L’insuffisance cardiaque est un problème de santé important chez les ainés. Selon les lignes directrices, un traitement de qualité doit comporter les médicaments diminuant la mortalité et les hospitalisations (le traitement standard), mais ne doit pas comporter de médicaments potentiellement inappropriés en insuffisance cardiaque. On ne connait ni l’effet du vieillissement sur l’exposition au traitement standard chez les ainés ni l’effet d’un traitement de qualité sur les résultats de santé. Cette thèse a pour objectif d’estimer l’effet de l’usage d’un traitement de qualité sur les résultats de santé chez les ainés suite à un premier diagnostic d’insuffisance cardiaque. À l’aide des bases de données administratives gérées par la Régie de l’assurance maladie du Québec, nous avons réalisé deux études de cohorte pour déterminer l’effet du vieillissement sur l’exposition au traitement standard chez les ainés et les facteurs associés à l’exposition aux β-bloqueurs, qui sont nécessaires au traitement standard. Pour déterminer l’effet de l’exposition aux β-bloqueurs et aux médicaments potentiellement inappropriés (anti-inflammatoires non-stéroidiens, thiazolidinediones, nifédipine et bloqueurs des canaux calciques non-dihydropyridines) sur le risque d’hospitalisation, nous avons effectué une étude cas-témoins imbriquée dans une cohorte. Chez les ainés ayant eu un premier diagnostic d’insuffisance cardiaque, la probabilité d’être exposé au traitement standard diminue avec l’augmentation en âge. Les patients pour lesquels un β bloqueur est moins susceptible d’être initier sont ceux âgés de 90 ans et plus et ceux souffrant de maladie pulmonaire obstructive chronique. L’exposition à un β bloqueur est associée à une diminution du risque de décès et d’hospitalisation. Par contre, l’exposition aux médicaments potentiellement inappropriés est associée à une augmentation du risque d’hospitalisation. Bien que les ainés soient sous-exposés au traitement standard de l’insuffisance cardiaque, ils bénéficient de l’exposition à un β-bloqueur pour diminuer la mortalité et les hospitalisations tout comme les adultes plus jeunes. Il est donc important de traiter les ainés selon les lignes directrices et, afin d’aider les cliniciens, les recommandations de celles-ci devraient être généralisées aux ainés. / Heart failure (HF) patients should be exposed to drugs reducing mortality and hospitalization (standard treatment), but should not be exposed to drugs potentially inappropriate in HF. This thesis presents population-based studies performed with the Quebec public health administrative databases. Among seniors newly diagnosed with HF, the probability of exposure to standard treatment decreases with increasing age. Patients aged 90+ and those with chronic obstructive pulmonary disease are less likely to initiate a β-blocker. Exposure to a β-blocker is associated with a decreased risk of death and hospitalization. Exposure to potentially inappropriate drugs (nonsteroidal anti-inflammatory drugs, thiazolidinediones, nifedipine and non-dihydropyridine calcium channel blockers) is associated with an increased risk of hospitalization. Since HF quality treatment improves health outcomes in HF seniors, treatment guidelines should be extended to seniors.

Le canal sodique cardiaque, appelé Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$, joue un rôle crucial dans la formation des potentiels d'action (PA) et influence la vitesse de conduction (CV). Son implication dans les pathologies cardiaques est significative, car de nombreuses mutations du gène *SCN5A*, codant pour Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$, sont associées à des troubles du rythme cardiaque, tels que le syndrome du QT long de type 3 (LQT3) et la fibrillation auriculaire (FA) familiale. De plus, les patients atteints de dystrophie myotonique de type 1 (DM1), une maladie génétique caractérisée par une myotonie et une faiblesse musculaire progressive, présentent fréquemment des arythmies cardiaques, bien que les mécanismes sous-jacents restent mal compris. Depuis ces dernières années, les cardiomyocytes dérivés de cellules souches humaines induites à la pluripotence (hiPSC-CM) constituent un modèle cellulaire pertinent pour étudier les pathologies cardiaques humaines. Bien que différents des cardiomyocytes adultes, les hiPSC-CM permettent de modéliser les phénotypes observés chez les patients, offrant ainsi un aperçu précieux des mécanismes pathologiques et des réponses thérapeutiques potentielles. Mon projet de doctorat porte sur la caractérisation de l'activité du canal sodique Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ et son rôle dans les hiPSC-CM ventriculaires (vCM) et auriculaires (aCM) chez des individus sains et malades. Nous cherchons à déterminer les différences entre ces deux types cellulaires et à examiner l'implication de Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ dans la physiologie cardiaque normale et pathologique. Nous avons étudié quatre mutations différentes : la mutation delQKP associée au LQT3 et trois mutations liées à la FA, appelées K1493R, M1875T et N1986K. Enfin, nous avons caractérisé deux lignées de patients adultes atteints de DM1 diagnostiqués cliniquement avec des troubles de conduction cardiaque. Nous avons utilisé deux protocoles de différenciation différents pour obtenir des vCM et des aCM, les aCM étant obtenus par ajout d'acide rétinoïque (RA) au kit de différenciation de Stemcell Technologies. La spécification auriculaire des aCM a été validée moléculairement par la mesure de l'expression de gènes auriculaires et ventriculaires, ainsi que par Patch- clamp et imagerie optique. Les aCM ont montré un petit courant sodique I$_\textup{Na}$ et des propriétés biophysiques de Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ modifiées, corrélées à l'expression différentielle des sous-unités β régulatrices. Nous avons créé deux modèles dépourvus de Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ (*knock-out*, KO) en utilisant l'outil CRISPR-Cas9 afin d'examiner ce canal dans les hiPSC-CM. La création de ce modèle a démontré que l'absence de Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ entraîne des altérations majeures des propriétés électriques, de l'homéostasie calcique et des fonctions moléculaires des cardiomyocytes. Cette approche a révélé des interactions complexes entre Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ et ses partenaires protéiques. La restauration de Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ WT adulte par transfection a permis de corriger ces dysfonctionnements, confirmant son rôle crucial dans la régulation des processus cardiaques. L'inversion des proportions des isoformes adultes et fœtales de *SCN5A* a permis, pour la première fois, d'obtenir un courant I$_\textup{Na}$ mature dans les hiPSC-CM. Cela a permis une évaluation plus fidèle des mutations liées au LQT3 et à la FA dans un contexte humain adulte. L'étude des lignées hiPSC de patients atteints de DM1 a révélé un mauvais épissage de *SCN5A* et son impact sur l'activité électrique, la conduction et l'homéostasie calcique des cardiomyocytes. Nous avons pu détailler les mécanismes sous-jacents des anomalies auriculaires. En conclusion, notre étude a révélé plusieurs aspects novateurs du rôle et de la régulation de Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$, notamment son implication dans la cardiogenèse, les différences entre les aCM et vCM, ainsi que son interaction avec les connexines et son influence sur la CV dans un contexte humain. Un gain ou une perte de fonction du canal Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ entraîne des modifications significatives de ses propriétés biophysiques, ce qui altère l'activité électrique et favorise la genèse d'événements arythmiques, comme observés chez les patients atteints de LQT3, de FA et de la DM1. Nos recherches ont enrichi nos connaissances, mais il reste encore beaucoup à découvrir pour mieux comprendre la complexité des mécanismes ioniques et électriques chez l'humain. Les résultats obtenus ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement de stratégies futures en recherche fondamentale et clinique, notamment dans la compréhension des mécanismes des arythmies et le développement de traitements personnalisés. / The cardiac sodium channel, Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$, plays a vital role in triggering and shaping cardiac action potentials (AP) and defines the conduction velocity (CV) within the heart. Numerous mutations in the *SCN5A* gene, which encodes Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$, have been associated with arrhythmic disorders, including congenital type 3 long QT syndrome (LQT3) and familial atrial fibrillation (AF). Additionally, patients with type 1 myotonic dystrophy (DM1), a genetic disease characterized by myotonia and progressive muscle weakness, frequently exhibit cardiac arrhythmias, although the underlying mechanisms remain poorly understood. In recent years, induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) have emerged as a relevant cellular model for studying human cardiac pathologies. Although different from adult cardiomyocytes, hiPSC-CMs can model phenotypes observed in patients, providing valuable insights into pathological mechanisms and potential therapeutic responses. My project focuses on characterizing the activity of the Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ channel and its role in ventricular (vCM) and atrial (aCM) hiPSC-CMs in both healthy and diseased individuals. We aim to determine the differences between these two cell types and examine the involvement of Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ in normal and pathological cardiac context. We studied four different mutations: the delQKP mutation associated with LQT3 and three mutations linked to AF, namely K1493R, M1875T, and N1986K. Finally, we characterized two hiPSC lines clinically diagnosed with DM1 and cardiac conduction disorders. We used two different differentiation protocols to obtain vCM and aCM, with aCM being obtained by adding retinoic acid (RA) to the differentiation kit from Stemcell Technologies. Atrial specification was validated by measuring the expression of atrial and ventricular genes, as well as through Patch-clamp and optical imaging. The aCM exhibited a small I$_\textup{Na}$ current and modified biophysical properties of Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$, correlated with the differential expression of regulatory β subunits. We created two Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ knock-out (KO) models using the CRISPR-Cas9 tool to examine this channel in hiPSC-CM. This model demonstrated that the absence of Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ leads to significant alterations in the electrical properties, calcium homeostasis, and molecular functions of cardiomyocytes. This approach revealed complex interactions between Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ and its protein partners. Restoring adult WT Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ through transfection normalized these alterations, confirming its crucial role in regulating molecular cardiac functions. For the first time, the inversion of the proportions of adult and fetal *SCN5A* isoforms enabled the maturation of the I$_\textup{Na}$ current in hiPSC-CM, allowing a more accurate assessment of LQT3- and AF-related mutations in an adult human context. The study of hiPSC lines from DM1 patients revealed mis-splicing of *SCN5A* and its impact on electrical activity, conduction, and calcium homeostasis in cardiomyocytes, detailing the underlying mechanisms of atrial abnormalities. In conclusion, our study revealed several novel aspects of the role and regulation of Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$, including its involvement in cardiogenesis, differences between aCM and vCM, and its interaction with connexins and impact on CV in a human context. Gain or loss of function of the Na$_\mathsf{V}\mathsf{1.5}$ channel leads to significant alterations in its biophysical properties, impacting electrical activity and promoting the genesis of arrhythmic events, as observed in patients with LQT3, AF, and DM1. Our research has enriched our knowledge, but there is still much to discover to better understand the complexity of ionic and electrical mechanisms in humans. The results obtained open new perspectives for the development of future strategies in fundamental and clinical research, particularly in understanding arrhythmia mechanisms and developing personalized treatments.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La Galanine est un peptide ubiquitaire de 29 acides aminés chez les mammifères (30 chez l'homme) qui contrôle de nombreuses fonctions biologiques: (I) secrétions endocrines (insuline, somatostatine, glucagon); (II) comportement (prise alimentaire, nociception, apprentissage, mémoire); (III) tonicité musculaire dans le tractus digestif. Ce peptide a particulièrement été étudié dans le système nerveux central où il joue un rôle dans l'évolution de certaines maladies neurodégénératives telles que les maladies de Parkinson et d'Alzheimer. La galanine agit en se fixant sur 3 récepteurs connus, GalR1-2-3 qui appartient à la grande famille des récepteurs couplés aux protéines G (GPCR). Bien que la Galanine et ses trois récepteurs soient fortement exprimés au niveau périphérique, leur rôle dans les effets périphériques et leur implication en pathologie ont été très peu étudié. L'objectif de mon travail de thèse a été d'identifier le rôle de la galanine dans le remodelage myocardique, qui constitue un déterminant majeur dans la progression de l'insuffisance cardiaque. Dans un premier temps, nous avons démontré que la galanine possède des propriétés anti-apoptotiques et anti-oxydantes in vitro dans les cardiomyocytes. En effet, le traitement de cellules par la galanine entraîne une diminution de l'apoptose et de la production de radicaux libres oxygénés en réponse à l'hypoxie. En accord avec ces effets bénéfiques au niveau cellulaire, les études in vivo réalisées dans un modèle d'ischémie-reperfusion cardiaque, ont montré que le traitement à la galanine dans la phase précoce de reperfusion réduit l'apoptose et la nécrose myocardique. De plus, nous avons confirmé in vivo l'importance de la galanine dans la défense contre le stress oxydant associé aux lésions mitochondriales post-ischémiques. Dans un deuxième temps, nous avons mis en évidence le rôle important de la galanine dans le contrôle de l'activité des fibroblastes cardiaques in vitro. Nous avons montré que la galanine inhibe des étapes clés d'activation de la cascade pro-fibrotique dans les fibroblastes cardiaques. Les propriétés anti-fibrotiques de la galanine ont également été confirmées in vivo dans un modèle de surcharge en pression par constriction aortique chez la souris. Dans ce modèle, nos résultats montrent que le traitement chronique à la galanine s'accompagne d'une amélioration de la fonction cardiaque. Ces données nous ont permis de démontrer que la galanine joue un rôle clé dans le remodelage cardiaque et de proposer la galanine comme un candidat potentiel dans le traitement de l'insuffisance cardiaque. / Galanin is an ubiquitous 29 amino acid peptide in mammals (30 in humans) that controls many biological functions: (I) endocrine secretions (insulin, somatostatin, glucagon); (II) behavior control (food intake, nociception, learning, memory, pain); (III) muscle tonicity in the digestive tract. This peptide has been particularly studied in the central nervous system where it plays a role in the evolution of neurodegenerative diseases such as Parkinson's and Alzheimer's. Although Galanin and its three receptors (GalR1, GalR2, GalR3) are strongly expressed at the peripheral level, their role in peripheral effects and their involvement in the pathology have been poorly studied. The objective of my thesis work was to identify the role of galanin in myocardial remodeling, which is a major determinant in the progression of heart failure. Firstly, we demonstrated that galanin has anti-apoptotic and anti-oxidant properties in vitro in cardiomyocytes. Indeed, the treatment of cells with galanin causes a dose-dependent decrease in apoptosis and reactive oxygen species in response to hypoxia. In line with these beneficial effects at the cellular level, using in vivo model of cardiac ischaemia-reperfusion we showed that galanin treatment reduces apoptosis and necrosis in the early phase of reperfusion. In addition, we confirmed in vivo the importance of galanin in the defense against oxidative stress associated with post-ischemic mitochondrial lesions. Secondly, we demonstrated the important role of galanin in controlling the activity of cardiac fibroblasts. Using in vitro models, we have shown that galanin inhibits activation of key steps of the pro-fibrotic cascade in cardiac fibroblasts. The anti-fibrotic properties of galanin were also confirmed in vivo in a mouse model of pressure overload-induced heart failure. This observation is accompanied by an improvement of cardiac function. These data reveal that galanin plays a key role in cardiac remodeling and suggest galanin as a potential candidate in the treatment of heart failure.

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

L'état de choc septique est une des principales causes de mortalité hospitalière. Il est caractérisé par une vasoplègie, une tachycardie et s'y associe une défaillance myocardique chez de nombreux patients. Physiologiquement, la tachycardie est non seulement à l'origine d'une augmentation du débit par la multiplication des cycles cardiaques mais elle a de plus des effets propres qui augmentent la contractilité et la relaxation ventriculaire. Ces phénomènes sont appelés relation force-fréquence (FFR) et accélération de la relaxation par la fréquence (FDAR). La défaillance myocardique septique est caractérisée par une altération de la contractilité myocardique mais également par des modifications de la relaxation ventriculaire. Dans un premier temps notre travail a consisté à mettre en évidence la défaillance contractile cardiaque dans un modèle de choc septique par injection d'endotoxine. Il met également en avant l'implication de l'activation des caspases (protéases participant à la voie de l'apoptose) comme étant un des mécanismes de cette défaillance. Ensuite nous avons mis en avant le rôle de médiateurs circulants dans l'apparition de cette dysfonction. L'identité de ces médiateurs est probablement cytokinique. TNF-α et IL-1β ont déjà montré leur capacité à induire cette dysfonction mais dans notre modèle ils n'ont pas été nécessaires à son apparition, d'autres cytokines pourraient être impliquées. Enfin nous avons mis en évidence que cette dysfonction myocardique septique était associée à une altération de FFR et de FDAR et que cette particularité pourrait être liée à une augmentation de l'activité de phosphatases cardiomyocytaires. L'apport de ces connaissances supplémentaires sur les mécanismes impliqués dans le choc septique ne permet pas de modification directe du traitement à proposer aux patients septiques, mais il ouvre de nouvelles voies d'investigation qui pourraient permettre une amélioration des stratégies thérapeutiques du choc septique.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 48-50.

Thèse d'exercice : Médecine. Cardiologie : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 48-55.

Reproduction de : Thèse d' exercice : Médecine générale : Nancy 1 : 2002. / Thèse : 2002NAN11100. Titre provenant de l'écran-titre.