Il y a 4 isoforme de p38 : α, β, δ, and γ. MK5, à l'origine identifié comme étant un régulateur de PRAK (Regulated/Activated Protein Kinase), est maintenant connu pour être activée par la protéine kinase p38 (qui est un mitogène activé par la protéine kinase, MAPK). Cette dernière est impliquée dans les mécanismes de fibrose et d'apoptose pendant l'hypertrophie cardiaque. De plus, MK5 est également activée par les MAPKs atypiques; ERK3 et ERK4. Bien qu’elles soient fortement exprimées dans le coeur, le rôle physiologique de MK5 et ERK3 demeure inconnu. Par conséquent, nous avons étudié l'effet de la constriction aortique transversale (TAC) – induisant un surcharge chronique de pression chez les souris hétèrozygotes knockout pour MK5 (MK5+/-) ou ERK3 (ERK3+/-) et pour leurs types sauvages (MK5+/+ et ERK3+/+). Deux sem post-TAC; le ratio de poids du coeur/poids corporel a été augmenté chez les 2 souris MK5+/- et MK5+/+. L'échocardiographie de la trans-thoracique démontre que la surcharge de pression a altéré la fonction diastolique du ventricule gauche chez MK5+/+, mais pas chez la souris MK5+/-. De plus, nous avons observé moins de dépôt de collagène, évalué par une coloration au trichrome de Masson, 2 et 3 sem post-TAC chez les souris MK5+/-. Parallèlement, le niveau de l’ARNm de collagène type1 alpha-1 a été significativement diminué dans les coeurs des souris MK5+/-, 2 et 3 sem post-TAC. De même, ERK3, mais pas ERK5 ni p38α, co-IP avec MK5 dans les 2 modèles des coeurs TAC; aigus ou chroniques. En revanche, l’ajout exogénique de GST-MK5 a abaissé ERK4 et p38α, mais pas ERK3 dans les lysâtes de coeur de souris. Par contre, GST-ERK3 et GST-p38α ne démontrent aucune co-IP avec MK5. Ces données suggèrent que dans le coeur seul ERK3, et non ERK4 ou p38α, est capable d’interagir avec, et réguler MK5. A niveau physiologique MK5 interagit entièrement avec ERK3 et par conséquent MK5 n’est pas disponible pour lier les protéines exogéniques. Les souris hétérozygotes pour ERK3 (ERK3+/-) ont également démontré une réduction ou une absence de collagène et une faible expression d’ARNm du collagène type1 alpha1, 3 sem post-TAC. Ces résultats démontrent un important rôle pro-fibrotique de la signalisation MK5-ERK3 pendant une surcharge chronique de pression.Nous avons également démontré 5 variant d'épissage de (MK5.1-5), y compris la forme originale (MK5.1). MK5.2 et MK5.5 subissent une délétion de 6 paires de base dans l’exon 12 : MK5.3 manque l'exon 12 : MK5.4 et MK5.5 manquent les exons 2-6. L'expression des ARNm des différents variant d'épissage a été vérifiée par PCR en temps réel (qPCR). Bien que l’expression est ubiquitaire, l'abondance relative de chaque variant était tissu-spécifique (coeur, rein, pancréas, muscle squelettique, poumon, foie, et cerveau). En plus, l'abondance relative des variant d’épissage varie pendant la surcharge de pression et le développement postnatal du coeur. En outre, l'immunofluorescence a indiqué que MK5.1-5.3 se localise au noyau alors que MK5.4-5.5 est situé au niveau cytoplasmic dans les cellules HEK 293 non stimulées. Suite à une stimulation avec l'anisomycin, un activateur de p38 MAPK, MK5.1-5.3 se translocalise du noyau au cytoplasme alors qu’une petite fraction de MK5.4-5.5 translocalise vers le noyau. Ces variant d'épissage peuvent diversifier la signalisation de MK5-ERK3 dans coeur, mais leur rôle exact oblige des recherches supplémentaires. Excepté l’isoforme δ, toutes les isoformes de p38 sont exprimées dans le coeur et la forme α est considérée comme étant l'isoforme dominante. L’analyse par qPCR et immunobuvardage de type western ont démontré que p38α et p38γ sont les deux isoformes prédominantes alors que p38β et p38δ sont exprimées aux mêmes niveaux dans le coeur de rat adulte. L'immunofluorescence a démontré que p38α et p38γ se trouvent dans le cytoplasme et le noyau. Cependant, suite à la surcharge par TAC, p38γ s'est accumulé dans noyau tandis que la distribution de p38α est demeurée inchangée. Ainsi, l'abondance de p38γ et sa translocalisation nucléaire suite à la surcharge de pression indique un rôle potentiel dans l'expression génique pendant le remodelage cardiaque. En conclusion, nous avons mis en évidence pour la première fois un rôle pro-fibrotique pour la signalisation MK5-ERK3 pendant une surcharge chronique de pression. D'ailleurs, les niveaux comparables d'expression de p38γ avec p38α, et la localisation différentielle de p38γ pendant la surcharge aiguë ou chronique de pression suggèrent différents rôles possibles pour ces isoformes pendant le remodelage hypertrophique cardiaque. / There are 4 isoforms of p38 MAP kinase: α, β, γ, and δ. p38 signaling has been implicated in fibrosis and apoptosis during cardiac hypertrophy. MK5, originally identified as a p38 Regulated/Activated Protein Kinase (PRAK), is known to be downstream of p38 mitogen activated protein kinase (MAPK). Although highly expressed in the heart, the physiological roles of MK5 remain unknown. To determine if MK5 plays a role in mediating detrimental effects downstream of p38, we studied the effect of transverse aortic constriction (TAC)-induced chronic pressure overload in mice heterozygous for a knockout of MK5 (MK5+/-). Moreover, as MK5 is also activated by the atypical MAPKs, ERK3 and ERK4, the effects of TAC were also studied in ERK3+/- mice. Wild-type (MK5+/+; ERK3+/+) littermates were used as controls. Two wks post-TAC, heart weight/body weight ratios were significantly and similarly increased in both MK5+/- and MK5+/+ hearts. Trans-thoracic echocardiography revealed that pressure overload impaired left ventricular diastolic function in MK5+/+, but not in MK5+/- hearts. In addition, less collagen deposition, assessed by Masson trichrome staining, was observed in MK5+/- hearts 2 and 3 wks post-TAC. Furthermore, TAC-induced increases in collagen alpha1 type1 mRNA levels were significantly lower in MK5+/- hearts at both 2 and 3 wks post-TAC. Immunoprecipitation of MK5 resulted in co-immunoprecipitation of ERK3 but not ERK4 or p38α in either acute or chronic sham-operated and TAC hearts. In contrast, exogenous GST-MK5 pulled down endogenous ERK4 and p38α, but not ERK3, from mouse heart lysates. Neither exogenous GST-ERK3 nor GST-p38α pulled down MK5. These results suggest that MK5 associates with, and is regulated by ERK3, but not ERK4 or p38α in heart. At physiological expressional levels, all MK5 was bound to ERK3 and hence not available to bind exogenous protein. Along similar lines, mice heterozygous for an ERK3 knockout (ERK3+/-) also showed reduced or absent collagen deposition and lower collagen alpha1 type1 mRNA levels 3 wks post-TAC. This data suggests an important pro-fibrotic role of MK5-ERK3 signaling during chronic pressure overload.We also demonstrated the existence of 5 splice variants of (MK5.1-5), including the originally published form (MK5.1). MK5.2 and MK5.5 had a 6 base pair deletion in exon 12: MK5.3 lacked exon 12: and MK5.4 and MK5.5 lacked exons 2-6. Subsequently, expression of the splice variants at the mRNA level was quantified by real time qPCR. Although ubiquitously expressed, the relative abundance of each variant was tissue-specific (heart, kidney, pancreas, skeletal muscle, lung, liver, and brain). Additionally, the relative abundance of MK5 splice variants changed in the heart during pressure overload and post-natal development. Furthermore, immunofluorescence revealed MK5.1-5.3 localized to the nucleus and MK5.4-5.5 to the cytoplasm in unstimulated HEK 293 cells. Upon stimulation with anisomycin, which activates p38 MAPK, MK5.1-5.3 translocated from the nucleus to the cytoplasm and small amounts of MK5.4-5.5 relocated to the nucleus. These splice variants may further diversify MK5-ERK3 signaling in the heart, but their exact role awaits further investigation. With the exception of p38δ, all p38 isoforms are expressed in the heart and α is considered to be the prominent isoform in this tissue. qPCR and western blot analysis revealed p38α and p38γ to be the predominant isoforms and p38β and p38δ are expressed at comparable levels in the adult heart. Confocal immunofluorescence studies revealed p38α and p38γ in both the cytoplasm and nucleus. However, in response to TAC, p38γ accumulated in the nucleus whereas the distribution of p38α remained unaffected. The high abundance of p38γ and its nuclear accumulation during chronic pressure overload suggest that this isoform may play a role in gene expression during pathological cardiac remodeling. In conclusion, we have shown for the first time a pro-fibrotic role for MK5-ERK3 signaling during chronic pressure overload. Moreover, comparable expression levels of p38γ with p38α, and differential localization of p38γ during acute or chronic pressure overload, suggest these isoforms play different roles during cardiac remodeling.

L’objectif de la présente thèse était de caractériser le sommeil d’un groupe clinique d’enfants et d’adolescents ayant un trouble d’anxiété comme diagnostic primaire et le comparer à un groupe témoin. Dans un premier temps, nous avons vérifié si le profil de la fréquence cardiaque nocturne des enfants et des adolescents pouvait être regroupé selon le diagnostic. Pour ce faire, la fréquence cardiaque nocturne de 67 adolescents anxieux et 19 sujets non anxieux a été enregistrée à l’aide d’un équipement ambulatoire. Les résultats de cette étude montrent que le profil de la fréquence cardiaque nocturne chez les enfants anxieux varie selon le diagnostic. Alors que les adolescents non anxieux montrent un profil de la fréquence cardiaque nocturne plat, on retrouve les associations suivantes chez les adolescents ayant un trouble anxieux : a) un profil croissant de la fréquence cardiaque chez les adolescents ayant un trouble d’anxiété de séparation; b) un profil décroissant de la fréquence cardiaque chez les adolescents ayant un trouble d’anxiété généralisé; c) un profil en forme de U chez les adolescents ayant un trouble d’anxiété sociale. De plus, une association significative a été observée entre le diagnostic et la présence de fatigue matinale. L’association d’un profil de la fréquence cardiaque nocturne avec un diagnostic d’anxiété suggère la présence d’une dysrégulation de la modulation chronobiologique du système nerveux autonome. Étant donné que le profil de la fréquence cardiaque nocturne s’exprime différemment selon le diagnostic, qu’en est-il de l’architecture du sommeil? Dans un deuxième temps, nous avons enregistré le sommeil en laboratoire d’un groupe clinique de 19 jeunes ayant un trouble d’anxiété comme diagnostic primaire, avec comorbidités et médication et comparé à 19 jeunes non anxieux. Les résultats de cette étude ont montré que les participants du groupe anxieux ont une latence au sommeil plus longue, une latence au sommeil paradoxal plus longue et une durée d’éveil plus longue lorsque comparé au groupe témoin. L’évaluation subjective de la qualité du sommeil chez le groupe d’adolescents anxieux montre que leur auto-évaluation reflète les valeurs enregistrées en laboratoire. Nous avons également observé chez le groupe anxieux une fréquence cardiaque moyenne plus élevée et un index plus élevé d’apnée-hypopnée, bien que non pathologique. Nous avons également observé une association positive entre l’anxiété de trait et l’indice d’apnée-hypopnée et la latence au sommeil, ainsi qu’une association positive entre l’anxiété manifeste et la latence au sommeil paradoxal. Ces résultats suggèrent que le sommeil chez cette population est altéré, que des signes d’hypervigilance physiologique sont présents et qu'une association existe entre ces deux paramètres. Finalement, dans la troisième étude de cette thèse, nous avons analysé l’activité cardiaque pendant le sommeil en utilisant les paramètres temporels et fréquentiels de la variabilité cardiaque chez un groupe clinique de dix-sept enfants et adolescents ayant un trouble d’anxiété comme diagnostic primaire avec comorbidité et médication, et comparé à un groupe non anxieux. Les résultats ont montré que les participants du groupe anxieux, lorsque comparés au groupe non anxieux, présentent des intervalles interbattements plus courts, un indice temporel de la variabilité cardiaque représentant la branche parasympathique moindre, une activité des hautes fréquences normalisées moindre et un ratio basse fréquence sur haute fréquence augmenté. Plusieurs corrélations ont été observées entre les mesures cliniques de l’anxiété et les mesures de la variabilité cardiaque. Ces résultats viennent ajouter à la littérature actuelle un volet descriptif clinique à ce jour non documenté, soit l’impact de l’anxiété pathologique chez un groupe clinique d’enfants et d’adolescents sur le processus normal du sommeil et sur la régulation de la fréquence cardiaque. En résumé, les résultats de ces trois études ont permis de documenter chez un groupe clinique d’enfants et d’adolescents ayant de l’anxiété pathologique, la présence d’une altération circadienne du profil de la fréquence cardiaque, d’une architecture altérée du sommeil ainsi qu’une dysrégulation du système nerveux contrôlant l’activité cardiaque. / The aim of this thesis was to characterize, in a clinical group of children and adolescents with anxiety disorder as a primary diagnostic, the sleep period and to compare it to a control group. Firstly, we have verified if the nocturnal sleep pattern of children and adolescents could be grouped by psychiatric disorders. Sixty-seven children and adolescents with anxiety disorders and nineteen non anxious match controls were monitored using ambulatory recording equipment. Results showed that nocturnal heart rate pattern of anxious adolescents would vary accordingly with the diagnosis. While non anxious adolescents exhibit a flat nocturnal heart rate pattern through the night, anxious participants showed the following associations: a) increased nocturnal heart rate pattern associated with separation anxiety disorder; b) decreased nocturnal heart rate pattern associated with generalized anxiety disorder; and c) U shape nocturnal heart rate pattern associated with social phobia. Moreover, a significant association was found between anxiety diagnosis and presence of morning fatigue. The association between nocturnal heart rate patterns with anxiety suggests that the circadian modulation of heart rate is dysregulated, but what about the sleep macrostructure? Secondly, we have monitored in a sleep laboratory a clinical sample of nineteen adolescents with pathological anxiety, comorbidity and medication, and compared it to nineteen non anxious match controls. Results showed that anxious participants had longer sleep latency, longer REM sleep latency and longer awake period during sleep when compared to control participants. Compared to control participants, anxious patients subjectively reported sleep disturbances, manifested objective sleep disorders and presented no adaptation to the laboratory environment. Moreover, higher nocturnal heart rate and higher apnea-hypopnea index were observed in anxious group when compared to non anxious group. Significant positive associations were observed between Trait anxiety and apnea-hypopnea index as well as for sleep latency while manifest anxiety was associated to REM sleep latency. Results suggest that sleep of children and adolescents with pathological anxiety is altered, that signs of physiological hypervigilance are observed and that both are associated. Following previous results, we have analyzed in a third study heart rate variability during nocturnal sleep using both, times and frequency domains in a clinical sample group of seventeen children and adolescents with anxiety disorder as primary diagnostic with comorbidity and medication. Results showed that anxious when compared to non anxious, had a shorter interbeat interval, and had lower rMSSD values, less high frequency in normalized units and higher low frequency/high frequency ratio. Correlations were observed between clinical anxiety scores and time and frequency domains of heart rate variability. These results add to the growing body of literature that pathological anxiety in a clinical group of children and adolescents impact on sleep process and heart rate regulation during sleep. Overall findings add to the growing body of recent clinical literature, a sleep alteration description of a clinical sample of children and adolescents. From the three studies of this thesis, results showed that circadian heart rate pattern is altered, that sleep architecture is altered, and that the time and frequency domain of nocturnal heart rate variability is altered in a clinical group of children and adolescents with pathological anxiety.

La surveillance du bien-être fœtal pendant le travail repose essentiellement sur l’enregistrement du rythme cardiaque fœtal (RCF). Celui-ci, même continu pendant le travail, ne permet pas d’évaluer parfaitement l’oxygénation du fœtus ni le risque d’asphyxie néonatale. En effet, cet outil est imparfait et son évaluation subjective avec une importante variabilité d’interprétation inter et intra opérateur. Des examens dits de seconde ligne sont utilisés en pratique courante pour caractériser l’état fœtal : le prélèvement de sang fœtal au scalp pour l’étude de l’équilibre acido-basique du fœtus (pH ou lactates) ou la pose d’électrode au scalp pour étudier l’ECG fœtal (analyse du segment ST). Ces techniques sont néanmoins invasives et sont soumises à des contraintes techniques. Il y a donc un intérêt à développer des moyens d’évaluation du bien être fœtal à la fois objectifs et non invasifs afin de diminuer la survenue d’une asphyxie périnatale. En effet, celle-ci touche 3 à 8 nouveaux nés pour 1000 naissances. La mortalité en période post-natale est de 25 à 50% des cas et ceux qui survivent développeront des troubles sévères (épilepsie, retard neuro-cognitif et comportemental, paralysie cérébrale…). Au cours de l’accouchement, l’asphyxie périnatale se caractérise par une diminution du pH artériel ombilical. Cette mesure du pH sanguin est donc la mesure de référence pour déterminer la sévérité de l’asphyxie.Une des voies étudiées pour améliorer le dépistage des fœtus à risque d’acidose est l’analyse des modifications du système nerveux autonome (SNA) par analyse de la variabilité du rythme cardiaque fœtal. En effet, la fréquence cardiaque fœtale est en permanence sous l’influence du système nerveux autonome et sa variabilité (VFC) est un reflet de la balance sympathique / parasympathique. Le CHU de Lille a développé une nouvelle méthode d’analyse continue de la VFC ayant montré son efficacité chez l’adulte et chez le nouveau né pour l’évaluation du SNA. L’objectif de ce travail de Thèse est d’adapter cette technologie à l’analyse du SNA fœtal pour obtenir un nouvel indice appelé Fetal Stress Index (FSI) et d’évaluer sa pertinence en situation d’acidose.Cette preuve de concept a été effectuée de manière expérimentale chez le fœtus de brebis. Elle s’est réalisée en 2 temps. Nous avons tout d’abord évalué la performance du FSI par rapport aux méthodes classiques d’analyse de la VFC en termes d’aptitude à détecter les variations du SNA. Après injection d’Atropine, parasympatholytique, ou de Propranolol, sympatholytique, nous avons montré que le FSI était une méthode efficace et spécifique d’évaluation des variations du tonus parasympathique du SNA. Cette étude a également montrée la supériorité du FSI par rapport aux méthodes classiques d’analyse de la VFC en termes de sensibilité et de spécificité. Dans un second temps, nous avons évalué ce nouvel indice comme facteur prédictif de l’état acido basique du fœtus dans 2 modèles expérimentaux d’occlusion cordonale. Dans le premier modèle, l’acidose était obtenue par une occlusion continue du cordon avec une réduction de partielle du débit ombilical. Dans le second, nous réalisions des occlusions totales répétées à intervalles réguliers afin de mimer les contractions utérines lors du travail. Dans les 2 études, nous avons observé une hausse du FSI en cas d’acidose avec une corrélation significative entre le FSI et le pH, mais aussi entre le FSI et les lactates dans le second modèle.En conclusion, le FSI constitue un bon reflet de l’activité parasympathique fœtale. Cet indice permet d’étudier les variations du SNA fœtal avec une meilleure sensibilité et une meilleure spécificité que les méthodes usuelles d’analyse de la VFC et semble bien corrélé à l’état acido basique fœtal. Il s’agit donc d’un indice prometteur qu’il sera intéressant d’incorporer dans une analyse multi paramétrique du rythme cardiaque fœtal. / The monitoring of fetal well being during labor is essentially based on fetal heart rate (FHR) analysis. The recording of FHR, even continuously during labor, does not fully assess fetal oxygenation or neonatal risk of asphyxia. Indeed, this tool is imperfect and subjective with an important inter and intra-operator variability. Second-line examinations to characterize the fetal state are currently used in routine practice, i.e. scalp fetal blood sampling to study the fetal acid-base balance (pH or lactates) or scalp electrode placement to study the fetal ECG (ST segment analysis). These techniques are nevertheless invasive and subject to technical constraints. There is therefore an interest in developing both objective and non-invasive means of evaluating fetal wellbeing to reduce neonatal encephalopathy. Indeed, its prevalence is about 3 to 8 per 1000 births. Post natal mortality is about 25 to 50% and survivors will hav severe diseases (epilepsy, neurologic impairment, cerebral palsy…).One of the possibilities studied to better identify fetuses at risk for acidosis is the analysis of changes in the autonomic nervous system (ANS) in response to hypoxia.Indeed, the regulation of heart rate is dependent on the ANS and thus, its variability is a reflection of the sympathetic / parasympathetic balance. Analysis of heart rate variability (HRV) is a recognized non-invasive tool that is used to assess ANS regulation. The CHU Lille has developed a new continuous tool for the analysis of HRV, which demonstrated its efficacity in adults and neonates to evaluate the ANS. The objective of this thesis was to develop its index, called Fetal Stress Index (FSI), in the fetus and to evaluate it in conditions of acidosis.The study was experimental in a sheep model chronically instrumented and was in 2 steps. First, we evaluate the performance of our method compared to commonly used HRV analysis, regarding the ability to detect the variation of variations of the ANS. After injection of atropine, to inhibit parasympathetic tone, or propranolol to block sympathetic activity, we shown that our method appeared to be effective in detecting parasympathetic inhibition and, moreover, was superior to classical analysis of HRV in terms of sensibility and specificity.In a second time, we evaluated this new index as a predictive factor of the fetal acid-base state in 2 experimental models of fetal hypoxia by occlusion of the cord. In the first one, acidosis was obtained through a partial occlusion of the umbilical cord and in the second one, though repetitive complete occlusion as uterine contractions during labor. In those two studies, we observed a raise of our index in case of acidosis with a correlation beetween FSI and pH and also FSI and lactates in the second model.In conclusion, the FSI reflects fetal parasympathetic activity, has a better detection than others usual methods, and seems well correlated to fetal acid-base status. It is a promising index and it will be interesting to incorporate it in a multi parametric analysis of fetal heart rate to predict acidosis.

Les gènes Hox sont essentiels à la mise en place de l’identité des cellules le long de l’axe antéropostérieur des embryons et pourraient agir en aval de l’acide rétinoïque pendant la formation du cœur. Nous montrons que les gènes Hoxb1, Hoxa1 et Hoxa3 définissent des sous-domaines du second champ cardiaque. L’analyse de lignage génétique révèle que les progéniteurs cardiaques Hoxb1+ contribuent aux oreillettes et à la partie inférieure de la voie efférente, futur myocarde sous-pulmonaire. Les progéniteurs Hoxa1+ contribuent à la partie distale de la voie efférente, suggérant un rôle de ces gènes Hox antérieurs dans sa régionalisation proximo-distale. Alors qu’aucune anomalie cardiaque n’avait été décrite chez les mutants Hoxb1, notre étude détaillée des fœtus Hoxb1-/- révèle des défauts d’alignement des gros vaisseaux ainsi que des communications interventriculaires. L’utilisation d’un marqueur du myocarde sous-pulmonaire, montre une contribution anormale des cellules du second champ cardiaque à cette région chez les mutants. Nous montrons que ces défauts sont la conséquence de la dérégulation des voies de signalisation présentes dans le second champ cardiaque. En accord avec ces observations, les embryons ont une voie efférente plus courte. L’étude des mutants Hoxa1 révèle des malformations des arcs pharyngés puis des anomalies de la crosse aortique chez les fœtus. L’analyse des doubles mutants, montre une augmentation de la pénétrance et de la sévérité de ces défauts, suggérant une interaction synergique entre Hoxa1 et Hoxb1 lors de la formation des gros vaisseaux. Ces résultats révèlent un rôle crucial des gènes Hox antérieurs dans le développement du cœur. / Hox genes are known to be involved in the establishment of cell position and identity along the anterior-posterior axis in embryos and could act as key downstream effectors of retinoic acid during heart development. In situ hybridization experiments show that Hoxb1, Hoxa1 and Hoxa3 define sub-domains within the second heart field (SHF). Our genetic lineage analysis reveals the contribution of Hoxb1+ cardiac progenitors to the atria and to the inferior wall of the outflow tract (OFT), which then gives rise to the myocardium at the base of the pulmonary trunk. Interestingly, Hoxa1+ progenitors contribute to the distal part of the OFT suggesting that these anterior Hox genes could play a role in its proximo-distal patterning. No cardiac anomalies had been reported so far in Hoxb1 mutant mice. However, our detailed study shows that mutant fetuses exhibit OFT misalignment and ventricular septal defects associated or not with ventricular wall and epicardium anomalies. Using a marker of the sub-pulmonary myocardium, we observe an abnormal contribution of SHF cells in Hoxb1-/- hearts. This defect is the consequence of the dysregulation of the signaling pathways controlling SHF regulation. Accordingly, those embryos exhibit a shorter OFT. The study of Hoxa1 mutant embryos reveals pharyngeal arch arteries patterning defects causing anomalies of the aortic arch and right subclavian artery at fetal stages. Using compound mutants, we show an increase in the penetrance and severity of these defects, suggesting a synergistic interaction between Hoxa1 and Hoxb1 during aortic arch patterning. Together, these data support a crucial role for anterior Hox genes in cardiac development.

Le stade terminal de l’insuffisance cardiaque peut nécessiter l’inscription en liste d’attente pour une greffe cardiaque. L’offre en greffon étant faible, l’accès à cette thérapeutique est priorisé pour les malades les plus graves dans le système d’allocation actuel, faisant de l’équité un enjeu éthique et sociétal important. L’objectif de cette thèse, grâce à des méthodes originales et de nouvelles sources de données, était d’analyser les déterminants d’accès à la greffe cardiaque liés aux candidats et aux équipes de greffe en France sur une période récente et d’apporter des éléments nouveaux sur le parcours de soin de ces malades. L’analyse du devenir des candidats à une greffe cardiaque inscrits entre 2010 et 2013 en intégrant la méthode de risques compétitifs a permis de dissocier le risque médical du risque induit par le système d’allocation actuel. Nous avons ainsi trouvé 7 facteurs relatifs au candidat associés à un risque de mortalité élevé dont 4 reliés à la sévérité de l’insuffisance cardiaque et 3 non spécifiques de l’insuffisance cardiaque mais associés à un faible accès à la greffe. La prise en compte de l’effet centre sur les inscrits entre 2010 et 2014 grâce à un modèle mixte de survie a permis de déterminer les facteurs équipe associés à l’accès à la greffe. Parmi les 23 équipes de greffe en France, l’ajustement sur les facteurs candidat et équipe, permettait d’observer que 5 équipes avaient des résultats différents des autres dont 3 avec un accès défavorisé. La mise en évidence de disparités médicales, géographiques et structurelles, révélatrices de failles dans le système actuel d’allocation des greffons cardiaques, nous a permis d’étayer la discussion sur la mise en place d’un nouveau système d’attribution en France. L’attribution au patient plutôt qu’à l’équipe de greffe devrait être plus pertinente. Les méthodologies utilisées permettront d’évaluer précisément ces répercussions. Enfin, l’étude du parcours hospitalier un an avant greffe (2010-2015) à l’aide des données du PMSI a permis de constater un nombre élevé d’hospitalisations pré-inscription majoritairement liées à leur défaillance cardiaque et de longue durée, confirmant le caractère réfractaire de ces insuffisants cardiaques. Ce travail sera poursuivi par une étude approfondie de la consommation de soins de ces malades grâce aux données du SNDS, indispensable étape pour évaluer la prise en charge et estimer les besoins en greffe cardiaque. / Heart transplantation (HTx) is the preferred option for medically refractory advanced heart failure. Due to the small number of available grafts, current allocation policy in France, as in many other countries, is based on the severity of the candidate’s heart disease. This Ph. D thesis was designed to determine candidate and center factors associated with access to heart transplantation in France and in-hospital care pathways one year before heart transplantation using appropriate methodologies and the national hospital database. We first analyzed 1-year mortality in patients listed for HTx in France from 2010 to 2013 using competing risk models in order to distinguish patient-related predictors and the influence of allocation policy. We then distinguished the proportions explained by candidate characteristics and center factors with the persistent between-center variability on 1-year access to transplantation (2010-2014). These disparities are mediated by the severity of the candidate’s heart disease, the allocation system and listing practices rather than by transplant activity. These findings provide a new contribution to improve the heart transplant allocation scoring system in France. The study based on the nationwide administrative database overcomes a major limitation of the national transplantation registry by shedding light on the healthcare pathway of heart transplanted recipients (2010-2015) during the year prior to transplantation. These findings will be useful to assess the medical benefits and criteria for registration on the heart transplant waiting list. This study will be continued by a detailed analysis of the healthcare consumption of these patients based on French national health insurance (SNDS) data.

L’entraînement dans les sports d’endurance à haut niveau passe traditionnellement par des périodes de très fortes charges visant à imposer de forts stress. La littérature suggère que ces périodes seront d’autant plus intéressantes si elles sont associées à un important niveau de fatigue et à une diminution de performance (surmenage fonctionnel, SF). Cependant, il n’a jamais été comparé à une surcharge d’entraînement sans diminution de performance (fatigue aigüe, FA). La première partie a montré que la surcompensation de performance au cours de l’affûtage peut répondre de façon Gaussienne à la charge d’entraînement imposée avant l’affûtage. Plus précisément, les résultats ont démontré que l’augmentation de la charge d’entraînement avant l’affûtage peut maximiser la réponse positive à l’entraînement, seulement à condition que le stress d’entraînement ne dépasse pas la capacité de récupération de l’athlète et ne précipite pas de SF. Par ailleurs, il s’avère que les réponses d’affûtage semblent individuelles et non influencées par le niveau de fatigue généré en amont. Ces différences de performance s’expliquent notamment par une bonne adaptation à l’entraînement après une période de surcharge sans SF, quand un état de SF sera à l’inverse associé à une moins bonne adaptation et à une plus grande survenue d’états de santé infectieux. La seconde partie a suggéré que la fatigue observée au sein du groupe SF pouvait également avoir été causée par un phénomène de fatigue cardiaque. En effet, le développement du SF chez l’athlète entraîné est associé à une réduction des valeurs de débit cardiaque à l’exercice / The purpose of this work is to examine whether performance supercompensation during taper is maximized in endurance athletes after experiencing overreaching during an overload training period. This first study showed that 1) greater gains in performance and V˙O2max can be achieved when higher training load is prescribed before the taper but not in the presence of functional overreaching (F-OR); 2) peak performance is not delayed during taper when heavy training loads are completed immediately prior; and 3) F-OR provides higher risk for training maladaptation, including increased infection risks. The second study confirms sleep disturbances and increased illness in endurance athletes who present with symptoms of F-OR during periods of high volume training. The third study shows a lower cardiac output and systolic blood pressure with greater arteriovenous O2 difference were reported in F-OR subjects at all exercising intensities, while no significant change was observed in the control and acute fatigue (AF) groups. A concomitant decrease in epinephrine excretion was reported only in the F-OR group. All values returned to baseline at Post. Following an overload endurance training program leading to F-OR, the cardiac response to exhaustive exercise is transiently impaired, possibly due to reduced epinephrine excretion. This finding is likely to explain the complex process of underperformance syndrome experienced by F-OR endurance athletes during heavy load programs

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.

Le but de ce travail était d'étudier si la réponse à l'inhibition métabolique était la même dans des cellules cardiaques en provenance de différentes régions du ventricule, soit de la région sous-endocardique et de celle sous-épicardique. En deuxième lieu, nous voulions confirmer la participation de"l'inward rectifier" dans l'augmentation de la composante sortante du courant de fond en inhibition métabolique. Nous avons donc trouvé une hétérogénéité n'étant pas reliée à l'arrangement des cellules en couches. Le courant de"l'inward rectifier" participe à la réponse à l'inhibition métabolique avec le I[indice inférieur k-ATP]. L'augmentation de la composante sortante d'I[indice inférieur k1] contribue au raccourcissement du potentiel d'action en conditions de stress énergétique. Toutefois, l'impossibilité de retrouver les niveaux de courants initiaux au-delà de -50 mV, suggère que dans nos préparations, le courant chlore sensible à l'étirement pourrait être impliqué dans cette réponse. Des extrapolations en vue d'expliquer l'impact de ces résultats in vivo doivent être faites avec précaution, car les mécanismes y sont beaucoup plus complexes. --Résumé abrégé par UMI.

L'apéline est l'agoniste du récepteur APJ-R (putative angiotensin II receptor like), récepteur couplé aux protéines G. Exprimée dans le coeur de plusieurs espèces dont l'homme, l'apéline joue un rôle important dans le système cardiovasculaire. L'apéline a un effet inotrope positif sur le coeur. Szokodi et al. ont démontré que cet effet était dû à l'activation de la cascade PLC-PKC et que les échangeurs sodium-hydrogène (NHE) et sodium-calcium (NCX) étaient impliqués. Ils ont également démontré que l'augmentation de la force contractile du myocarde n'était pas due à l'augmentation du courant calcique de type L (I[indice inférieur CaL]). Nous proposons que l'augmentation de la contractilité est due à un effet de l'apéline sur le courant sodique rapide (I[indice inférieur Na]). Matériel et Méthodes. La localisation du récepteur APJ-R fut faite par immunofluorescence sur des myocytes isolés du ventricule gauche de chien. Les mesures du courant sodique sur ces mêmes cellules furent faites par la méthode de patch-clamp en configuration cellule entière en voltage imposé. L'apéline 13 et l'apéline 17 furent perfusées à des concentrations de 100 nM pendant 20 minutes pour évaluer leurs effets sur le courant sodique. Résultats. Le récepteur APJ-R est localisé sur la membrane sarcoplasmique des myocytes au niveau des bandes Z, une structure clé pour la contraction, ce qui nous indique que la localisation du récepteur est propice à la modulation de la contraction cardiaque. L'apéline 13 et l'apéline 17 augmentent I[indice inférieur Max] du courant sodique de 39% et 61% respectivement comparativement au contrôle. En plus de l'augmentation du courant sodique, les deux formes d'apéline déplacent l'activation du canal sodique de -6,8 mV et -8,6 mV pour l'apéline 13 et 17 comparativement à la condition contrôle. Ce déplacement de l'activation vers des potentiels plus négatifs augmente l'excitabilité des myocytes cardiaques et pourrait ainsi moduler la contraction cardiaque. L'inactivation du canal sodique n'est pas modifiée par la présence des deux formes d'apéline. L'apéline ne modifie donc pas la disponibilité du canal en fonction du voltage. Le temps de réactivation est significativement augmenté par la présence d'apéline 13 et 17 ce qui a pour effet d'augmenter la période réfractaire au niveau du coeur. Conclusion. Le récepteur APJ est bien présent au niveau des bandes Z des myocytes suggérant son implication dans la contraction cardiaque. Nos résultats sur le courant sodique démontrent pour la première fois que l'apéline affecte significativement ce courant et que cette augmentation du courant sodique pourrait être responsable de l'augmentation de la contraction cardiaque par l'apéline.

More than 50% of newborns death is due to the sudden infant death syndrome (SIDS). Exposure to cigarette smoke represents the highest risk factor for SIDS. Cardiac bradycardias are observed in most cases of SIDS. The cardiac conduction system is molded by a resorptive degeneration process (apoptosis). Nicotine is known to possess anti-apoptotic effects. Therefore, we hypothesized that nicotine disrupts the maturation of the sinoatrial (SAN) and auriculoventricular (AVN) nodes, which in return can cause arrhythmias leading to SIDS. Methods: Osmotic pumps delivering nicotine were subcutaneously implanted in pregnant rabbits at their second week of pregnancy. We then characterized the level of apoptosis in SAN of newborn rabbits exposed or not to nicotine in utero. Moreover, we did immunofluorescence to localize the sodium channels (Na[subscript v]s) within the SAN. Then, using quantitative PCR, we quantified the expression of Na[subscript v]s in the atria and ventricles of the newborn rabbits' hearts at 0, 7, 14 and 30 days postnatal. Finally, we looked at the effect of isoproterenol on the cardiac sodium channels in rabbits exposed or not to nicotine. Results: Nicotine decreased apoptosis at 7 days postnatal, thus preventing the early development of SAN. At 14 and 30 days when serum nicotine levels dropped to 0 ng/ml, apoptosis reached levels similar to unexposed rabbit hearts at 7 days. Nicotine increased the expression pattern of SCN1A and SCN5A in the right atria of control newborn rabbits. Therefore, at 0 day PN, we observed an increase in the expression of SCN1A, SCN4A and SCN5A of respectively 3, 2 and 15 times. At 7 days PN, I observe an increase of expression of 7, 30 and 64 times for SCN1A, SCN4A and SCN5A respectively. At 14 days PN, I notice an increase in the expression of SCN1A, SCN4A and SCN5A of respectively 2, 3 and 7 times. At 30 days PN, I note an increase of expression of SCN5A by 44 times when exposed to nicotine. Finally, I observe that nicotine removes the effect of isoproterenol on the amplitude of cardiac sodium channels. Conclusion: In conclusion, our study demonstrates that nicotine disturbed the resorptive degeneration process and delays the development of the SAN and regionally perturbed expression of SCN1A, SCN4A and SCN5A. These changes can help explain the conduction disturbances observed in SIDS.