Résumé: Mise en contexte : Les infarctus antérieurs avec élévation du segment ST (IMAEST) causent fréquemment une dysfonction ventriculaire gauche. Une diminution de la fraction d’éjection du ventricule gauche (FeVG) est associée à une augmentation du risque d’accident vasculaire cérébral (AVC). Les lignes directrices recommandaient jusqu’à récemment (Classe I, niveau d’évidence C) l’anticoagulation des patients qui, après un IMAEST, étaient jugés à haut risque d’embolie systémique tels que les infarctus étendus ou de la paroi antérieure. Généralement, ces patients reçoivent une anticoagulation d’une durée de trois mois en combinaison avec une double thérapie antiplaquettaire pour au moins quatre semaines. Si les anomalies régionales de la contractilité se normalisaient avant trois mois, la durée de l’anticoagulation pourrait potentiellement être écourtée. La cinétique de récupération des infarctus antérieurs revascularisés par angioplastie primaire est mal décrite. Objectif : Chez des patients ayant subi un IMAEST de la paroi antérieure revascularisés par angioplastie primaire, évaluer si la FeVG et la récupération de l’akinésie antérieure et apicale est différente à un mois et trois mois post infarctus. Méthode : De façon prospective, nous avons recruté 42 patients présentant une FEVG de 45% ou moins et une akinésie de la paroi antérieure ou apicale lors de l’échocardiographie réalisée 48 heures post IMAEST. Des échocardiographies étaient obtenues à un mois et trois mois post IMAEST. Chaque échocardiographie était interprétée par deux cardiologues indépendants à l’aveugle des données cliniques. Résultats : Lorsque comparée à la FeVG à 48 heures post IMAEST, la FeVG à un mois s’était déjà améliorée de façon significative (38% à 42%, p=0.03). Il n’y avait pas d’amélioration significative supplémentaire entre un mois et trois mois (42% à 44%, p=NS). La dynamique des segments apicaux et antérieurs s’améliorait de façon significative entre 48 heures et un mois, mais aussi entre un mois et trois mois. Conclusion : Vu l’amélioration significative de la FeVG et de l’akinésie antérieure et apicale à un mois post IMAEST, il pourrait être justifié de ré-évaluer la FeVG plus précocement chez les patients anticoagulés pour cette indication afin de minimiser la durée de l’anticoagulation et le risque de saignement qui y est associé. / Abstract: Background: Anterior ST-elevation myocardial infarction (STEMI) frequently causes left ventricular dysfunction. Worsening left ventricular ejection fraction (LVEF) is associated a higher stroke rate. Prior guidelines recommended anticoagulation for patients after STEMI who are at high risk for systemic emboli and specified that large or anterior myocardial infarctions (MI) are part of that group (Class I, level of Evidence C). The 2013 Guidelines made it a Class IIB recommendation and restricted the recommendation to those with anterior or apical akinesia and dyskinesia. These patients are usually given three months of anticoagulation. If the regional wall motion abnormalities were to normalize earlier, the duration of anticoagulation could be shortened. However, the kinetics of recovery after an anterior MI revascularized with primary percutaneous intervention are not well described. Objective: To evaluate if LVEF and apical and anterior akinesia recuperation is different at one month and three months after STEMI in patients treated with primary percutaneous angioplasty. Methods: We prospectively recruited 42 patients who had a LVEF of 45% or less and apical or anterior akinesia on echocardiography at 48 hours post STEMI. Echocardiography was repeated one month and three months post STEMI. Each echocardiogram was interpreted by two different cardiologists who were blinded to clinical information. Results: When compared to 48 hours post STEMI, LVEF at one month had already improved significantly (38% to 42%, p=0.03) and there was no further significant improvement at three months (44%, p=NS). Anterior and apical akinesia decreased significantly between the 48 hours and one month echocardiograms, but also between one month and three months. Conclusion: Given that LVEF and anterior/apical akinesia improve significantly within the first post STEMI month, it may be worth re-evaluating the LVEF earlier in patients in whom the decision was made to start anticoagulation for that indication in order to minimize the duration of anti-coagulation and the associated bleeding risk.

L’insuffisance cardiaque (IC) est définie comme l’incapacité du cœur à fournir un débit cardiaque suffisant lorsque la demande augmente. L’IC survient lors d’une diminution 1) de la fonction contractile, définie comme l’IC à fraction d’éjection réduite (IC-FER) ou 2) de remplissage reliée à une rigidité du myocarde ou du péricarde, définie comme l’IC à FE préservée (IC-FEP). Les altérations de la fonction cardiaque contribuent à l’activation neuro-hormonale et à l’inflammation sous-clinique lors de l’apparition et l’évolution de l’IC. L’IC est caractérisée par de multiples anomalies du système vasculaire et musculaire périphériques. La diminution de la perfusion périphérique peut causer de multiples désordres au niveau vasculaire et musculaire chez les IC. L’inflammation sous-clinique contribue significativement à la progression de l’IC. Puisque les neutrophiles sont les principaux acteurs dans la sécrétion de cytokines inflammatoires, l’objectif de cette thèse est de caractériser le profil pro- et anti-inflammatoire dérivé des neutrophiles chez les patients souffrant d’IC-FER et IC-FEP, ainsi que l’impact du diabète (DM) sur ce profil. Les biomarqueurs plasmatiques et relâchés par les neutrophiles isolés à partir du sang provenant de 20 volontaires sains (CTL), 52 IC-FER et 25 IC-FEP et 22 DM ont été quantifiés. L’observation majeure de notre étude est la réduction importante (>90%) des taux circulants de Vascular endothelial growth factor (VEGF) chez les patients IC-FER et IC-FEP avec ou sans DM par rapport aux CTL. En parallèle, nous avons observé une diminution significative de la sécrétion du VEGF par les neutrophiles des patients IC-FER et IC-FEP avec une réduction maximale (92%) chez les IC-FEP+DM comparé aux CTL après une stimulation avec des médiateurs pro-inflammatoires. La diminution du VEGF associée à une inflammation accrue de l'endothélium micro-vasculaire coronarien conduit à une dérégulation de la génération de l’oxyde nitrique (NO). Une diminution marquée des taux circulants de NO a été observée chez les patients diabétiques et atteints d'IC comparé aux CTL. Les niveaux circulants d'IL-6 et d'IL-8 sont significativement augmentés chez les patients IC et DM et de manière synergique chez les IC-FEP avec DM. Ces données, combinées à une diminution du VEGF et du NO, suggèrent une altération significative de la fonction macro-vasculaire et micro-vasculaire chez les patients IC-FEP, qui est intensifiée par la présence de diabète. La libération d’IL-8 et d’IL-6 par les neutrophiles était significativement augmentée chez les patients DM et IC-FEP+DM après un traitement au lipopolysaccharide (LPS). Nous avons aussi démontré une augmentation de l'IL-1RA circulante, une cytokine anti-inflammatoire dans toutes les cohortes de patients. Cependant, la sécrétion de l’IL-1RA par les neutrophiles était diminuée dans toutes les cohortes par rapport aux CTL, indépendamment de l’agoniste utilisé. Ces observations suggèrent que les neutrophiles ne sont pas les principales cellules qui secrètent l'IL-1RA, mais bien les monocytes, les hépatocytes, les cellules épithéliales et les adipocytes. Les données scientifiques provenant de ces études nous ont permis de mieux caractériser le rôle du neutrophile dans l’IC et permettront de valider l’hypothèse stipulant que les biomarqueurs dérivés des neutrophiles jouent un rôle significatif dans l’IC. / Heart failure (HF) is characterized by the inability of the heart to provide sufficient cardiac output when there is an increase in demand. This may result from a decrease in 1) contractile function, defined as heart failure with reduced ejection fraction (HF-REF) or 2) filling related to stiffness of the myocardium or pericardium, defined as HF with preserved EF (HF-PEF). Alterations in cardiac function contribute to neuro-hormonal activation and subclinical inflammation during the onset and progression of HF. HF is characterized by multiple abnormalities in the peripheral vascular and muscular system. Decreased peripheral perfusion can cause vascular and peripheral muscular disorders in HF-REF and HF-PEF. However, the cellular mechanisms involved in these observations remain unknown. Subclinical inflammation significantly contributes to the progression of HF. Since neutrophils are the first players for the inflammatory cytokines release, the main objective of this doctoral thesis is to characterize the pro and anti-inflammatory profile derived from neutrophils in patients suffering from HF-REF and HF-PEF, as well as the impact of diabetes (DM) on this profile. The plasma and neutrophil released biomarkers from the blood of 20 healthy control volunteers (CTL), 52 HF-REF and 25 HF-PEF and 22 DM were quantified. The major finding of our study is the significant reduction (>90%) of the circulating levels of vascular endothelial growth factor (VEGF) in HF-REF and HF-PEF patients with or without diabetes compared to CTL. In parallel, we observed a significant decrease of the VEGF secretion by the neutrophils from HF-REF and HF-PEF patients with a maximal reduction (92%) in HF-PEF+DM compared to CTL after pro-inflammatory agonists stimulation. The decrease of VEGF associated with an increased inflammation of the coronary microvascular endothelium leads to a deregulation of nitric oxide (NO) generation. A marked decrease in circulating NO levels was indeed observed in diabetic and HF patients compared to CTL. Circulating levels of IL-6 and IL-8 increased significantly in HF and DM patients, being maximal in HFPEF+DM. These data, when combined with a decrease in VEGF and NO, support a significant impairment of macrovascular and microvascular function in HF-PEF patients, which is increased by the presence of diabetes. The release of IL-8 and IL-6 from neutrophils was significantly increased in DM and HF-PEF+DM patients after treatment with lipopolysaccharide (LPS). We also observed an increase in circulating IL-1RA, an anti-inflammatory cytokine in all patients’ cohorts. However, IL-1RA secretion by the neutrophils was decreased in all cohorts compared to CTL, independently of the agonist used. These observations suggest that neutrophils are not the main cells that secrete IL-1RA, but rather monocytes, hepatocytes, epithelial cells and adipocytes. The scientific data from these studies have allowed us to better characterize the role of neutrophils in HF and will validate the hypothesis that biomarkers derived from neutrophils play a significant role in the HF.

La fraction d’éjection du ventricule gauche est un excellent marqueur de la fonction cardiaque. Plusieurs techniques invasives ou non sont utilisées pour son calcul : l’angiographie, l’échocardiographie, la résonnance magnétique nucléaire cardiaque, le scanner cardiaque, la ventriculographie radioisotopique et l’étude de perfusion myocardique en médecine nucléaire. Plus de 40 ans de publications scientifiques encensent la ventriculographie radioisotopique pour sa rapidité d’exécution, sa disponibilité, son faible coût et sa reproductibilité intra-observateur et inter-observateur. La fraction d’éjection du ventricule gauche a été calculée chez 47 patients à deux reprises, par deux technologues, sur deux acquisitions distinctes selon trois méthodes : manuelle, automatique et semi-automatique. Les méthodes automatique et semi-automatique montrent dans l’ensemble une meilleure reproductibilité, une plus petite erreur standard de mesure et une plus petite différence minimale détectable. La méthode manuelle quant à elle fournit un résultat systématiquement et significativement inférieur aux deux autres méthodes. C’est la seule technique qui a montré une différence significative lors de l’analyse intra-observateur. Son erreur standard de mesure est de 40 à 50 % plus importante qu’avec les autres techniques, tout comme l’est sa différence minimale détectable. Bien que les trois méthodes soient d’excellentes techniques reproductibles pour l’évaluation de la fraction d’éjection du ventricule gauche, les estimations de la fiabilité des méthodes automatique et semi-automatique sont supérieures à celles de la méthode manuelle. / Left ventricular ejection fraction is an excellent indicator of cardiac function. Many invasive and non-invasive techniques can be used for its assessment: angiography, echocardiography, cardiac MRI, computed tomography of the heart, multigated radionuclide angiography and myocardial perfusion imaging. More than 40 years of scientific publication praise the multigated radionuclide angiography for its execution speed, its availability, its low cost and intrarater and interrater reproducibility. The left ventricular ejection fraction was calculated twice for 47 patients, using two raw data acquisitions, two technologists and three software platforms: one fully manual, one semi-automatic and one fully automatic. In general, the automatic and semi-automatic methods showed greater reproducibility, a smaller standard error of measurement and minimal detectable change than the manual method, whereas the manual method systematically gave a significantly lower quality of result. It was the only technique that showed significant intrarater difference, and its standard error of measurement and minimal detectable change were 40% to 50% higher than those of automatic and semi-automatic methods. Even though all three techniques are all excellent and reliable options, reliability coefficient estimations were superior using automatic and semi-automatic methods as compared to the manual method.

La thérapie de resynchronisation cardiaque (CRT) est un traitement qui diminue la mortalité et améliore la qualité de vie des patients atteints d’insuffisance cardiaque et présentant un dyssynchronisme de la contraction ventriculaire gauche. Malgré le succès de cette thérapie, plus de 30% des patients ne présentent pas l’amélioration désirée. Plusieurs études portant sur le synchronisme électrique ou mécanique de la contraction ont été effectuées mais peu d’entres elles se sont attardées sur le couplage électromécanique à l'échelle macroscopique. Ce projet a comme objectif d’observer le comportement électromécanique des ventricules canins en présence d’un resynchronisateur cardiaque. Un logiciel a été développé pour permettre l’analyse des informations provenant de la cartographie endocardique sans contact et de la ventriculographie isotopique tomographique chez 12 sujets canins insuffisants. Pour observer la réponse mécanique suite à l’activation électrique, nous avons premièrement recalé les surfaces issues des 2 modalités. Ensuite, nous avons défini les limites du cycle cardiaque, analysé les signaux électriques et les courbes de déplacement de la paroi endocardique. Le début de la contraction est défini par un déplacement radial de 10% vers le centre du ventricule. Les résultats démontrent que la durée d’activation du ventricule gauche et la largeur du QRS augmentent en présence d’une stimulation externe et que les délais électromécaniques sont indépendants dans les modes de stimulation étudiés (sinusal, LVbasal, RVapex ou BIV) avec une moyenne de 84,56±7,19 ms. Finalement, nous avons noté que la stimulation basolatérale procure une fonction cardiaque optimale malgré une durée prolongée du QRS. / Cardiac Resynchronization Therapy (CRT) is known to decrease mortality rate and improve the quality of life for patients suffering from heart failure with left ventricular contraction dyssynchrony. However, it has been shown that 30% of patients do not respond to this therapy. Many studies have investigated the electrical or mechanical synchronism of contraction but few have studied the activation contraction coupling on a macroscopic level. The objective of this study is to observe the left ventricle’s electromechanical behaviour under biventricular stimulation. A software has been developed to analyse the data coming from non-contact mapping and blood pool SPECT for 12 dogs with heart failure. In order to observe the mechanical response following an electrical activation, we have registered 3D surfaces generated by the 2 modalities. Afterward, we defined the cardiac cycle limits, and we analyzed electrical signals as well as endocardial wall displacement curves where the onset of contraction was defined as a 10% inward radial displacement. Results show that both duration of left ventricular activation and QRS increase with pacing and that electromechanical delays are independent of stimulation mode (mean value 84,56 ± 7,19 ms). Finally, we observed that basolateral stimulation shows the best improvement for left ventricular function while presenting a long QRS duration.

La thérapie de resynchronisation cardiaque (CRT) est un traitement qui diminue la mortalité et améliore la qualité de vie des patients atteints d’insuffisance cardiaque et présentant un dyssynchronisme de la contraction ventriculaire gauche. Malgré le succès de cette thérapie, plus de 30% des patients ne présentent pas l’amélioration désirée. Plusieurs études portant sur le synchronisme électrique ou mécanique de la contraction ont été effectuées mais peu d’entres elles se sont attardées sur le couplage électromécanique à l'échelle macroscopique. Ce projet a comme objectif d’observer le comportement électromécanique des ventricules canins en présence d’un resynchronisateur cardiaque. Un logiciel a été développé pour permettre l’analyse des informations provenant de la cartographie endocardique sans contact et de la ventriculographie isotopique tomographique chez 12 sujets canins insuffisants. Pour observer la réponse mécanique suite à l’activation électrique, nous avons premièrement recalé les surfaces issues des 2 modalités. Ensuite, nous avons défini les limites du cycle cardiaque, analysé les signaux électriques et les courbes de déplacement de la paroi endocardique. Le début de la contraction est défini par un déplacement radial de 10% vers le centre du ventricule. Les résultats démontrent que la durée d’activation du ventricule gauche et la largeur du QRS augmentent en présence d’une stimulation externe et que les délais électromécaniques sont indépendants dans les modes de stimulation étudiés (sinusal, LVbasal, RVapex ou BIV) avec une moyenne de 84,56±7,19 ms. Finalement, nous avons noté que la stimulation basolatérale procure une fonction cardiaque optimale malgré une durée prolongée du QRS. / Cardiac Resynchronization Therapy (CRT) is known to decrease mortality rate and improve the quality of life for patients suffering from heart failure with left ventricular contraction dyssynchrony. However, it has been shown that 30% of patients do not respond to this therapy. Many studies have investigated the electrical or mechanical synchronism of contraction but few have studied the activation contraction coupling on a macroscopic level. The objective of this study is to observe the left ventricle’s electromechanical behaviour under biventricular stimulation. A software has been developed to analyse the data coming from non-contact mapping and blood pool SPECT for 12 dogs with heart failure. In order to observe the mechanical response following an electrical activation, we have registered 3D surfaces generated by the 2 modalities. Afterward, we defined the cardiac cycle limits, and we analyzed electrical signals as well as endocardial wall displacement curves where the onset of contraction was defined as a 10% inward radial displacement. Results show that both duration of left ventricular activation and QRS increase with pacing and that electromechanical delays are independent of stimulation mode (mean value 84,56 ± 7,19 ms). Finally, we observed that basolateral stimulation shows the best improvement for left ventricular function while presenting a long QRS duration.

Contexte. L’insuffisance cardiaque (IC) touche 1 à 2% de la population et sa prévalence menace d’augmenter dans la population vieillissante. L’IC et ses nombreux facteurs de risque ont une forte composante héréditaire. Il existe plusieurs phénotypes d’IC qui se démarquent par leurs mécanismes physiopathologiques et leur pronostic. Objectif. Ce mémoire vise dans un premier temps à faire état des connaissances actuelles sur la pharmacogénomique de l’IC et, dans un deuxième temps, à décrire une cohorte de patients atteints d’IC montée dans la cadre d’une étude cas-contrôle. Les caractéristiques descriptives de différents sous-groupes de patients sont présentées et comparées avec les données épidémiologiques actuelles. Résultats. 829 patients atteints d’IC qui ont participé au projet de la Biobanque de l’Institut de cardiologie de Montréal étaient éligibles à notre étude. L’âge moyen de ces cas est de 66,1 ± 10,2 ans et 76,6% sont des hommes. La fraction d’éjection du ventricule gauche (FEVG) médiane est 38% (intervalle interquartile : 28–52%) et 55,0% des cas sont d’étiologie ischémique. L’IC à FEVG réduite représente 55,4% des sujets; les phénotypes d’IC à FEVG intermédiaire et préservée représentent 11,2% et 33,4%, respectivement. Conclusion. Le phénotype d’IC à FEVG préservée est sous-représenté dans notre cohorte par rapport à ce qui est décrit dans la littérature scientifique, avec un nombre plus élevé d’hommes et l’étiologie ischémique majoritaire. Ceci s’explique par le fait que l’Institut de cardiologie est un centre référent de greffe. Toutefois, les caractéristiques des principaux phénotypes d’IC concordent avec la littérature scientifique, ce qui suggère que les phénotypes d’IC dans notre cohorte sont représentatifs de ces sous-populations. / Context. Heart failure (HF) affects 1 to 2% of the population and its prevalence is expected to increase in the aging population. Recent evidence suggests that HF and associated risk factors are heritable. HF has multiple phenotypes each associated with different risk factors, pathophysiology and prognosis. Objective. This project presents the current knowledge on HF pharmacogenomics found in the scientific literature and describes a cohort of HF patients who participated in a case-control study. The characteristics of different subgroups are presented and compared to current epidemiologic data. Results. We recruited 829 HF patients who participated in the Montreal Heart Institute biobank project. The mean age is 66,1 ± 10,2 years and 76,6% are male. The median left ventricular ejection fraction (LVEF) is 38% (interquartile range: 28–52%) and ischemic etiology accounts for 55,0% of HF cases. The HF with a reduced LVEF phenotype represents 55,4% of participants while 11,2% and 33,4% of cases have HF with a mid-range LVEF and HF with a preserved LVEF, respectively. Conclusion. The HF with a preserved LVEF phenotype was underrepresented in our cohort compared to what is expected in the scientific literature. We report more men and ischemic etiology, which could be explained by the fact that the Montreal Heart Institute is a reference center for transplantation. Characteristics of the major HF phenotypes are consistent with those reported in the scientific literature, thus suggesting that our cohort is representative of these sub-groups.

En février, 2009 un rapport de PHRMA (Pharmaceutical Research and Manufacturers of America) confirmait que plus de 300 médicaments pour le traitement des maladies cardiaques étaient en phase d’essais cliniques ou en révision par les agences règlementaires. Malgré cette abondance de nouvelles thérapies cardiovasculaires, le nombre de nouveaux médicaments approuvés chaque année (toutes indications confondues) est en déclin avec seulement 17 et 24 nouveaux médicaments approuvés en 2007 et 2008, respectivement. Seulement 1 médicament sur 5000 sera approuvé après 10 à 15 ans de développement au coût moyen de 800 millions $. De nombreuses initiatives ont été lancées par les agences règlementaires afin d’augmenter le taux de succès lors du développement des nouveaux médicaments mais les résultats tardent. Cette stagnation est attribuée au manque d’efficacité du nouveau médicament dans bien des cas mais les évaluations d’innocuité remportent la palme des causes d’arrêt de développement. Primum non nocere, la maxime d’Hippocrate, père de la médecine, demeure d’actualité en développement préclinique et clinique des médicaments. Environ 3% des médicaments approuvés au cours des 20 dernières années ont, par la suite, été retirés du marché suite à l’identification d’effets adverses. Les effets adverses cardiovasculaires représentent la plus fréquente cause d’arrêt de développement ou de retrait de médicament (27%) suivi par les effets sur le système nerveux. Après avoir défini le contexte des évaluations de pharmacologie de sécurité et l’utilisation des bio-marqueurs, nous avons validé des modèles d’évaluation de l’innocuité des nouveaux médicaments sur les systèmes cardiovasculaires, respiratoires et nerveux. Évoluant parmi les contraintes et les défis des programmes de développements des médicaments, nous avons évalué l’efficacité et l’innocuité de l’oxytocine (OT), un peptide endogène à des fins thérapeutiques. L’OT, une hormone historiquement associée à la reproduction, a démontré la capacité d’induire la différentiation in vitro de lignées cellulaires (P19) mais aussi de cellules souches embryonnaires en cardiomyocytes battants. Ces observations nous ont amené à considérer l’utilisation de l’OT dans le traitement de l’infarctus du myocarde. Afin d’arriver à cet objectif ultime, nous avons d’abord évalué la pharmacocinétique de l’OT dans un modèle de rat anesthésié. Ces études ont mis en évidence des caractéristiques uniques de l’OT dont une courte demi-vie et un profil pharmacocinétique non-linéaire en relation avec la dose administrée. Ensuite, nous avons évalué les effets cardiovasculaires de l’OT sur des animaux sains de différentes espèces. En recherche préclinique, l’utilisation de plusieurs espèces ainsi que de différents états (conscients et anesthésiés) est reconnue comme étant une des meilleures approches afin d’accroître la valeur prédictive des résultats obtenus chez les animaux à la réponse chez l’humain. Des modèles de rats anesthésiés et éveillés, de chiens anesthésiés et éveillés et de singes éveillés avec suivi cardiovasculaire par télémétrie ont été utilisés. L’OT s’est avéré être un agent ayant d’importants effets hémodynamiques présentant une réponse variable selon l’état (anesthésié ou éveillé), la dose, le mode d’administration (bolus ou infusion) et l’espèce utilisée. Ces études nous ont permis d’établir les doses et régimes de traitement n’ayant pas d’effets cardiovasculaires adverses et pouvant être utilisées dans le cadre des études d’efficacité subséquentes. Un modèle porcin d’infarctus du myocarde avec reperfusion a été utilisé afin d’évaluer les effets de l’OT dans le traitement de l’infarctus du myocarde. Dans le cadre d’un projet pilote, l’infusion continue d’OT initiée immédiatement au moment de la reperfusion coronarienne a induit des effets cardiovasculaires adverses chez tous les animaux traités incluant une réduction de la fraction de raccourcissement ventriculaire gauche et une aggravation de la cardiomyopathie dilatée suite à l’infarctus. Considérant ces observations, l’approche thérapeutique fût révisée afin d’éviter le traitement pendant la période d’inflammation aigüe considérée maximale autour du 3ième jour suite à l’ischémie. Lorsqu’initié 8 jours après l’ischémie myocardique, l’infusion d’OT a engendré des effets adverses chez les animaux ayant des niveaux endogènes d’OT élevés. Par ailleurs, aucun effet adverse (amélioration non-significative) ne fût observé chez les animaux ayant un faible niveau endogène d’OT. Chez les animaux du groupe placebo, une tendance à observer une meilleure récupération chez ceux ayant des niveaux endogènes initiaux élevés fût notée. Bien que la taille de la zone ischémique à risque soit comparable à celle rencontrée chez les patients atteints d’infarctus, l’utilisation d’animaux juvéniles et l’absence de maladies coronariennes sont des limitations importantes du modèle porcin utilisé. Le potentiel de l’OT pour le traitement de l’infarctus du myocarde demeure mais nos résultats suggèrent qu’une administration systémique à titre de thérapie de remplacement de l’OT devrait être considérée en fonction du niveau endogène. De plus amples évaluations de la sécurité du traitement avec l’OT dans des modèles animaux d’infarctus du myocarde seront nécessaires avant de considérer l’utilisation d’OT dans une population de patients atteint d’un infarctus du myocarde. En contre partie, les niveaux endogènes d’OT pourraient posséder une valeur pronostique et des études cliniques à cet égard pourraient être d’intérêt. / In february 2009, a report from PHRMA (Pharmaceutical Research and Manufacturers of America) confirmed that more than 300 drugs for treatment of cardiovascular diseases were in clinical trials or under review by regulatory agencies. Despite the abundance of new cardiovascular therapies, the number of new drugs approved each year (all indications combined) is declining steadily with only 17 and 24 new drugs approved in 2007 and 2008, respectively. Only 1 drug out of 5000 candidates will be approved after 10 to 15 years of development with an average cost of $800 millions. Several initiatives have been launched by regulatory agencies to increase the success rate in drug development but results are still awaited. This stagnation is attributed to the lack of efficacy of several drug candidates but safety assessments are the leading cause of drug development discontinuation. Primum non nocere, the maxim from Hippocrate, father of medicine, remains of major relevance in preclinical and clinical drug development. Over the past 20 years, approximately 3% of approved drugs were subsequently withdrawn from the market due to adverse effects. Cardiovascular adverse effects represent the most frequent cause of drug development discontinuation or withdrawal (27%) followed by effects on the nervous system. After defining the context of safety pharmacology evaluations and the use of biomarkers in drug development, we validated safety pharmacology models to investigate drug-induced cardiovascular, respiratory and neurological effects. As we progressed within constraints and challenges of drug development, we evaluated the efficacy and safety of oxytocin, an endogenous peptide with therapeutic potential. Oxytocin (OT), a hormone historically associated with reproduction, demonstrated the ability to induce in vitro differentiation of cell lines (P19) but also embryonic stem cells into beating cardiomyocytes. These observations lead us to consider the use of OT as a treatment for myocardial infarct. To achieve this ultimate goal, we first evaluated the pharmacokinetic of OT in an anesthetized rat model. These investigations highlighted the unique characteristics of OT including a very short half-life and a non-linear pharmacokinetic profile in response to the dose. Cardiovascular effects of OT in healthy animals were then evaluated in various species. In preclinical research, the use of various animal species and state of consciousness (conscious or anesthetized) is recognized as one of the best strategies to increase the predictive value of results obtained in animals to the human response. Our initial investigations of OT treatment regimens used various animal models including conscious and anesthetized rats, anesthetized pigs, conscious dogs with indirect blood pressure monitoring and diuresis and conscious monkeys with cardiovascular telemetry monitoring. These studies confirmed OT to have significant hemodynamic effects with variable responses depending on the state of consciousness (conscious or anesthetized), the dose, the administration protocol (bolus or infusion) and the species that were used. These screening studies enabled selection of a treatment regimen and dose without adverse effects that could subsequently be tested in efficacy studies. A porcine myocardial infarct (MI) model with reperfusion was used to evaluate the effects of OT following myocardial ischemia. In a pilot project, continuous infusion of OT initiated immediately at coronary reperfusion induced cardiovascular adverse effects in all treated animals including a reduction of left ventricular fraction shortening and worsening of dilated cardiomyopathy which is typical following MI. Considering these observations, the therapeutic strategy was revised to avoid OT treatment during the inflammatory phase which was considered maximal around day 3 post-ischemia. When initiated 8 days after MI, OT infusion induced adverse effects in animals with elevated endogenous levels of OT. In contrast, no significant effects (not statistically significant improvement) were observed in animals with low endogenous OT baseline. In placebo treated animals, a trend to observe a better recovery was noted in animals with high endogenous OT baseline. While the size of the ischemic zone was comparable to human patients with MI, the use of juvenile animals and the absence of coronary disease are important limitations of the porcine model. The potential of OT for treatment of MI remains but our results suggest that systemic administration of OT by continuous infusion as part of a replacement therapy should be investigated further in relation to endogenous levels. Further investigations on safety of the treatment with OT on animal MI models are warranted before the use of OT can be considered in the patient population after myocardial infarct. On the other hand, endogenous levels of OT may have a prognostic value and clinical trials to investigate this hypothesis may be of interest.

En février, 2009 un rapport de PHRMA (Pharmaceutical Research and Manufacturers of America) confirmait que plus de 300 médicaments pour le traitement des maladies cardiaques étaient en phase d’essais cliniques ou en révision par les agences règlementaires. Malgré cette abondance de nouvelles thérapies cardiovasculaires, le nombre de nouveaux médicaments approuvés chaque année (toutes indications confondues) est en déclin avec seulement 17 et 24 nouveaux médicaments approuvés en 2007 et 2008, respectivement. Seulement 1 médicament sur 5000 sera approuvé après 10 à 15 ans de développement au coût moyen de 800 millions $. De nombreuses initiatives ont été lancées par les agences règlementaires afin d’augmenter le taux de succès lors du développement des nouveaux médicaments mais les résultats tardent. Cette stagnation est attribuée au manque d’efficacité du nouveau médicament dans bien des cas mais les évaluations d’innocuité remportent la palme des causes d’arrêt de développement. Primum non nocere, la maxime d’Hippocrate, père de la médecine, demeure d’actualité en développement préclinique et clinique des médicaments. Environ 3% des médicaments approuvés au cours des 20 dernières années ont, par la suite, été retirés du marché suite à l’identification d’effets adverses. Les effets adverses cardiovasculaires représentent la plus fréquente cause d’arrêt de développement ou de retrait de médicament (27%) suivi par les effets sur le système nerveux. Après avoir défini le contexte des évaluations de pharmacologie de sécurité et l’utilisation des bio-marqueurs, nous avons validé des modèles d’évaluation de l’innocuité des nouveaux médicaments sur les systèmes cardiovasculaires, respiratoires et nerveux. Évoluant parmi les contraintes et les défis des programmes de développements des médicaments, nous avons évalué l’efficacité et l’innocuité de l’oxytocine (OT), un peptide endogène à des fins thérapeutiques. L’OT, une hormone historiquement associée à la reproduction, a démontré la capacité d’induire la différentiation in vitro de lignées cellulaires (P19) mais aussi de cellules souches embryonnaires en cardiomyocytes battants. Ces observations nous ont amené à considérer l’utilisation de l’OT dans le traitement de l’infarctus du myocarde. Afin d’arriver à cet objectif ultime, nous avons d’abord évalué la pharmacocinétique de l’OT dans un modèle de rat anesthésié. Ces études ont mis en évidence des caractéristiques uniques de l’OT dont une courte demi-vie et un profil pharmacocinétique non-linéaire en relation avec la dose administrée. Ensuite, nous avons évalué les effets cardiovasculaires de l’OT sur des animaux sains de différentes espèces. En recherche préclinique, l’utilisation de plusieurs espèces ainsi que de différents états (conscients et anesthésiés) est reconnue comme étant une des meilleures approches afin d’accroître la valeur prédictive des résultats obtenus chez les animaux à la réponse chez l’humain. Des modèles de rats anesthésiés et éveillés, de chiens anesthésiés et éveillés et de singes éveillés avec suivi cardiovasculaire par télémétrie ont été utilisés. L’OT s’est avéré être un agent ayant d’importants effets hémodynamiques présentant une réponse variable selon l’état (anesthésié ou éveillé), la dose, le mode d’administration (bolus ou infusion) et l’espèce utilisée. Ces études nous ont permis d’établir les doses et régimes de traitement n’ayant pas d’effets cardiovasculaires adverses et pouvant être utilisées dans le cadre des études d’efficacité subséquentes. Un modèle porcin d’infarctus du myocarde avec reperfusion a été utilisé afin d’évaluer les effets de l’OT dans le traitement de l’infarctus du myocarde. Dans le cadre d’un projet pilote, l’infusion continue d’OT initiée immédiatement au moment de la reperfusion coronarienne a induit des effets cardiovasculaires adverses chez tous les animaux traités incluant une réduction de la fraction de raccourcissement ventriculaire gauche et une aggravation de la cardiomyopathie dilatée suite à l’infarctus. Considérant ces observations, l’approche thérapeutique fût révisée afin d’éviter le traitement pendant la période d’inflammation aigüe considérée maximale autour du 3ième jour suite à l’ischémie. Lorsqu’initié 8 jours après l’ischémie myocardique, l’infusion d’OT a engendré des effets adverses chez les animaux ayant des niveaux endogènes d’OT élevés. Par ailleurs, aucun effet adverse (amélioration non-significative) ne fût observé chez les animaux ayant un faible niveau endogène d’OT. Chez les animaux du groupe placebo, une tendance à observer une meilleure récupération chez ceux ayant des niveaux endogènes initiaux élevés fût notée. Bien que la taille de la zone ischémique à risque soit comparable à celle rencontrée chez les patients atteints d’infarctus, l’utilisation d’animaux juvéniles et l’absence de maladies coronariennes sont des limitations importantes du modèle porcin utilisé. Le potentiel de l’OT pour le traitement de l’infarctus du myocarde demeure mais nos résultats suggèrent qu’une administration systémique à titre de thérapie de remplacement de l’OT devrait être considérée en fonction du niveau endogène. De plus amples évaluations de la sécurité du traitement avec l’OT dans des modèles animaux d’infarctus du myocarde seront nécessaires avant de considérer l’utilisation d’OT dans une population de patients atteint d’un infarctus du myocarde. En contre partie, les niveaux endogènes d’OT pourraient posséder une valeur pronostique et des études cliniques à cet égard pourraient être d’intérêt. / In february 2009, a report from PHRMA (Pharmaceutical Research and Manufacturers of America) confirmed that more than 300 drugs for treatment of cardiovascular diseases were in clinical trials or under review by regulatory agencies. Despite the abundance of new cardiovascular therapies, the number of new drugs approved each year (all indications combined) is declining steadily with only 17 and 24 new drugs approved in 2007 and 2008, respectively. Only 1 drug out of 5000 candidates will be approved after 10 to 15 years of development with an average cost of $800 millions. Several initiatives have been launched by regulatory agencies to increase the success rate in drug development but results are still awaited. This stagnation is attributed to the lack of efficacy of several drug candidates but safety assessments are the leading cause of drug development discontinuation. Primum non nocere, the maxim from Hippocrate, father of medicine, remains of major relevance in preclinical and clinical drug development. Over the past 20 years, approximately 3% of approved drugs were subsequently withdrawn from the market due to adverse effects. Cardiovascular adverse effects represent the most frequent cause of drug development discontinuation or withdrawal (27%) followed by effects on the nervous system. After defining the context of safety pharmacology evaluations and the use of biomarkers in drug development, we validated safety pharmacology models to investigate drug-induced cardiovascular, respiratory and neurological effects. As we progressed within constraints and challenges of drug development, we evaluated the efficacy and safety of oxytocin, an endogenous peptide with therapeutic potential. Oxytocin (OT), a hormone historically associated with reproduction, demonstrated the ability to induce in vitro differentiation of cell lines (P19) but also embryonic stem cells into beating cardiomyocytes. These observations lead us to consider the use of OT as a treatment for myocardial infarct. To achieve this ultimate goal, we first evaluated the pharmacokinetic of OT in an anesthetized rat model. These investigations highlighted the unique characteristics of OT including a very short half-life and a non-linear pharmacokinetic profile in response to the dose. Cardiovascular effects of OT in healthy animals were then evaluated in various species. In preclinical research, the use of various animal species and state of consciousness (conscious or anesthetized) is recognized as one of the best strategies to increase the predictive value of results obtained in animals to the human response. Our initial investigations of OT treatment regimens used various animal models including conscious and anesthetized rats, anesthetized pigs, conscious dogs with indirect blood pressure monitoring and diuresis and conscious monkeys with cardiovascular telemetry monitoring. These studies confirmed OT to have significant hemodynamic effects with variable responses depending on the state of consciousness (conscious or anesthetized), the dose, the administration protocol (bolus or infusion) and the species that were used. These screening studies enabled selection of a treatment regimen and dose without adverse effects that could subsequently be tested in efficacy studies. A porcine myocardial infarct (MI) model with reperfusion was used to evaluate the effects of OT following myocardial ischemia. In a pilot project, continuous infusion of OT initiated immediately at coronary reperfusion induced cardiovascular adverse effects in all treated animals including a reduction of left ventricular fraction shortening and worsening of dilated cardiomyopathy which is typical following MI. Considering these observations, the therapeutic strategy was revised to avoid OT treatment during the inflammatory phase which was considered maximal around day 3 post-ischemia. When initiated 8 days after MI, OT infusion induced adverse effects in animals with elevated endogenous levels of OT. In contrast, no significant effects (not statistically significant improvement) were observed in animals with low endogenous OT baseline. In placebo treated animals, a trend to observe a better recovery was noted in animals with high endogenous OT baseline. While the size of the ischemic zone was comparable to human patients with MI, the use of juvenile animals and the absence of coronary disease are important limitations of the porcine model. The potential of OT for treatment of MI remains but our results suggest that systemic administration of OT by continuous infusion as part of a replacement therapy should be investigated further in relation to endogenous levels. Further investigations on safety of the treatment with OT on animal MI models are warranted before the use of OT can be considered in the patient population after myocardial infarct. On the other hand, endogenous levels of OT may have a prognostic value and clinical trials to investigate this hypothesis may be of interest.

Introduction : La dépendance aux vasopresseurs est une complication fréquente de la chirurgie cardiaque. Le syndrome vasoplégique (SV) est une forme grave de dépendance aux vasopresseurs due soit à une réaction inflammatoire systémique diffuse, soit à un dysfonctionnement cardiaque après une séparation de la circulation extracorporelle (CEC). Bien que plusieurs facteurs de risque aient été décrits, aucune intervention n’a démontré d’efficacité pour prévenir cette complication. Objectif : Identifier les facteurs de risque modifiables de la dépendance prolongée aux vasopresseurs chez les patients ayant bénéficié d’une chirurgie cardiaque avec CEC. Devis : C’est une étude de cohorte, observationnelle, rétrospective et monocentrique ayant été menée à l’Institut de Cardiologie de Montréal. Patients et méthodes : Analyse rétrospective des patients provenant de deux études prospectives incluant 263 patients ayant subi une chirurgie cardiaque sous CEC entre 2015 et 2017 et admis aux soins intensifs (SI) de chirurgie cardiaque à l’Institut de Cardiologie de Montréal. L’étude exclut toutes les chirurgies cardiaques sans CEC, la transplantation cardiaque et les patients n’ayant pas reçu de vasopresseurs après la fin de la CEC. La dépendance prolongée aux vasopresseurs en postopératoire est définie par la persistance d’au moins un vasopresseur à partir de la fin de la CEC pour une durée supérieure à 24 heures. Une analyse de régression logistique fut effectuée afin de déterminer les variables indépendantes associées à la vasoplégie postopératoire. Résultats : Parmi les patients étudiés, 247 furent éligibles dont 98 (39,7 %) ont développé une dépendance prolongée aux vasopresseurs. Ces patients étaient plus âgés (67 ± 12 ans vs 64 ± 12 ans; p < 0,02) et avec un EuroSCORE II supérieur (3,1 % (1,7-6,1) vs 1,8 % (1,0-3,1), p < 0,0001). En outre, ces patients ont eu plusieurs complications en postopératoire, y compris une durée plus longue de ventilation mécanique (5 heures (IQR 4-9) contre 4 heures (IQR 3-5), p < 0,001), un séjour plus long aux SI (3 jours (IQR 1-2) vs 1 jour (IQR 1-2) ; p <0,001), mais aussi à l’hôpital (7 jours (IQR 6-10) vs 5 jours (IQR 4-7)). Les patients avec une dépendance prolongée aux vasopresseurs avaient été exposés à une période plus longue de CEC (100 minutes (IQR 75-129) vs 83 minutes (IQR 65-108) ; p = 0,009), une dose de norépinéphrine peropératoire plus importante (0,07  0,05 μg-1.kg-1.min contre 0,04 μg.kg-1.min-1, p < 0,001) et une administration de liquides plus importante durant l’opération (2747 ± 1241 par rapport à 2284 ± 879 ml; p = 0,001). En analyse multivariée, la réduction préexistante de la fraction d’éjection du ventricule gauche (FEVG)  30 % (OR : 9,52, IC 95 % : 1,14-79,25, p = 0,04), l’hypertension pulmonaire (HTP) préopératoire (définie comme modérée si la pression artérielle pulmonaire systolique (PAPs) est > 30 et  55 mmHg (OR : 2,52, IC 95 % : 1,15-5,52) ; ou sévère si la PAPs est > 55 mmHg (OR : 8,12, IC 95 % : 2,54-26,03, p = 0,002)) et le bilan liquidien cumulatif des premières 24 h aux SI (OR : 1,76, IC 95 % : 1,32-2,33, p < 0,0001) étaient indépendamment associés au développement de la dépendance prolongée aux vasopresseurs. La prédiction du modèle était associée avec une aire sous la courbe ROC de 0,80, IC 95 % : 0,74-0,86, p < 0,0001. Conclusion : La dépendance prolongée aux vasopresseurs après une chirurgie cardiaque est une complication fréquente. La réduction de la FEVG, de l’HTP et un bilan hydrique positif se sont avérés des facteurs de risque indépendants dans ce contexte. / Background: Vasopressor dependency is a common complication of cardiac surgery. The vasoplegic syndrome is a severe form of vasopressor dependency, due either to a diffuse systemic inflammatory reaction or to cardiac dysfunction after separation from cardiopulmonary bypass (CPB). Although several risk factors have been described, no intervention has been demonstrated to be effective to prevent this complication. The objective of this study is to identify modifiable pre and peri operative risk factors of prolonged vasopressor dependency after separation from CPB in cardiac surgery. Design: This is a retrospective observational study in a single specialized cardiac surgery center. Methods: A retrospective analysis of 263 patients undergoing cardiac surgery under cardiopulmonary bypass (CPB) enrolled in two separate prospective studies was performed. Prolonged vasopressor use was defined as the persistence of at least one vasopressor for more than 24 hours after separation from CPB. Data collection included pre-operative risk factors, intraoperative treatment, hemodynamic and echocardiographic variables within the first 24 hours of intensive care unit (ICU) stay after surgery. Results: A total of 247 patients were included and 98 (39.7%) developed prolonged vasopressor dependence. Older age (67 ± 12 vs. 64 ± 12 years; p = 0.01) and higher EuroSCORE II (3.1% (IQR 1.7-6.1) vs. 1.7% (IQR 1.03-3.1); p < 0.0001) was associated with prolonged vasopressor dependence. Furthermore, those patients had worst outcomes including a longer duration of mechanical ventilation (5 hours (IQR 4-9) vs. 4 hours (IQR 3-5); p < 0.001) and a longer ICU stay (3 days (IQR 1-2) vs. 1 day (IQR 1-2); p < 0.001) and hospital stay (7 days (IQR 6-10) vs. 5 days (IQR 4-7)). Patients with prolonged vasopressor dependency had a longer CPB time (100 mins (IQR 75-129) vs. 83 mins (IQR 65-108); p = 0.009), greater intraoperative norepinephrine dose (0.07 ± 0.05 μg.kg-1.min-1 vs. 0.04 ± 0.04 μg.kg-1.min-1, p < 0.001) and larger fluid intake at the end of surgery (2747 ± 1241 vs. 2284 ± 879 ml; p = 0.001). In multivariable analysis, pre-existing reduced left ventricular ejection fraction (LVEF £ 30%) (OR: 9,52, 95 % CI : 1.14-79.24; p = 0.03), preoperative pulmonary hypertension (PH) (sPAP > 30 and £ 55 mmHg: OR: 2.5, 95 % CI : 1.14- 5.52; sPAP > 55 mmHg: OR: 8,12, 95 % CI: 2.53-26.02; p = 0.001) and first 24 hours cumulative fluid balance (OR: 1.78, 95 % CI: 1.41-2.24; p < 0.0001) were independently associated with the development of prolonged vasopressors dependence. This model had a good ability to predict prolonged vasopressor dependence after cardiac surgery (AUC = 0.80, 95 % CI: 0.73-0.86; p < 0.0001). Conclusions: Vasopressor dependency remains a frequent complication after CPB surgery. Its association with PH and positive fluid balance is unreported and potentially reversible. Prospective studies and clinical trials should explore the role and potential modulation of these two factors in order to prevent postoperative vasopressor dependency.