Thèses (M.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1997. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèse de doctorat : Médecine. Biologie cellulaire : Université de Nantes : 2006. / Bibliogr.

Thèse de doctorat : Médecine. Physiologie : Université de Nantes : 2006. / Bibliogr.

Thèse de doctorat : Médecine. Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie : Nantes : 2006. / Bibliogr.

Thèse de doctorat : Biochimie, biologie cellulaire et moléculaire : Paris-Est : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. : 300 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Physiologie : Poitiers : 2008. / Contient des articles en anglais. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 223 réf.

Th.--Méd.--Reims, 1981. N°: 7.

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.

Thèse de doctorat : Biologie cellulaire et moléculaire : Paris 12 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.