Cardiac arrhythmias are disorders of the electrical system of the heart and an often clinically-challenging group of disorders. Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia in the general population; it is associated with significant morbidity and mortality. Available antiarrhythmic drugs (AADs) for the treatment of AF are older molecules with sub- optimal efficacy and safety profiles. Recent advances in basic electrophysiology and the development of sophisticated mathematical modeling approaches could help in expanding our understanding of the basic mechanisms of AF and assist in the development of novel AF- selective AADs. The purpose of this thesis was to utilize computational approaches to the understanding of the consequences and opportunities of ion channel properties, with a special emphasis on AF. The cardiac action potential is the basic functional unit of the electrical system of the heart and is the manifestation of coordinated current fluxes through specialized proteins known as ion channels. Antiarrhythmic drugs act through modulation of ion channel properties. We hypothesized that mathematical modeling could be used to study and optimize the pharmacodynamic properties of AADs for the treatment of AF. We demonstrated that the pharmacodynamic properties (binding/unbinding characteristics) of a state-dependent Na+- channel blocker modulate the drug’s anti-/proarrhythmic actions with inactivated-state blockers being optimally AF-selective. The optimized drug’s selectivity for AF was the result of its rate- selectivity (stronger effects at fast vs slow cardiomyocyte activation rates) with relatively mild atrial-selective (stronger effects in atrial vs ventricular cardiomyocytes) actions. We found that the optimally AF-selective Na+-channel blocker had sub-optimal anti-AF efficacy, but that slightly less selective drugs had favorable AF-termination rates. We then sought to explore potential current-block combinations with synergistic AF- selective properties. Using mathematical modeling and laboratory experiments, we demonstrated that the combination of optimized state-dependent Na+-channel block and K+- channel block had synergistic effects, significantly augmenting AF termination rates for any level of AF-selectivity vs pure Na+-channel block. The mechanisms of these synergistic effects were found to be mediated by the functional interaction between the action potential prolonging- v effects of K+-channel block, the Na+-channel blocker’s voltage-dependent binding/unbinding properties and the Na+ channel’s inactivation characteristics, highlighting the non-linear nature of the cardiac action potential’s dynamics. Traditional K+ currents targeted by AADs have significant ventricular proarrhythmic liabilities. Using recent experimental observations, we updated the mathematic formulation for the inactivation dynamics of the ultra-rapid delayed-rectifier K+ current (IKur), an atrial-specific current. Using this model, we showed that, contrary to what had been proposed in the published literature, IKur rate-dependent properties are mediated by its activation properties with minimal contribution from inactivation, under physiological conditions. We also demonstrated that the contribution of IKur to action potential repolarization is preserved, or even increased, in the setting of electrical remodeling-induced IKur downregulation. Finally, we described the mechanisms of the forward rate-dependent of IKur block, mediated by functional non-linear interactions with the rapid delayed inward-rectifier K+ current (IKr), the only K+ current with such properties. Until recently, fibroblasts were considered to be electrically inactive. More recently, experimental work demonstrated the presence of functional ionic current on the fibroblast and possible cardiomyocyte-fibroblast coupling. Here, we described a novel kind of heart failure- induced electrical remodeling involving the fibroblasts ion channels. This was characterized by downregulation of the fibroblast voltage-dependent K+ current (IKv,fb) and upregulation of the fibroblast inward-rectifier K+ current (IKir,fb). We then implemented our experimental findings into a mathematical model of cardiomyocyte-fibroblast coupling and found fibroblast electrical remodeling to have significant effects on the cardiomyocyte’s electrophysiological properties. In a 2-dimension model of simulated AF, downregulation of IKv,fb had an antiarrhythmic effect whereas IKir,fb upregulation was found to be proarrhythmic. The studies presented here utilized mathematical modeling to study non-linear systems in cardiac electrophysiology to tackle questions that would have been difficult to approach with traditional laboratory-based experimentation. They also showcased how theoretical results can help orient and receive confirmation with subsequent experimental work or, conversely, novel experimental findings results be implemented into a mathematical model to investigate potential consequences. Mathematical modeling is a promising tool to help in studying the complex and vi non-linear effects of pharmacological modulation of ion channel properties and assist in the development of optimized antiarrhythmics for the treatment of AF, a major unmet need in clinical medicine. As models increase in sophistication to better represent the cardiomyocyte’s electrophysiology, they will almost certainly play an ever-growing role in expanding our understanding of the mechanisms of complex arrhythmias. / Les arythmies cardiaques représentent une famille de pathologies du système électrique cardiaque. La fibrillation auriculaire (FA), est l’arythmie cardiaque la plus fréquente dans la population générale et est associée à un fardeau de morbidité et mortalité cardiovasculaire important. Les médicaments antiarythmiques utilisées dans le traitement de la FA sont de vieilles molécules avec une efficacité sous-optimale et des effets secondaires importants. Les avancées récentes en électrophysiologie cardiaque fondamentale et le développement d’outils de modélisation mathématique ont le potentiel d’élargir notre compréhension des mécanismes pathophysiologiques en FA et contribuer au développement de nouveaux médicaments antiarythmiques optimisés pour le traitement de la FA. L’objectif global de cette thèse est d’utiliser les méthodes de modélisation mathématique pour étudier les conséquences et opportunités thérapeutiques de la modulation des canaux ioniques cardiaques, avec une emphase sur la FA. Le potentiel d’action cardiaque est l’unité fonctionnelle de base du système électrique cardiaque ; il est le résultat du flux coordonné de courants électriques à travers de protéines spécialisées, les canaux ioniques. Les molécules antiarythmiques agissent à travers la modulation des canaux ioniques cardiaques. Nous avons posé l’hypothèse que des modèles mathématiques pourraient être utilisés pour étudier et optimiser les propriétés pharmacodynamiques d’un médicament antiarythmique pour le traitement de la FA. Nous avons démontré que les propriétés pharmacodynamiques (propriétés de liage et déliage) d’un bloqueur des canaux Na+ état-dépendant modulent les effets anti- et pro-arythmiques de la molécule ; un bloqueur Na+ sélectif pour l’état inactivé du canal serait maximalement FA-sélectif. Cette sélectivité pour la FA est la conséquence de la sélectivité pour la fréquence (effet thérapeutique plus important à des fréquences d’activation du cardiomyocyte élevées vs basses) avec une contribution relativement faible de la sélectivité auriculaire (effet thérapeutique plus important sur les cardiomyocytes auriculaires vs ventriculaires). Par la suite, nous avons exploré des combinaisons de bloqueurs ioniques ayant des propriétés anti-FA synergiques. En utilisant des modèles mathématiques et des expériences en laboratoire, nous avons démontré que la combinaison d’un bloqueur des canaux Na+ et d’un iii bloqueur des canaux K+ a des effets synergiques, augmentant de façon importante l’efficacité anti-FA pour un même degré de sélectivité vs un bloqueur des canaux Na+ seul. Le mécanisme de synergie a été élucidé et consiste d’effets fonctionnels médiés par l’interaction du prolongement de la durée du potentiel d’action causé par le bloque des canaux K+, les propriétés voltage-dépendantes du liage et déliage du bloqueur des canaux Na+ ainsi que des propriétés d’inactivation des canaux Na+, démontrant la nature hautement non-linéaire des dynamiques du potentiel d’action cardiaque. Les courants K+ ciblés par les médicaments antiarythmiques ont des effets proarythmiques ventriculaires importants. En utilisant des données expérimentales récentes, nous avons proposé une formulation mise à jour des dynamiques d’inactivation du courant K+ IKur, un courant auriculo-sélectif. En utilisant ce modèle, nous avons démontré que, contrairement à ce qui avait été précédemment proposé, les propriétés fréquence-dépendantes du courant IKur dépendent de ses caractéristiques d’activation avec une contribution négligeable de ses propriétés d’inactivation, sous conditions physiologiques normales. Nous avons également démontré que la contribution de IKur à la repolarisation du potentiel d’action est maintenue, voir augmentée, dans le contexte de la diminution de IKur en situation de remodelage électrique induit par la FA. Finalement, nous avons décrit le mécanisme qui sous-tend les propriétés fréquence-dépendantes du bloque de IKur, l’unique courant K+ avec de telles caractéristiques. Jusqu’à très récemment, les fibroblastes cardiaques étaient considérés comme électriquement inactifs. Des travaux expérimentaux ont démontré la présence de canaux ioniques sur la surface de ces fibroblastes ainsi que la possibilité de couplage électrique entre cardiomyocytes et fibroblastes. Nous avons décrit un nouveau type de remodelage électrique en situation d’insuffisance cardiaque, le remodelage des courants ioniques des fibroblastes cardiaques. Ce remodelage est caractérisé par une diminution du courant K+ voltage-dépendant IKv,fb et une augmentation du courant K+ IKir,fb. Nous avons par la suite incorporé ces trouvailles expérimentales dans un modèle mathématique simulant l’interaction électrique entre cardiomyocytes et fibroblastes et montré que le remodelage électrique des fibroblastes peut avoir un impact important sur les propriétés électrophysiologiques des cardiomyocytes. Dans iv un modèle 2-dimensionel de FA, nous avons trouvé que la diminution de IKv,fb a un effet antiarythmique alors que l’augmentation de IKir,fb a des effets proarythmiques. Les études ici présentées utilisent les méthodes de modélisation mathématique pour l’étude de systèmes non-linéaires en électrophysiologie cardiaque et aborder des avenues de recherche difficilement accessibles aux méthodes de laboratoire traditionnelles. Elles démontrent également comment des résultats théoriques peuvent orienter et trouver confirmation dans des travaux expérimentaux subséquents ou, à l’inverse, des trouvailles expérimentales peuvent être implémentées dans les modèles mathématiques pour investiguer les conséquences de celles-ci. La modélisation mathématique est un outil prometteur pour l’étude des effets complexes et non-linéaires de la modulation pharmacologique des canaux ioniques et ainsi contribuer au développement de médicaments antiarythmiques optimisés pour le traitement de la FA, un besoin clinique majeur.

Contexte: La physiopathologie de la fibrillation auriculaire (FA) a été caractérisée par des changements de concentration cellulaire de Ca2+ et des processus connexes menant à l'apparition et au maintien de la maladie. Les récepteurs de trisphosphate d'inositol (IP3R) sont des canaux calciques ligand-dépendants pour lesquels la surexpression dans la FA a été liée à un remodelage cardiaque. Les microARN (miR, miARN), petits ARN non codants, sont d'une longueur d'environ 22 nucléotides et régulent l'expression des gènes par déstabilisation de l'ARN ou inhibition de sa traduction. De plus en plus de preuves ont été apportées sur le rôle des miARN dans la physiopathologie des troubles cardiaques, y compris le remodelage défavorable induit par la FA. Objectif: Notre laboratoire a montré que le niveau nucléaire IP3R1 est régulé à la hausse dans le modèle canin de FA, ce qui produit une augmentation de la charge nucléaire en calcium. Cette étude vise donc à étudier le rôle des miARN dans la régulation d'IP3R1 qui initie et/ou perpétue la FA dans les cardiomyocytes auriculaires du modèle de FA chez le chien. Méthodes: Nous avons utilisé un modèle canin de AF établi par méta-cardiographie auriculaire pendant 600 bpm × une semaine; des cœurs perfusés par Langendorff pour isoler les cardiomyocytes auriculaires pour des expériences moléculaires; le criblage des miRs qui ciblent le gène ITPR1, codant IP3R1, en utilisant des bases de données en ligne; RT-qPCR pour mesurer l'expression de l'ARNm de ITPR1 et confirmer le niveau d'expression des miARN criblés; l'analyse Western Blot pour évaluer le niveau de protéine d’IP3R1; le test de la double luciférase reporter, la surexpression et l'abattement des miARN en culture primaire de cardiomyocytes isolées ou de lignées cellulaires appropriées; et l'imagerie par fluorescence calcique Fluo-4 AM pour évaluer le rôle potentiel des miARN sur la manipulation du Ca2+. Pour les expériences de manipulation des miARN, les cellules ont été transfectées avec 1) un miARN non codant (miR-NC, groupe témoin), 2) un miARN mimétique et 3) un inhibiteur du miARN (AMO). La signification statistique est calculée avec le test t de Student ou l'analyse unidirectionnelle de variance (ANOVA) suivie par le test de Tukey à comparaisons multiples en utilisant le logiciel GraphPad Prism version 6.00. Résultats: Nos données indiquent une augmentation du niveau de la protéine IP3R1 sans changement apparent de l'expression du gène ITPR1 dans les cardiomyocytes de l'oreillette gauche par rapport à notre modèle canin de FA. Sur la base de l'analyse informatique, il a été prédit que miR-26a ciblerait l'ARNm de l'ITPR1. La FA a considérablement réduit la régulation du miR-26a dans les cardiomyocytes de l'oreillette gauche. Le dosage de la double luciférase reporté dans les cellules H9C2 a montré que le miR-26a agissait directement sur la région non traduite 3′ (3′UTR) de l'ARNm ITPR1. De plus, la surexpression de miR-26a a réduit le niveau de la protéine IP3R1 et a diminué le taux diastolique [Ca2+] dans le noyau et le cytosol des cardiomyocytes de chien, des transistors de Ca2+ stimulés électriquement; tandis que le knockdown de miR-26a a inversé ces effets. L'expression de l'ARNm de l'ITPR1 est restée inchangée dans les cardiomyocytes de chien isolées après la transfection avec l'imitateur et l'inhibiteur de l'ARNm. Conclusion: La régulation à la hausse d'IP3R1 dans la FA est due à l'inhibition de la traduction par le miR-26a, qui est régulé à la baisse dans les cardiomyocytes auriculaires du modèle canin de FA. Ce changement est associé à une altération de la manipulation du Ca2+, qui se traduit par une augmentation des taux de Ca2+ diastolique nucléaire. Nos résultats suggèrent que la régulation à la baisse de miR-26a augmente l'expression de l’IP3R1, contribuant au remodelage pro-arythmique dans la FA. / Background: The pathophysiology of atrial fibrillation (AF) has been characterized by changes in the cellular concentration of Ca2+ and related processes leading to the initiation and maintenance of the condition. Inositol trisphosphate-receptors (IP3Rs) are ligand-gated calcium channels for which overexpression in AF has been linked to cardiac remodeling. microRNA (miR, miRNA)s, small non-coding RNAs, are around 22 nucleotides in length and regulate gene expression by mRNA destabilization or inhibition of its translation. A growing body of evidence has emerged about miRNA's role in the pathophysiology of cardiac disorders, including AF-induced adverse remodeling. Objective: Our laboratory has shown that nuclear IP3R1 level is upregulated in the dog AF model, producing increased nuclear calcium loading. Hence, this study aims to investigate the role of miRNAs in the regulation of IP3R1 initiating and/or perpetuating AF in atrial cardiomyocytes of the dog AF model. Methods: We used AF dog model established by atrial-tachypacing for 600 bpm × one week; Langendorff-perfused hearts to isolate atrial cardiomyocytes for molecular experiments; screening miRs that target ITPR1 gene, encoding IP3R1, using online databases; RT-qPCR to measure ITPR1 mRNA expression and confirm the expression level of the screened miRNAs; western blot analysis to evaluate the protein level of IP3R1; dual-luciferase reporter assay, overexpression and knockdown of miRNAs in primary culture of isolated cardiomyocytes or appropriate cell lines; and Fluo-4 AM calcium fluorescence imaging to assess the potential role of the miRNA on Ca2+ handling. For miRNA manipulation experiments, cells were transfected with 1) non-coding miRNA (miR-NC, control group), 2) miRNA mimic, and 3) inhibitor of the miRNA (AMO). Statistical significance is calculated with Student's t-test or one-way analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey's multiple comparisons test using GraphPad Prism software version 6.00. Results: Our data indicated a rise in IP3R1 protein level with no apparent change in ITPR1 gene expression in left atrial cardiomyocytes from our dog AF model. Based on the computational analysis, miR-26a was predicted to target the ITPR1 mRNA. AF significantly downregulated miR-26a in left atrial cardiomyocytes. The dual-luciferase reporter assay in H9C2 cells showed that miR-26a directly acted on the 3′ untranslated region (3′UTR) of ITPR1 mRNA. In addition, miR-26a overexpression reduced the IP3R1 protein level and decreased the diastolic [Ca2+] in both nucleus and cytosol of the electrically-stimulated Ca2+ -transients, dog cardiomyocytes, while miR-26a knockdown reversed these effects. ITPR1 mRNA expression remained unaltered in isolated dog cardiomyocytes after transfection with the miRNA mimic and inhibitor. Conclusion: IP3R1 upregulation in AF is due to translation inhibition by miR-26a, which is downregulated in the atrial cardiomyocytes of the dog AF model. This change is associated with altered Ca2+ handling, reflected as enhanced nuclear diastolic Ca2+ levels. Our results suggest that miR-26a downregulation enhances the IP3R1 expression, contributing to pro-arrhythmic remodeling in AF.

No description available.

EINLEITUNG Vorhofflimmern und orale Antikoagulation Vorhofflimmern stellt ein Grundproblem der modernen Gesellschaft dar und fordert zunehmend den Einsatz medizinischer Ressourcen. Es ist die Folge eines komplexen Prozesses aus Triggern, elektrophysiologischen und später auch strukturellen Umbauprozessen im Vorhofmyokard. Man unterscheidet paroxysmales von persistierenden und permanenten Vorhofflimmern. Zusätzlich muss man symptomatische Episoden von asymptomatischen trennen, wobei der Anteil letzterer mit bis zu 70% beschrieben wird. Asymptomatisches Vorhofflimmern wird als eine häufige Ursache eines kryptogenen Schlaganfalls vermutet. Bislang konnte gezeigt werden, dass längere Überwachungszeiträume des Herzrhythmus häufiger Vorhofflimmern bei dieser Patientengruppe erfassen können. Somit hat hier der Nachweis von Vorhofflimmern einen entscheidenden Einfluss auf die Therapie durch entsprechende Senkung des thrombembolischen Risikos. Bei Patienten mit bekanntem Vorhofflimmern dagegen besteht die Gefahr einen Therapieerfolg aufgrund asymptomatischer Episoden zu überschätzen und die Vorhofflimmerlast, den sogenannten AF Burden zu unterschätzen. Entsprechend waren und sind mit dem subjektiven Therapieerfolg medizinische Entscheidungen verbunden, welche in Bezug auf das Auftreten thrombembolischer Ereignisse eine gewisse Rolle spielen. Statistisch gesehen wird das thrombembolische Risiko nach dem CHADS2 oder CHA2DS2 VASc Score berechnet und danach zwischen einer Plättchenhemmung, einer oralen Antikoagulation, direkten Thrombin-, Faktor Xa Inhibitoren oder keiner weiteren Therapie entschieden. Patienten mit Vorhofflimmern können auf zwei Arten behandelt werden. Bei der sogenannten Frequenzkontrolle erfolgt kein direkter Angriff auf die Rhythmusstörung, nur auf die Geschwindigkeit der Herzfrequenz und deren Symptome. Demgegenüber steht die Rhythmuskontrolle mit vordergründigem Erhalt des Sinusrhythmus, sowohl elektrisch, als auch medikamentös oder interventionell. Die Erfassung des Herzrhythmus und der implantierbare kardiale Monitor Ob ein Sinusrhythmus oder Vorhofflimmern vorliegt kann nur anhand eines EKGs geklärt werden. Zur Überwachung eines längeren Zeitraums kommen sogenannte Holter-EKGs mit einer Aufzeichnungsdauer von mindestens 24 Stunden, maximal 7 Tagen in Frage. Aufgrund von seltenen, wahrscheinlich rhythmogen bedingten Symptomen wie zum Beispiel Synkopen, wurde eine Weiterentwicklung mit noch längeren Aufzeichnungskapazitäten notwendig. Dem externen Event- und Loop-Recorder folgte der implantierbare kardiale Monitor. Der Reveal XT 9529 (Medtronic Inc, Minneapolis), ein implantierbarer kardialen Monitor mit einem speziellen Detektionsalgorithmus für Vorhofflimmern ist dabei Gegenstand dieser Untersuchung. ZIEL DER ARBEIT Evaluierung des REVEAL XT 9529 (Medtronic Inc, Minneapolis) bei einer Patientenpopulation mit Vorhofflimmern im klinischen Alltag. METHODEN Der automatische Detektion von Vorhofflimmern durch einen implantierten kardialen Monitor unterliegt eine Analyse des R-Zacken Abstandes innerhalb von zwei Minuten. Kommt es hier zu Unregelmäßigen erfolgt automatisch eine Einordnung des Herzrhythmus in den Bereich Vorhofflimmern (AF). Die Episoden können in der Regel manuell mit einem Frequenzplot und einer EKG-Ableitung (EGM) überprüft werden. Analysiert wurde eine Gruppe von 92 Patienten, welche vorrangig an Vorhofflimmern litten. Zusätzliche Daten wie Alter, Geschlecht, linksventrikuläre Pumpfunktion, kardiale Begleiterkrankungen und medikamentöse Therapie wurden ebenfalls erfasst. 88% der mit dem implantierbaren kardialen Monitor versorgten Patienten wurden aufgrund des Vorhofflimmerns vorbehandelt, bei 82% stand ein neuerlicher Therapieversuch bevor. Die Implantation des kardialen Monitors fand unter sterilen Operationsbedingungen statt, nachfolgend wurden die Patienten in die Funktion eingewiesen. Die Termine zur Nachsorge wurden im Rahmen der klinischen Routine vergeben und umfassten eine Überprüfung und Wertung der automatisch detektierten Rhythmusereignisse. Bei einer Untergruppe von 62 Patienten erfolgte parallel die Anlage von 7 Tage Langzeit-EKGs und eine Wertung der Ergebnisse im Vergleich. Die statistische Datenanalyse erfolgte mit Microsoft Office Excel 2007 und SPSS, Version 11.5.1. Mittelwerte werden mit Standardabweichung angegeben, im Falle des Medians zusätzlich Minimum und Maximum. Prozentuelle Angaben erfolgen bei Zahlen. Für statistisch abhängige Stichproben erfolgte die Anwendung des McNemar Tests, für unabhängige Werte der Chi-Quadrat Test. Es gilt das allgemein übliche Signifikanzniveau von p < 0,05. ERGEBNISSE Die Ergebnisse der manuellen Überprüfung wurden in folgende Kategorien eingeteilt: 1. Kein Vorhofflimmern unter Einsicht sämtlicher EGMs. 2. Sicheres Vorhofflimmern mit eindeutigem Nachweis in den gespeicherten EGMs. 3. Mögliches Vorhofflimmern, aber ohne diagnostische Sicherheit, da ein EGM nicht vorliegt. Davon ausgehend erfolgte die weitere Unterteilung in: - Regelrechten Sinusrhythmus ohne Nachweis von Artefakten. - Regelrechten Sinusrhythmus, aber Aufzeichnung von Artefakten im Sinne einer Fehlklassifikation. - Regelrechten Nachweis von Vorhofflimmern und Fehlklassifikation von Sinusrhythmus bei Artefakten. - Fehlklassifikation von Sinusrhythmus bei Artefakten, zusätzlich diagnostische Unsicherheit ob Vorhofflimmern aufgetreten ist, da nicht alle EGMs einsehbar. Vor dem Softwareupgrade wurden 287 Abfragen von 92 Patienten analysiert. Im Durchschnitt wurden 1078 (± 4851) Episoden registriert, im Median lag diese Zahl bei 58 (0 – 67099). Bezogen auf das Auftreten von Vorhofflimmern blieben 55 (19%) der Abfragen ohne Episoden. Ein komplett einsehbarer EGM Speicher war bei 140 (49%) der Abfragen zu finden, bei 147 (51%) waren dagegen EGMs schon wieder überschrieben und damit nicht mehr überprüfbar. Unter diesen Patienten zeigten 53 (19%) reines Vorhofflimmern im Speicher, 21 (7%) Vorhofflimmern mit Artefakten und weitere 73 (25%) nur Sinusrhythmus mit Artefakten. Gerade bei dieser letzten Gruppe kann keine sichere Aussage über das reelle Auftreten oder Fehlen von Vorhofflimmern gemacht werden. Auf sämtliche Abfragen vor dem Softwareupgrade gesehen waren Muskelpotentiale, welche bei 134 (47%) von 287 Abfragen auftraten das Hauptproblem unter den Artefakten und Ursache für die automatische Fehlklassifikation. Weitere Fehlklassifikationen betrafen Undersensing, die Einordnung von Vorhofflimmern in den Bereich einer ventrikulären Tachykardie, ventrikuläre und supraventrikuläre Extrasystolen, den AT-Algorithmus und T-Wave Oversensing. In den verbleibenden 65 Patienten nach dem Softwareupgrade wurden 116 analysierbare Abfragen erhoben. Bezogen auf das Auftreten von Vorhofflimmern blieben 41 (35%) der Abfragen ohne Episoden. Ein komplett einsehbarer EGM Speicher war bei 78 (67%) der Abfragen zu finden. Unter den Patienten mit bereits überschriebenen EGM zeigten 17 (15%) reines Vorhofflimmern im Speicher, 9 (8%) Vorhofflimmern mit Artefakten und weitere 12 (10%) nur Sinusrhythmus mit Artefakten. Ein direkter Vergleich der Ergebnisse zeigte eine signifikante Reduktion der beschriebenen Fehlklassifikation von Vorhofflimmern aufgrund von Myopotentialen, Undersensing und des AT-Algorithmus. Für 62 der Patienten liegen im Mittel 502 (± 156), im Median 508 (51 – 677) Stunden an Langzeit-EKG Aufzeichnung vor. Vorhofflimmern kann 48% im Langzeit-EKG registriert werden, im Reveal XT 9529 (Medtronic Inc, Minneapolis) nach manueller Überprüfung der Episoden dagegen bei 81%. Das Signifikanzniveau liegt bei p < 0,001. DISKUSSION Nach den vorliegenden Ergebnissen dieser Arbeit zeigt sich, dass die grundlegende Forderung nach einer kontinuierlichen EKG-Überwachung nur eingeschränkt mit dem Reveal XT 9529 (Medtronic Inc, Minneapolis) zu erreichen ist. Es traten zahlreiche Probleme mit Artefakten durch das beschriebene Oversensing und aufgrund der Speicherkapazität auf. Lösungsansätze sind hier die stärkere Einbeziehung des “Patient Assistant“ beziehungsweise ein Remote-Follow-Up. Bereits initiiert wurde ein Softwareupgrade welches durch Ausweitung des “Noise“ die Artefaktanfälligkeit deutlich senken konnte. Zusätzlich stehen die direkte Anpassung der Programmierung und die Anpassung der Sensitivität zur Verfügung. Diskutiert werden sollte weiterhin eine Veränderung des Erkennungsalgorithmus mit 2-dimensionaler Auswertung der RR-Intervalle und der RR-Differenz. Zusätzlich muss der Einfluss des Patienten auf die Handhabung des Systems im Blick behalten werden. Grundsätzlich sind zum einen das technische Verständnis, zum anderen die Compliance, welche durch verschiedene Faktoren geprägt wird. Der Einfluss eines kontinuierlichen EKG-Monitorings auf das Management der oralen Antikoagulation und Rezidive von Vorhofflimmern birgt ein enormes Potential wie Daten bei Schrittmacher- und ICD-Patienten zeigen. Trotzdem sind hier viele wichtige Studien zum aktuellen Zeitpunkt ausstehend. Festzuhalten bleibt, dass Studien im allgemeinen und speziellen durch den Einsatz eines implantierbaren kardialen Monitors effektiver gestaltet, Rezidive der Rhythmusstörung sicherer erfasst werden würden und auch eine Anpassung der oralen Antikoagulation denkbar ist. Weiterhin wären im Bereich des kryptogenen Schlaganfalls höhere Aufklärungsraten anzunehmen. Im Vergleich mit einem 7 Tage Langzeit-EKG zeigt ein implantierbarer kardialer Monitor eine vermehrte Erfassung von Vorhofflimmern trotz der beschriebenen Probleme. Zu diskutieren bleiben die Invasivität des Verfahrens und die endgültigen Kosten. LIMITATIONEN Das vorgestellte Patientenkollektiv wurde nicht prospektiv untersucht, sondern im Rahmen einer Observationsstudie retrospektiv analysiert. Zusätzlich handelt es sich um eine selektionierte Gruppe von Patienten, zumeist mit dem Ziel einer invasiven Ablationsbehandlung und dadurch vorgegeben, einigen Besonderheiten. Zu beachten ist außerdem, dass einzig die Problematik in Bezug auf Vorhofflimmern untersucht, andere messbare Rhythmusstörungen im Rahmen dieser Analyse ausgeschlossen wurden. AUSBLICK Vorhofflimmern und seine Therapie wird ein relevanter Faktor in der Zukunft vieler betroffener Patienten bleiben, die Forderung nach einer kontinuierlichen EKG-Überwachung für verlässliche Aussagen sich entsprechend verstärken. Die erste Generation der implantierbaren kardialen Monitore stellt einen vielversprechenden Anfang dar. Weitere Entwicklungen mit Verbesserung der Artefaktanfälligkeit und Speicherkapazität, sowie der Telemedizin sind notwendig. Gerade mit Blick auf asymptomatisches Vorhofflimmern sind viele Fragen offen und können nur mit einer lückenlosen, sensitiven und spezifischen EKG-Dokumentation beantwortet werden.

Atrial fibrillation is the most prevalent arrhythmia worldwide and remains one of the major causes of morbidity and mortality. Atrial fibrillation is an arrhythmia that has a various etiology and takes number of clinical forms. Due to the heterogenity of atrial fibrillation, it is necessary to individualize the optimal treatment strategy, ie conservative pharmacological therapy or interventional therapy as catheter ablation. Inncorrect indication of catheter ablation of atrial fibrillation leads to low success rate of the procedure and increases the risk of the procedure. The success rate of catheter ablation of atrial fibrillation depends on many clinical parameters, including the size and volume of the left atrium and the presence of pathological tissue in the atrial myocardium. In everyday practice, echocardiography (2D-echocardiography) is the most dominant method in estimation of the left atrial parameters, for it's simplicity, non- invasiveness, financial costs and the absence of ionizing radiation. Different methods for assesment of left atrial parameters are cardiac CT, cardiac magnetic resonance imaging and methods of 3-D echocardiography or 3-D angiography. The results of the present studies show that in patients with non-valvular atrial fibrillation who are indicated for catheter...

Introduction: Il y a peu de données publiées sur les prédicteurs de saignement majeur (MB) dans une population d’utilisateurs d’anticoagulants oraux (OAC) qui inclue les OACs à action directe chez des patients ayant un diagnostic de fibrillation auriculaire (AF) en situation réelle. Objectif: Développer un modèle de prédiction de MB et de ses sous-types pour une population de nouveaux utilisateurs de OAC ayant un diagnostic de AF en situation réelle. Méthode : À l’aide de la base de données d’hospitalisation Med-Écho et des bases de données administratives de la RAMQ, nous avons identifié des patients ayant un diagnostic primaire ou secondaire de AF suite à une hospitalisation qui ont eu leur congé hospitalier de janvier 2011 à décembre 2017. Nous avons ensuite identifié ceux qui étaient des nouveaux utilisateurs de OAC et catégorisé ceux-ci selon le OAC utilisé ainsi que sa dose. L’entrée dans la cohorte était la première dispensation de OAC durant la période d’étude alors qu’un nouvel utilisateur a été défini par l’absence de dispensation de OAC un an avant cette date. Nous avons évalué l’incidence de MB, des saignements gastrointestinaux (GIB), extracrânien non-gastrointestinaux (NGIB) et intracrâniens (ICH) dans l’année de suivi. Nous avons utilisé la régression logistique-LASSO et logistique-LASSO adaptative pour la sélection des prédicteurs potentiels de MB dont l’âge, le sexe, les comorbidités (jusqu’à 3 ans avant l’entrée dans la cohorte) et l’utilisation concomitante de médicaments (jusqu’à 2 semaines avant l’entrée dans la cohorte). La discrimination et la calibration ont été évaluées afin de sélectionner le meilleur modèle. Des analyses de sous-groupe ont été effectuées pour le GIB et NGIB ainsi que les sous-catégories de OAC. Résultats. Notre cohorte comprenait 36,381 nouveaux utilisateurs de OAC entre 70 et 86 ans. Les prédicteurs importants, dont l’âge, l’historique de MB et l’insuffisance hépatique, avaient des rapports de cotes de 1.37 à 1.64 pour le modèle global. Celui-ci avait une statistique c de 0.63 (95% CI 0.60-0.65), était calibré et performaient similairement pour le GIB et le NGIB. À l’exception de quelques prédicteurs importants, dont l’âge et l’historique de MB, la plupart des prédicteurs sélectionnées du GIB étaient distincts de ceux du NGIB dans la cohorte totale. Les prédicteurs de MB avaient des tendances similaires pour les DOACs et la warfarine. Conclusion. Les prédicteurs de MB et de leurs sous-types étaient similaires parmi les utilisateurs de DOAC et de warfarine. Les prédicteurs sélectionnées par nos modèles et leur potentiel discriminatif concordaient avec la littérature publiée. / Background: The real-world predictors of major bleeding (MB) and its subtypes has not been well-studied in a population of oral anticoagulant (OAC) users diagnosed with atrial fibrillation (AF) that includes direct oral anticoagulant (DOAC) users. Objectives: To derive prediction models for MB and its most prevalent subtypes from a dataset of new users of all approved OACs with AF. Methods: We identified patients who were hospitalized and discharged in the community from January 2011 to December 2017 with a primary and secondary diagnosis of AF using the Med-Echo hospitalization database and the RAMQ administrative databases. From this subset, we identified new users of OACs, after which we categorized patients according to OAC type and dose. Cohort entry was defined as the first claim of OAC in the study period, while new users were defined by the absence of any OAC claim one year before cohort entry. We identified incident MB, gastrointestinal (GIB), non-GI extracranial bleeding (NGIB) and intracranial hemorrhage (ICH) within 1 year of follow-up. We used logistic-LASSO and logistic-adaptive LASSO regressions to identify MB predictors in this population from the following candidate predictors: age, sex, comorbidities (within 3 years before cohort entry), concomitant medication (within 2 weeks before cohort entry). Discrimination and calibration were assessed so that the best model could be selected. Subgroup analyses were performed for MB subtypes and OAC types. Results: Our cohort consisted of 36,381 oral anticoagulant new users aged 70-86 years old. The important MB predictors were age, prior MB and liver disease with ORs ranging from 1.37-1.64 for the model derived from the full cohort. It had a c-statistic of 0.63 (95% CI 0.60-0.65) with adequate calibration and similar c-statistics for GIB and NGIB. Except for a few important predictors, such as age and prior MB, most selected GIB predictors were distinct from those of NGIB in the full cohort. Lastly, MB predictors had similar trends for warfarin and DOACs. Conclusions: MB and MB subtype predictors were similar among DOAC and warfarin users. The predictors selected by our models and their discriminative potential are concordant with published data.

No description available.

In this thesis we suggest a technique for detecting pulses by signal processing of a raw ECG signal registered from 4 electrodes located on the left upper arm. The signal processing is performed in Matlab and consists of normalization, lowpass filtering, highpass filtering, derivation, squaring and a moving average window to reduce interference. The technology is capable of extracting periods between heartbeats after an implemented detection algorithm. The thesis also includes reflections on the types of interferences that may affect an electrical development equipment and also methods of how major parts of the interference can be reduced by different shields. Before the technique is applied in a final product, further tests may need to be performed during the monitoring of a person's pulse. Finally, we believe that our development of pulse detection is the beginning of a new technology that in the future can save lives. / I den här rapporten föreslår vi en teknik för att detektera pulser med hjälp av att signalbehandla en rå EKG-signal registrerad från 4 elektroder placerade på vänster överarm. En signalbehandling utförd i Matlab som bland annat består av normering, lågpassfiltrering, högpassfiltrering, derivering, kvadrering samt ett glidande medelvärdesfönster för att reducera störningar. Tekniken är kapabel till att utvinna tider mellan hjärtslag efter en implementerad detekteringsalgoritm. Rapporten innefattar även reflektioner kring vilka typer av störningar som kan påverka en elektrisk utvecklingsutrustning samt metoder för hur större delar av störningarna kan reduceras med hjälp av olika skärmningar. Innan tekniken appliceras i en slutlig produkt kan ytterligare tester behöva utföras under monitorering av en persons puls. Slutligen anser vi att våran utveckling av pulsdetektion är en början på en ny teknik för att kunna rädda liv.

Introduction : La fibrillation auriculaire (FA) est l’arythmie la plus répandue au monde avec une prévalence estimée autour de 1-2% pour la population générale. Il s’agit d’une maladie complexe de causes multifactorielles, telles que la génétique, l’environnement et les habitudes de vie. Il est aussi important de prendre en compte que les risques de FA augmentent drastiquement avec l’âge. La fibrillation auriculaire post-opératoire (POAF) est la complication la plus commune à la suite d’une chirurgie cardiaque. Elle est associée avec une prolongation de la durée d’hospitalisation et à une augmentation du risque d’accident vasculaire cérébral (AVC) et de la mortalité. Il devient donc une priorité d’identifier les individus à risque de POAF et d’AVC causés par la FA, surtout en considérant l’existence d’interventions simples qui peuvent atténuer ces risques, comme certaines thérapies pharmacologiques. Hypothèse : L’hypothèse de ce projet est qu’un score polygénique (PGS) aurait un impact sur l’identification des individus à plus haut risque de FA à la suite d’une chirurgie cardiaque, mais aussi sur l’identification des individus à risque de récidive de FA lors d’un premier épisode de FA après une chirurgie. Objectifs : Ce projet se divise en 2 objectifs principaux. Dans un premier temps, nous cherchons à évaluer la capacité prédictive d’un PGS déjà validé (mais jamais utilisé pour la POAF) pour la POAF après une chirurgie cardiaque dans une population québécoise. Dans un second temps, nous cherchons à évaluer la capacité prédictive du même PGS au niveau de la récidive à distance de la FA chez le sous-groupe de personnes qui ont eu un épisode de POAF. Méthodes : Nous avons inclus 2340 participants de la Biobanque hospitalière de l’Institut de Cardiologie de Montréal (ICM) qui ont subi une chirurgie cardiaque entre 2005 et 2020 et qui n’avaient pas de FA diagnostiquée avant la chirurgie. La POAF a été définie comme une FA survenant jusqu’à 30 jours après la chirurgie. Le génotypage de la cohorte a été effectué à l’aide d’une puce de génotypage pangénomique, suivi d’une imputation avec l’aide du panel de référence TOPMed. Le PGS déjà validé et corrigé pour les principales composantes génétiques (PGS-AF) a été calculé à l’aide des poids d’un PGS publié (identifiant du PGS catalog : PGS000016). L’association entre le PGS-AF et la POAF a été évaluée par une régression logistique avec et sans la correction pour les facteurs de risque cliniques connus de la FA, y compris le score de risque clinique CHARGE-AF. Pour valider la valeur prédictive du PGS-AF indépendamment des prédicteurs cliniques, un indice de reclassement net (NRI) a été calculé. L’association entre le PGS-AF et le CHARGE-AF au niveau de la récidive de FA à distance, à plus de 30 jours après la chirurgie, au sein du sous-groupe de patients atteints de POAF a été évaluée avec un modèle de régression de Cox. Résultats : Sur les 2340 participants inclus dans l’étude rétrospective (80% d’hommes; âgés de 66 ans [59-71] au moment de la chirurgie cardiaque), 871 (37%) ont développé de la POAF. La POAF était plus fréquente après une chirurgie valvulaire que les autres chirurgies cardiaques (43% contre 32%, P<0,001) et avec une augmentation dans le score de risque clinique CHARGE-AF (P<0,001). Le PGS-AF était significativement associé à la POAF (P<0,001; augmentation du risque de POAF de 46% par augmentation de 1 écart-type du PGS-AF; statistique C = 0,61). L’incidence de la POAF était significativement plus élevée chez les patients avec PGS-AF au-dessus du 95e percentile (62%) comparativement aux patients avec PGS-AF en dessous du 95% percentile (36%; ratio de cote 2.3, intervalle de confiance 95% 1.6-3.4; P<0,001). Dans un modèle combinant le PGS-AF avec des prédicteurs cliniques (CHARGE-AF et chirurgie valvulaire), l’association du PGS-AF avec la POAF reste significative (P<0,001). De plus, par rapport à la prédiction clinique uniquement, l’ajout du PGS-AF entraine une amélioration significative du modèle (statistique C de 0,68 contre 0,65; test du rapport de vraisemblance P<0,001; NRI = 35%). Parmi les patients atteints de POAF, 235 (27%) ont développé de la FA au cours d’un suivi médian de 4,4 ans. Le PGS-AF et le CHARGE-AF étaient à la fois associés de manière significative et indépendante à la récidive de FA à distance (P<0,05), où chaque augmentation d’écart-type du PGS-AF augmente le risque de récidive de FA de 19%. Discussion et conclusion : Un score de risque polygénique précédemment validé pour la fibrillation auriculaire (PGS-AF) est significativement associé à la FA survenant comme une complication de la chirurgie cardiaque, indépendamment des prédicteurs de risque cliniques. Bien que la capacité discriminative soit modeste globalement, le PGS-AF permet d’identifier 5% de la population de patients avec risque de POAF 2,3 fois plus élevé, une magnitude d’effet de pertinence clinique. Le PGS-AF est également associé à la récidive à distance de la FA et, s’il est validé, pourrait aider à identifier les patients plus susceptibles de bénéficier d’une anticoagulation à long terme pour prévenir les AVC. Plus globalement, ces données impliquent le risque polygénique pour expliquer la variance de scénarios cliniques complexes tels que les complications chirurgicales. / Introduction: Atrial fibrillation (AF) is the most common arrhythmia in the world with an estimated prevalence of around 1-2% of the general population. It is a complex disease with multifactorial causes, such as genetics, environment, and lifestyle. It is also important to consider that the risk of AF increases drastically with age. Postoperative atrial fibrillation (POAF) is the most common complication following cardiac surgery. It is associated with a prolonged hospital stay length and an increased risk of cerebrovascular accident (CVA) and mortality. It therefore becomes a priority to identify individuals at higher risk of POAF and stroke caused by AF, especially considering the existence of simple interventions that can mitigate these risks, such as certain pharmacological therapies. Hypothesis: The project hypothesis is that a polygenic score (PGS) would have an impact on the identification of individuals at higher risk of AF following cardiac surgery, but also on the identification of individuals at higher risk of recurrence of AF within the subgroup of patients who had a first episode of AF after surgery. Aims: This project is divided into 2 main objectives. First, we seek to assess the predictive ability of an already validated PGS (but never used before for POAF) for POAF after cardiac surgery in a Quebec population. In a second step, we seek to assess the predictive capacity of the same PGS for distant recurrence of AF within the subgroup of people who have had an episode of POAF. Methods: We included 2,340 participants from the Montreal Heart Institute (MHI) hospital Biobank who underwent heart surgery from 2005 to 2020 and did not have an AF diagnosis before surgery. POAF was defined as AF occurring in up to 30 days after surgery. Cohort genotyping was performed using a genome-wide genotyping array, followed by imputation using the TOPMed reference panel. The PGS already validated and corrected for the main genetic components (PGS-AF) was calculated using weights of a published PGS (PGS catalog ID: PGS000016). The association between PGS-AF and POAF was assessed by logistic regression with and without correction for known AF clinical risk factors, including the CHARGE-AF clinical score. To validate the predictive ability of PGS-AF independently of clinical predictors, a net reclassification index (NRI) was calculated. The association between PGS-AF and CHARGE-AF in remote AF recurrence, more than 30 days after cardiac surgery, within the subgroup of patients with POAF was assessed using a Cox Proportional Hazards Model. Results: Of the 2,340 participants included in the retrospective study (80% males; aged 66 years old [59-71] at the time of cardiac surgery), 871 (37%) developed POAF. POAF was more common after valve surgery than other cardiac surgeries (43% vs 32%, P<0.001) and with an increase in the CHARGE-AF clinical risk score (P<0.001). PGS-AF was significantly associated with POAF (P<0.001; POAF risk increased by 46% per each standard deviation increase in PGS-AF; C-statistic = 0.61). The incidence of POAF was significantly higher in patients with PGS-AF above the 95th percentile (62%) compared to patients with PGS-AF below the 95% percentile (36%; odds ratio 2.3, range 95% confidence interval 1.6-3.4; P<0.001). In a model combining PGS-AF with clinical predictors (CHARGE-AF and valve surgery), the association of PGS-AF with POAF remains significant (P<0.001). Moreover, compared to the clinical predictors only, the addition of PGS-AF leads to a significant improvement in the model (C-statistic of 0.68 vs 0.65; likelihood ratio test P<0.001; NRI = 35%). Among patients with POAF, 235 (27%) developed AF during a median follow-up of 4.4 years. PGS-AF and CHARGE-AF were both significantly and independently associated with distant recurrence of AF (P<0.05 for both), where each standard deviation increase in PGS-AF increases the risk of distant AF recurrence by 19%. Discussion and conclusion: A previously validated polygenic risk score for atrial fibrillation (PGS-AF) is significantly associated with AF occurring as a complication of cardiac surgery, independently of clinical risk predictors. Although the discriminative ability is modest overall, the PGS-AF identifies 5% of the patient population with a 2.3 times higher risk of POAF, an effect size of clinical relevance. PGS-AF is also associated with distant recurrence of AF and, if validated, could help identify patients who could most likely benefit from long-term anticoagulation to prevent stroke. More broadly, these data implicate polygenic risk to explain the variance of complex clinical scenarios such as surgical complications.

La fibrillation auriculaire (FA) figure parmi les arythmies les plus courantes chez les patients âgés et dont l’incidence augmente avec l’âge. La compréhension des mécanismes liant les caractéristiques tissulaires et le risque de la FA demeure centrale pour l’optimisation du traitement. Les alternances de la durée du potentiel d’action (APD) dans le tissu cardiaque ont été depuis peu documentées comme l’un des phénomènes qui facilitent la FA. Généralement, la FA est associée à de courtes périodes de stimulation électrique. Récemment, la FA a été observée aux longues périodes de stimulation chez les patients atteints de la FA chronique (FAc). Les mécanismes sous-jacents aux alternances d’APD aux longues périodes de stimulation ne sont pas totalement déterminés. En partant d’un modèle mathématique avec le remodelage électrophysiologique associé à la FAc d’un myocyte auriculaire humain, notre objectif était de premièrement identifier ces mécanismes ainsi, nous avons réalisé une analyse de la sensibilité des alternances aux changements des paramètres du modèle. Dix-huit (18) paramètres associés au remodelage de la FA ont été mis à l’échelle entre 30% et 200% de leur valeur de base. Ensuite, nous avons stimulé le tissu à partir de l’électrode de stimulation pendant des périodes de stimulation (CL) comprise entre 700 ms et 350 ms. Les alternances de la durée du potentiel d’action et du calcium intracellulaire (Cai) ont été quantifiées par la suite au point d’enregistrement. On a validé que les alternances d’APD et de Cai étaient significatives seulement pour le changement du paramètre kiCa qui représente la constante d’inactivation des récepteurs ryanodines (RyR). Sachant que ce sont les alternances discordantes qui constituent un substrat pour la FA, nous avons en second lieu, validé la formation des alternances spatialement discordantes aux longues périodes de stimulation lorsque les alternances étaient occasionnées par la diminution de kiCa. Lorsque les alternances discordantes étaient entraînées par l’hétérogénéité de l’inactivation des RyR, le motif des alternances dépendait des conditions initiales de cette hétérogénéité. Nous avons par la suite déterminé les facteurs dynamiques qui modulaient l’apparition des alternances d’APD et de Cai aux périodes de stimulation pour lesquelles les alternances se sont manifestées. On a trouvé que pour notre modèle de FAc avec la diminution de kiCa, les alternances étaient pilotées par le cycle calcique alors que pour le modèle FAc de base, les alternances résultaient des interactions entre le cycle membranaire et calcique. Ces expériences nous ont permis de développer un modèle itéré qui prenait en compte les variables des cycles membranaires, calciques ainsi que le couplage entre ces cycles. L’analyse des données a révélé que le modèle itéré devait être constitué des variables dépendantes suivantes : calcium stocké dans le réticulum sarcoplasmique (SR), calcium cytoplasmique et la durée du potentiel d’action. Notre modèle itéré a pu reproduire les caractéristiques de la dynamique du système représenté par le tissu auriculaire humain avec le remodelage du FAc stimulé périodiquement. / Atrial fibrillation (AF) is one of the most common arrhythmias in elderly patients, and its incidence increases with age. Understanding the mechanisms linking tissue characteristics and the risk of AF remains central to optimising treatment. Action potential duration (APD) alternans in cardiac tissue have recently been documented as one of the phenomena that facilitate AF. Typically, AF is associated with short periods of electrical stimulation. Recently, AF has been observed at long pacing periods in patients with chronic AF (AFc). The mechanisms underlying APD alternans at long pacing periods are not fully determined. Using a mathematical model with the electrophysiological remodeling associated with AFc in a human atrial myocyte, our aim was first to identify these mechanisms and then to analyse the sensitivity of the alternans to changes in the model parameters. Eighteen (18) parameters associated with AF remodelling were scaled between 30% and 200% of their baseline value. The tissue was then paced from the stimulation electrode at pacing periods (CL) between 700 ms and 350 ms. Action potential duration and intracellular calcium (Cai) alternans were subsequently quantified at the recording point. APD and Cai alternans were found to be significant only for the change in the kiCa parameter, which represents the ryanodine receptor (RyR) inactivation constant. Knowing that it is the discordant alternans that constitute a substrate for AF, we secondly validated the formation of spatially discordant alternans at long pacing periods when the alternans were caused by the decrease in kiCa. When the discordant alternans were driven by heterogeneity in RyR inactivation, the pattern of alternans depended on the initial conditions of this heterogeneity. We then determined the dynamic factors that modulated the appearance of APD and Cai alternans at the pacing periods for which the alternans occurred. We found that for our AFc model with the decrease in kiCa, the alternans were driven by the calcium cycle, whereas for the basic AFc model, the alternans resulted from interactions between the membrane and calcium cycles. These experiments enabled us to develop an iterated model that considered the variables of the membrane and calcium cycles, as well as the coupling between these cycles. Analysis of the data revealed that the iterated model should consist of the following dependent variables: calcium load in the sarcoplasmic reticulum (SR), cytoplasmic calcium and the duration of the action potential. Our iterated model was able to reproduce the characteristics of the dynamics of the system represented by human atrial tissue with the electrophysiological remodeling associated with AFc paced periodically.