L'activation de la voie β-adrénergique entraîne une augmentation de l'AMPc qui joue un rôle clé dans la régulation de la contraction cardiaque. Alors qu'une stimulation aiguë des récepteurs β-adrénergiques (β-AR) améliore la fonction cardiaque, leur activation chronique dans l'insuffisance cardiaque (IC) est préjudiciable au cœur, car elle favorise la dérégulation du calcium intracellulaire et le remodelage pathologique du cœur. Les phosphodiestérases (PDE) sont responsables de la dégradation de l'AMPc et de la compartimentation, et donc ajustent finement les réponses β-AR. Nous avons montré précédemment que la PDE4B est diminuée dans l'hypertrophie cardiaque pathologique et que l'ablation de PDE4B chez la souris exacerbe la stimulation β-AR du courant Ca2+ de type L et la propension aux arythmies cardiaques. Étant donné qu'un traitement à long terme par des inhibiteurs de la PDE augmente la mortalité dans l'HF, nous avons supposé que la diminution des taux d'AMPc pourrait avoir un effet thérapeutique dans cette maladie. Nous avons exploré si la surexpression cardiaque médiée par les vecteurs viraux adéno-associés sérotype 9 (AAV9) ou à l’aide d’un système transgénique de PDE4B pourrait prévenir une hypertrophie dans un modèle murin d'infusion chronique d'isoprotérénol (Iso) (60 μg / g / jour pendant 2 semaines). L'échocardiographie a permis l'exploration de la fonction cardiaque. L'expression de la protéine PDE4B dans les extraits de coeur a été mesurée par western blot. Des coupes de cœur (10 μm d'épaisseur) ont été prélevées sur des échantillons inclus en paraffine et colorées avec le trichrome de Masson pour quantifier la fibrose. Une augmentation de dix fois et cinq fois des niveaux de protéines PDE4B a été mesurée dans les transgéniques et les AAV9, respectivement. Chez les souris transgéniques adulte, la surexpression constitutive de la PDE4B a provoqué une légère hypertrophie. Chez les souris témoins, de type sauvage ou ayant reçu un AAV9 codant pour la Luciferase(1x1012 particules virales), le traitement par Iso chronique a induit une hypertrophie cardiaque, une fibrose et une diminution de la fraction d'éjection (EF) mesurée par échocardiographie. La surexpression de PDE4B n'a pas empêché l'hypertrophie cardiaque induite par Iso, mais a aboli l'augmentation de la fibrose. Plus important encore, l’EF a été préservé lorsque PDE4B a été surexprimé dans ce modèle pathologique. Au total, ces résultats suggèrent que la thérapie génique avec des AAV9 codant pour PDE est une approche thérapeutique potentielle pour le traitement de l'hypertrophie cardiaque inadaptée. / Activation of the β-adrenergic pathway results in an increase in cAMP which plays a key role in the regulation of cardiac contraction. While an acute stimulation of the β-adrenergic receptors (β-ARs) improves cardiac function, their chronic activation in heart failure (HF) is detrimental to the heart, as it promotes deregulation of intracellular calcium handling and maladaptive remodeling. Multiple phosphodiesterases (PDEs) are responsible for cAMP degradation and compartmentation, and therefore finely tune β-AR responses. We showed previously that PDE4B is decreased in pathological cardiac hypertrophy and PDE4B ablation in mice exacerbates β-AR stimulation of the L-type Ca2+ current and the propensity to cardiac arrhythmias. Since long term treatment with PDE inhibitors increases mortality in HF, we hypothesized that decreasing cAMP levels could have a therapeutic effect in this disease. To address this hypothesis we used two different models: transgenic overexpression of the PDE using the cardiac specific promoter α-MHC, and PDE-encoding adeno-associated virus targeting the heart in adult mice. We explored whether transgenic or serotype 9 adeno-associated viral vectors (AAV9) mediated cardiac overexpression of PDE4B could prevent maladaptive hypertrophy in a mouse model of chronic isoproterenol (Iso) infusion (60 µg/g/day during 2 weeks). Echocardiography allowed cardiac function exploration. PDE4B protein expression in heart extracts was measured by western blot. Heart sections (10 µm thick) were cut from paraffin-embedded specimens and stained with Masson’s trichrome to quantify fibrosis. A ten-fold and five-fold increase in PDE4B protein levels was measured in transgenic and AAV9, respectively. In transgenic mice, constitutive PDE4B overexpression caused a mild hypertrophy in adult mice. In control mice, either wild-type or injected with a AAV9 encoding for (1x1012 vp), chronic Iso treatment induced cardiac hypertrophy, fibrosis, and decreased ejection fraction (EF) measured by echocardiography. Overexpression of PDE4B did not prevent cardiac hypertrophy induced by Iso, but abolished the increase in fibrosis. More importantly, EF was preserved when PDE4B was overexpressed in this pathological model. Altogether, these results suggest that gene therapy with AAV9 encoding PDEs is a potential therapeutic approach for cardiac maladaptive hypertrophy.

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.