur viabilité. Fait intéressant, un traitement à court et à long terme avec MEISi des hiPSCs a conduit à une élévation significative de l'expression des gènes spécifiques cardiaques essentiels, influençant notablement le mésoderme cardiaque et les cellules progénitrices, et positionnant les inhibiteurs de MEIS1 comme des modulateurs cruciaux de l'expression génique cardiaque. Nos résultats indiquent que les inhibiteurs de MEIS peuvent offrir une protection contre les effets cardiotoxiques aigus de la doxorubicine (DOX) chez les rats Wistar, comme en témoigne la structure préservée du tissu cardiaque et les niveaux inchangés de fibrose ou de collagène. Les analyses qPCR ont en outre confirmé la surexpression des gènes des progéniteurs cardiaques et un équilibre dans l'expression génique anti-apoptotique et liée aux ROS, suggérant un rôle protecteur des inhibiteurs de MEIS contre les dommages induits par la DOX sans influencer la fibrose. Ces résultats soulignent le potentiel thérapeutique des inhibiteurs de MEIS en cardiologie régénérative, suggérant leur utilité dans l'amélioration du renouvellement des cardiomyocytes et offrant une protection contre la cardiotoxicité
The TALE-type homeobox gene MEIS1 has been identified as a critical factor in controlling the cell cycle arrest of cardiomyocytes, presenting itself as an attractive target for therapy. Our latest investigations have revealed the potential of MEIS1 suppression to promote the regeneration of cardiomyocytes. Further experiments with neonatal cardiomyocytes showed that two innovative small molecules, MEISi-1 and MEISi-2, enhanced the proliferation (Ph3+TnnT cells) and cytokinesis (AuroraB+TnnT cells) of these cells. Suppressing MEIS1 activity resulted in the diminished expression of its target genes and the inhibitors of cyclin-dependent kinases. Additionally, this research extended to cultivating human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) into cardiomyocytes to examine the impact of MEIS1 suppression, which notably did not compromise their viability. Intriguingly, short-term and long-term treatment with MEISi in hiPSCs led to significant elevation in essential cardiac-specific gene expression, notably influencing cardiac mesoderm and progenitor cells, and positioning MEIS1 inhibitors as crucial modulators of cardiac gene expression. Our findings indicate that MEIS inhibitors can provide protection against the acute cardiotoxic effects of doxorubicin (DOX) in Wistar rats, as evidenced by the maintained structure of cardiac tissue and unchanged levels of fibrosis or collagen. qPCR analyses further confirmed the upregulation of cardiac progenitor genes and a balance in anti-apoptotic and ROS-related gene expression, hinting at the protective role of MEIS inhibitors against DOX-induced damage without influencing fibrosis. These results highlight the therapeutic potential of MEIS inhibitors in regenerative cardiology, suggesting their utility in enhancing cardiomyocyte renewal and offering protection against cardiotoxicity

La chirurgie cardiaque sous circulation extra-corporelle conduit à une altération de la perfusion de la microcirculation, qui peut contribuer de façon importante à la dysfonction d’organe postopératoire. Cette thèse rassemble des études cliniques et animales, dont le but était d’investiguer les mécanismes expliquant la dysfonction microcirculatoire en chirurgie cardiaque sous circulation extra-corporelle. En outre nous avons eu pour but d’évaluer deux stratégies thérapeutiques pour la préservation de la perfusion microcirculatoire au cours de la circulation extracorporelle : l’utilisation d’un flux pulsé comparativement à un flux non pulsé conventionnel durant la circulation extra-corporelle, et le traitement par imatinib dans le but de réduire la fuite vasculaire en inhibant la dysfonction de la barrière endothéliale. La thèse actuelle a démontré que la perfusion microcirculatoire est altérée durant et après la chirurgie cardiaque, et que ceci peut être attribué principalement à la dysfonction inflammatoire de la barrière endothéliale et à la fuite vasculaire conséquente. L’hémodilution concomitante en chirurgie cardiaque sous circulation extra-corporelle peut s’ajouter et contribuer également à la réduction de la perfusion microcirculatoire et de l’oxygénation. Nous avons montré que l’utilisation d’un flux pulsé durant la circulation extracorporelle améliore la perfusion microcirculatoire en postopératoire comparativement à un flux non-pulsé. Le traitement par imatinib a réduit la dysfonction de la barrière endothéliale et la fuite vasculaire dans notre modèle de circulation extracorporelle sur le rat et a permis de préserver la perfusion microcirculatoire et l’oxygénation durant et après la circulation extra-corporelle. En outre, le traitement par imatinib a permis de diminuer les marqueurs de souffrance rénale, pulmonaire et digestive après circulation extra-corporelle. A partir de nos résultats, la réduction de la fuite vasculaire et l’utilisation d’un flux pulsé durant la circulation extra-corporelle sont des interventions prometteuses pour la prévention des complications postopératoires chez les patients à risque de défaillance d’organe au décours de la chirurgie cardiaque sous circulation extra-corporelle
Cardiac surgery with cardiopulmonary bypass leads to impaired perfusion of the microcirculation, which may be an important contributor to postoperative organ dysfunction. This thesis combines clinical and animal studies that aimed to investigate the mechanisms underlying microcirculatory dysfunction in cardiac surgery with cardiopulmonary bypass. Moreover, we aimed to evaluate two treatments strategies for preservation of microcirculatory perfusion during cardiopulmonary bypass : the use of pulsatile flow as compared to the conventional non pulsatile flow during cardiopulmonary bypass and treatment with imatinib in order to reduce vascular leakage by inhibiting endothelial barrier dysfunction.The current thesis has demonstrated that microcirculatory perfusion is impaired during and after cardiac surgery, and this can be attributed mainly to inflammatory endothelial barrier dysfunction and consequent vascular leakage. Concomitant hemodilution may additionally contribute to reduced microvascular perfusion and oxygenation in on-pumpcardiac surgery. We showed that the use of pulsatile flow during cardiopulmonary bypass improves postoperative microvascular perfusion as compared to non pulsatile flow. Imatinib treatment reduced endothelial barrier dysfunction and vascular leakage in our rat model for cardiopulmonary bypass and resulted in preservation of microcirculatory perfusion andoxygenation during and after extracorporeal circulation.Moreover, imatinib treatment resulted in reduced markers ofrenal, pulmonary and intestinal injury after cardiopulmonary bypass. Based on our findings, reduction of vascular leakage and use of pulsatile flow during cardiopulmonary bypass are promising interventions for the prevention of postoperative complications in patients at risk for organ failure following cardiac surgery with cardiopulmonary bypass

Le succès de la chirurgie cardiaque dépend essentiellement de la préservation des tissus durant l'opération. Afin d'optimiser cette dernière, une protection myocardique est appliquée à travers la perfusion d'une cardioplégie hypothermique lui permettant de tolérer l'ischémie provoquée par l'absence de vascularisation. Malgré ces progrès techniques et les connaissances accumulées, la chirurgie cardiaque reste une chirurgie à risque dont les complications sont parfois de nature inconnue. Il n'existe pourtant pas de suivi opérationnel de la protection myocardique et les seules indications disponibles pour le chirurgien sont l'arrêt contractile du cœur en début de cardioplégie ou l'apparition de fibrillations cardiaques dénonçant une inefficacité à long terme de la cardioplégie. Parmi les paramètres de mesure pouvant contribuer à la surveillance du myocarde sous cardioplégie, le suivi du changement de température induit par celle-ci pourrait devenir un indicateur pertinent. L'objectif de ce travail de thèse est donc de mettre en place un dispositif de suivi thermique du cœur permettant d'évaluer concrètement la diffusion et l'efficacité de perfusion cardioplégique durant la chirurgie cardiovasculaire.Parmi les méthodes de suivi thermique non invasives implantables en salle d'opération, la thermométrie par ultrasons (TUS) et la thermographie par infrarouges (TIR) ont retenu notre attention. Dans un premier temps, une méthode directe de thermométrie par ultrasons basée sur le principe "d'écho tracking" est expérimentée via un capteur ultrasonore $2,25 MHz mono-élément sur une gamme de température de 10 à 30°C. Cependant la caractérisation du muscle cardiaque par ultrasons et les expérimentations menées en laboratoire ont mis en avant la complexité du milieu nécessitant une calibration préalable, difficile à mettre en place en conditions opératoires. La technique présente tout de même une précision de mesure satisfaisante pour une variation de température inférieure à 10°C. Un modèle d'ajustement est alors proposé afin d'identifier la tendance de réchauffement interne du cœur à partir de la température de surface mesurable via une caméra thermique à infrarouge et par l'estimation volumique du milieu par ultrasons. Le modèle est validé dans un premier temps par simulation par éléments finis et dans un second temps durant des expérimentations sur fantômes et cœur in-vitro.Au final, le dispositif multi-physique TIR et TUS est expérimenté sur modèle in-vivo lors d'opérations, durant lesquelles des sessions de refroidissement par cardioplégie hypothermique sont effectuées. L'étude se conclut sur des premiers résultats de suivi thermique satisfaisants où les températures surfaciques acquises par TIR et l'estimation de l'épaisseur des parois ventriculaires par ultrasons permettent d'obtenir efficacement la tendance de réchauffement du myocarde. Le dispositif multi-physique a également démontré la possibilité d'appliquer une calibration directe de la thermométrie ultrasonore. Cette étude de faisabilité a démontré la possibilité d'un monitoring thermique du cœur de manière non invasive et applicable en temps réel. Ce dispositif pourrait être, après adaptation spécifique, implémenté durant les interventions cardio-vasculaire et fournir un indicateur précieux aux chirurgiens quant à l'efficacité de la protection myocardique
The success of cardiac surgery essentially depends on tissue preservation. To optimize this latter, a myocardial protection is applied thanks to a hypothermic cardioplegia that confers a marked protective effect to the heart under ischemia. Despite these technical developments, cardiac surgery still presents risks and complications are sometimes of an unknown nature. However, no operational real-time monitoring of myocardial tissue exists. Among the metrics that could be analyzed, the temperature change measurement may be a relevant indicator. The objective of the present thesis is therefore to establish a thermal monitoring system of the heart in a way to evaluate the quality of the cardioplegia perfusion during cardiovascular surgery.Among the non-invasive thermal monitoring methods implantable in the operating room, the ultrasonic thermometry and infrared thermography caught our attention. In the first stages of the study, a direct method of ultrasonic thermometry based on the echo tracking is performed on in-vitro samples with 2.25 MHz ultrasonic sensor in a temperature range between 10 to 30°C. The ultrasonic characterization of the heart muscle and the laboratory experiments brought to the forth an environmental complexity requiring prior calibration that may be difficult to implement in operational conditions. However, the technique has a satisfactory measurement accuracy for temperature variations of less than 10°C.An adjustment model is then proposed to identify the in-depth warming trend of the heart thanks to the surface temperature measurement performed by thermal infrared camera and the medium thickness estimated by ultrasound. The model is validated by finite element simulations and experiments realized on ghosts and in-vitro heart samples.Finally, the device is experimented on in-vivo animal models while hypothermic cardioplegia were conducted. Conclusive results were obtained on the heart thermal monitoring. In particular, the surface temperatures acquired by infrared thermography and the thickness estimation of the ventricular walls by ultrasound allowed an estimation of the myocardial-warming trend.This feasibility study has demonstrated the possibility of heart thermal monitoring, noninvasively and appropriate in real time. After specific adaptation, this device could be implemented during cardiovascular interventions and provide a valuable indicator for the surgeons about the efficacy of myocardial protection

La transplantation cardiaque est le dernier recours en cas de pathologies cardiaques en phase terminale. L'hypothermie est utilisée pour protéger le greffon cardiaque lors d esa conservation et les immunosuppresseurs sont administrés pour prévenir le rejet du greffon, après transplantation. Toutefois, les actions respectives de ces facteurs sur le myocarde lui-même restent méconnues. Le but de ce travail a donc consisté à analyser les effets de l'hypothermie, de la cyclosporine A (CsA) et du mycophénolate mofétil (MMF) sur des cardiomyocytes (CM) de rat en culture en conditions basales et en ischémie-reperfusion simulée in vitro. L'hypothermie exerce, pendant une ischémie simulée (IS) irréversible, un effet bénéfique sur les CM vis à vis des altérations ischémiques, alors que cet effet n'est pas observé quand l'hypothermie précède l'IS. Cet effet est confirmé par l'évaluation de la viabilité cellulaire par le bleu de méthylène. Les techniques de reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) et western blotting ont mis en évidence une production d'ARNm de protéines de choc thermique (HSP70) pendant une phase de réchauffement succédant à une hypothermie associée ou non à une IS. Cette production d'ARNm est de plus proportionnelle à la durée d'exposition des CM à l'hypothermie. Dans les conditions physiologiques, la CsA et le MMF ne perturbent pas les activités électriques et contractiles spontanées des cellules. Par contre, dans le modèle in vitro d'IS, la CsA et à moindre degré le MMF protège les CM des dommages ischémiques , quand ces molécules sont appliquées avant le stres ischémique. La CsA a également un effet bénéfique en début de réoxygénation post-ischémique, mais aucune amélioration n'est observée en cours de réoxygénation succédant à une IS normothermique de 2,5 h ou hypothermique de 4h. Les marqueurs biochimiques , tels que la libération de LDH et la viabilité mitochondriale des cellules, révèlent une action bénéfique de la CsA, quand la molécule est appliquée avant l'IS. En référence aux mêmes marqueurs, l'effet béńéfique du MMF est obtenue uniquement par addition en début de réoxygénation. Une étude préliminaire suggère que l'action bénéfique du MMF en début de réoxygénation repose sur l'inhibition de l'inosine monophosphate déshydrogénase, impliquée dans la synthèse de novo des nucléotides. En revanche, l'association MMF et CsA n'a aucune influence protectrice contre une IS. Une aggravation de la dysfonction mitochondriale est observée quand le mélange MMF+CsA est appliquée avant une IS, alors qu'aucune amélioration de cette même fonction est observée après addition du mélange en début de réoxygénation post-ischémique. En résumé, dans ce modèle de CM isolés, l'hypothermie a un effet bénéfique en phase ischémique, avec une mise en jeu des HSP70. La CsA et le MMF ont un effet cytoprotecteur vis à vis des altérations ischémiques quand ils sont administrés avant une IS ou en début de réoxygénationpost-ischémique. En revanche ces deux molécules n'ont pas d'effet additif. L'effet bénéfique de la CsA passerait par une action mitochondriale, alors que le MMF aurait une action inhibitrice enzymatique de la voie de synthèse de novo des nucléotides.

La cardiomyopathie ischémique et l’insuffisance cardiaque (IC) sont deux des principales causes de morbidité et de mortalité dans les pays industrialisés. L’IC représente la condition finale résultant de plusieurs pathologies affectant le myocarde. Au Canada, plus de 400 000 personnes souffrent d’IC. Malgré la grande variété de traitements disponibles pour prendre en charge ces patients à haut risque de mortalité, l’évolution et le pronostic clinique de cette population demeurent sombres. Les thérapies de régénération par transplantation cellulaire représentent de nouvelles approches pour traiter les patients souffrant d’IC. L’impact de cette approche cellulaire et les mécanismes qui sous-tendent l’application de ce nouveau mode de traitement demeurent obscurs. Les hypothèses proposées dans cette thèse sont les suivantes : 1) l’évolution à long terme des patients qui se présentent en IC grave est nettement défavorable malgré les techniques actuelles de revascularisation chirurgicale à cœur battant; 2) la thérapie cellulaire et, plus spécifiquement, l’injection intracoronaire précoce de milieu de culture cellulaire, permet d’améliorer la récupération fonctionnelle du ventricule gauche suite à un infarctus aigu du myocarde; et 3) la mobilisation de l’axe cœur-moelle osseuse constitue un mécanisme de réponse important lors de la survenue d’un événement ischémique chronique affectant le myocarde.
Congestive heart failure (CHF) remains a leading cause of mortality in the developed world. There are more than 400,000 diagnosed cases of this pathology in Canada. Despite the numerous treatment options available for patients presenting with left ventricular dysfunction, the evolution of this population is still dismal. Stem cell transplantation is a potential approach to repopulate the injured myocardium, to treat heart failure, and to restore cardiac function. However, the exact mechanisms underlying the beneficial effects of this approach remain to be elucidated. The hypotheses of this thesis are the following: 1) the long-term evolution of patients undergoing coronary artery bypass graft surgery is still poor, even when considering the use of new innovative surgical strategies such as off-pump coronary revascularization; 2) the intracoronary injection of concentrated biologically active factors secreted by stem cells can achieve early protection of the ischemic myocardium and preserve heart function; and 3) the bone marrow/heart interaction in a critical axis is involved in chronic myocardial repair following persistent ischemic injury.

L'infarctus du myocarde est une maladie très répandue dans les pays industrialisés. La condition d'ischémie-reperfusion qui en est à l'origine endommage les tissus par la production accrue d'espèces oxygénées réactives (EOR) qui conduisent les cellules à un état de stress oxydatif. L'oxyde nitrique (NO·) est non seulement une EOR mais aussi une molécule de signalisation importante dans le système cardiovasculaire. Plusieurs effets cytoprotecteurs du NO· et de ses dérivés ont été démontrés dans le coeur ischémie-reperfusé, mais des effets cytotoxiques ont aussi été rapportés. La céruloplasmine (CP) est une glycoprotéine à cuivre circulante multifonctionnelle. Quoiqu'elle soit étudiée depuis longtemps, certaines de ses propriétés demeurent incomprises. Elle est entre autres reconnue comme un antioxydant circulant très important. L'équipe du Dr Mateescu a d'ailleurs rapporté qu'elle protège le coeur isolé des EOR durant l'ischémie-reperfusion. D'autres équipes ont toutefois montré une activité pro-oxydante de la CP qui ferait d'elle un facteur de risque associé aux maladies cardiovasculaires. Deux activités de la CP ont récemment été mises en évidence in vitro: la synthèse de nitrosothiols (RSNO) et de nitrites (NO₂¯) deux dérivés du NO· considérés comme des formes d'entreposage qui prolongeraient la durée de vie de ce facteur. Nous avons donc posé l'hypothèse d'une implication de la CP dans la potentialisation des effets du NO· par ses nouvelles activités. Le but de cette étude était ainsi d'évaluer l'effet cytoprotecteur de la combinaison CP + NO· et de vérifier l'implication d'une activité S-nitrosante et/ou nitrite-synthase de la CP. Pour ce faire, des cultures de cardiomyocytes de rats nouveau-nés ont été soumises à un stress oxydatif généré par l'ajout de H₂O₂ au milieu de culture. L'effet toxique ou protecteur de la CP et d'un donneur de NO·, le PAPA NONOate, a été déterminé par la mesure de la viabilité cellulaire à l'aide d'une coloration au Hoechst 33342 et à l'iodure de propidium. Les dérivés RSNO et NO₂¯du NO· ont été mesurés dans les milieux de culture par les réactifs colorimétriques de Griess ou par la sonde fluorescente DAN, après une optimisation de ces méthodes de dosage. Les résultats, qui vont à l'encontre de l'hypothèse de départ, ont montré que ni la CP, ni la combinaison CP + NO· ne protègent les cardiomyocytes du H₂O₂. La CP a même exercé un effet cytotoxique sur les cellules en présence de H₂O₂. Le NO· à faible concentration procure une certaine protection contre le H₂O₂, mais en intensifie la toxicité à forte concentration. En conditions acellulaires, l'activité S-nitrosante de la CP sur le glutathion a été confirmée et est comparable à celle de la littérature. La synthèse de NO₂¯ n'a toutefois pas été observée à des niveaux détectables. Des faits nouveaux ont aussi été révélés: la CP est capable d'« auto-nitrosation » et l'albumine inhibe l'activité S-nitrosante de la CP. Cette étude indiquerait que l'action cardioprotectrice de la CP contre les dommages causés par l'ischémie-reperfusion n'inclurait pas une protection contre le H₂O₂, ni une potentialisation de l'action du NO· contre ce H₂O₂. L'albumine présente dans le milieu de culture pourrait avoir masqué les possibles interactions entre la CP et le NO·. Ce dernier résultat suggère que la CP circulante aurait peu d'impact sur le métabolisme du NO· en situation physiologique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Céruloplasmine, Oxyde nitrique, Cardiomyocytes, Stress oxydatif, S-nitrosation.

La céruloplasmine (CP) est une protéine à cuivre plasmatique qui constitue, entre autres, un important marqueur de l'inflammation et possède plusieurs propriétés antioxydantes, incluant la capacité à piéger des espèces oxygénées réactives (EOR) et à contrer la génération de •OH par une activité ferroxydase. Des études antérieures ont aussi attribué à la CP une action protectrice sur un cœur de rat isolé soumis à l'ischémie-reperfusion, mais les mécanismes de cette cardioprotection n'ont pas tous été élucidés. Dans le passé, une étude a montré une action dépolarisante de la CP sur les membranes de cellules de neuroblastome, impliquant possiblement des canaux à K+. Par conséquent, un effet de la CP sur le potentiel d'action et les contractions des cardiomyocytes constitue une hypothèse du mécanisme de cardioprotection par la CP. De plus, la littérature relate deux nouvelles activités enzymatiques de la CP, qui pourraient logiquement contrer les effets délétères du H2O2 lors de l'ischémie-reperfusion. Premièrement, la CP exercerait une activité NO-oxydase permettant de former des thiols S-nitrosés (RSNO). Ainsi, la possibilité que la CP protège les thiols de protéines cellulaires par S-nitrosation est envisageable. Deuxièmement, l'activité glutathion(GSH)-peroxydase consommatrice de H2O2 de la CP pourrait aussi contribuer à protéger les cellules cardiaques. Les objectifs de cette étude visaient donc à évaluer, au niveau cellulaire, l'implication des activités dépolarisante, NO-oxydase/RSNO-synthase et GSH-peroxydase de la CP dans la cardioprotection. Des études de microscopie de fluorescence dynamique ont été faites pour déterminer l'effet de la CP sur les contractions des cardiomyocytes de rats nouveau-nés en culture en suivant les influx calciques. Aussi, les activités NO-oxydase/RSNO-synthase et GSH-peroxydase de la CP ont été vérifiées en milieu acellulaire, respectivement par dosage fluorimétrique du NO+, par dosage colorimétrique de Griess des RSNO et par dosage colorimétrique du H2O2 résiduel. A partir des conditions optimales déterminées en milieu acellulaire, l'effet protecteur des différentes combinaisons de CP avec les molécules potentiellement impliquées (GSH, Cys, NO•) a été analysé par mesure de la viabilité des cardiomyocytes de rats nouveau-nés en culture soumis à un stress oxydatif par le H2O2. La microscopie de fluorescence dynamique n'a pas permis d'obtenir d'effets reproductibles de la CP sur la contractilité des cardiomyocytes. L'activité NO-oxydase/RSNO-synthase de la CP, ainsi que la capacité de la protéine à diminuer le H2O2 en présence de GSH, ont été validées en conditions acellulaires. Cependant, seule la combinaison de la CP avec le GSH a protégé significativement les cardiomyocytes de l'effet létal du H2O2. Ce résultat confère pour la première fois une importance physiologique à la collaboration antioxydante des deux molécules. Le mécanisme cardioprotecteur par la CP et le GSH demeure énigmatique, puisque les dosages acellulaires n'ont pas permis de confirmer l'activité GSH-peroxydase précédemment attribuée à la CP. En effet, une action sacrificielle de la CP pourrait avoir masqué son activité catalytique. Néanmoins, ce mécanisme serait sensible à la présence de NO•, qui diminue la protection offerte par la CP et le GSH. Le NO• pourrait S-nitroser et inactiver un résidu Cys important dans l'action d'ébouage de la CP envers le H2O2. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Céruloplasmine, oxyde nitrique, stress oxydatif, cardiomyocyte, glutathion