Une stimulation β-adrénergique (β-AR) aigue, par exemple au cours d’un exercice physique, accroît le second messager AMPc dans les cardiomyocytes aboutissant à une cascade d’évènements permettant d’augmenter la fonction cardiaque. Une élévation chronique des taux de catécholamines est délétère puisqu’elle participe au remodelage pathologique du cœur et à la progression vers l’insuffisance cardiaque (IC). L'IC correspond à l'incapacité du cœur à répondre aux besoins hémodynamiques de l'organisme. Si la majorité des patients meurt de défaillance cardiaque, une part importante décède d'arythmies.Les phosphodiestérases (PDEs) sont des enzymes essentielles puisqu’elles permettent non seulement la terminaison des signaux AMPc en dégradant ce nucléotide cyclique en 5’AMP inactif mais aussi l’organisation spatiale de ces signaux dans des compartiments subcellulaires spécifiques. L'IC s'accompagne de profonds remaniements de la voie β-AR et l'expression des PDEs est modifiée en conditions pathologiques, perturbant ainsi la compartimentation intracellulaire de l’AMPc. Il a été notamment démontré que l’expression d’une isoforme de PDE particulière, la PDE4B, diminue dans l'hypertrophie cardiaque et que l’invalidation du gène codant pour celle-ci favorise les arythmies ventriculaires chez la souris lors d’une stimulation β-AR. À l’inverse, l'expression d'une autre enzyme, la PDE2A, est augmentée dans l’IC, chez l’homme et différents modèles animaux. Ceci constituerait un mécanisme de défense lors d'un stress cardiaque puisqu’il a été montré que sa surexpression atténue l’hypertrophie induite par la noradrénaline ou la phényléphrine et limite les arythmies chez la souris.L’objectif de mon travail était de tester l’hypothèse qu’une augmentation de l’activité des PDEs pourrait constituer une alternative aux traitements classiques de l’IC, pour limiter le remodelage hypertrophique, la progression vers l’IC et les arythmies associées. Pour cela, j’ai réalisé une thérapie génique dans des modèles murins d'IC grâce à des virus adéno-associé de type 9 (AAV9) codant pour la PDE4B ou la PDE2A. Mes résultats suggèrent que cette approche pourrait constituer une nouvelle stratégie thérapeutique prometteuse de l'IC en limitant le dysfonctionnement cardiaque, l’hypertrophie du ventricule gauche, et la survenue des arythmies ventriculaires mais seulement lorsque la PDE2A est surexprimée. / Acute stimulation of β-adrenergic receptors (β-ARs), for example during physical activity, leads to the synthesis of the second messenger cAMP in cardiomyocytes, which triggers a cascade of events leading to the increase of cardiac function. While acute β-AR stimulation is beneficial to the heart, chronic β-AR activation is detrimental because it promotes cardiac remodeling and ultimately leads to heart failure (HF). HF is defined by the heart's inability to overcome hemodynamic needs of the body. While the majority of patients die of worsening heart function, a significant proportion dies suddenly of cardiac arrhythmias.Phosphodiesterases (PDEs) are crucial enzymes since they allow not only to terminate cAMP signals by degrading this second messenger into inactive 5’AMP but permit their spatial organization in subcellular compartments. HF is accompanied by profound rearrangements of the β-AR pathway and the expression of PDEs is modified under pathological conditions, thus disrupting cAMP intracellular compartmentation. The expression of one of these enzymes, PDE4B, is decreased in cardiac hypertrophy and the invalidation of the gene encoding PDE4B promotes ventricular arrhythmias under β-AR stimulation in mice. Conversely, the expression of another enzyme, PDE2A, is up-regulated in human and animal models of HF which may constitute an important defense mechanism during cardiac stress since its overexpression attenuates hypertrophy induced by norepinephrine or phenylephrine and limits cardiac arrhythmias.The purpose of my work was to test the hypothesis that an increase of PDE activity could constitute an alternative to conventional HF treatments to limit cardiac remodeling, HF progression and associated arrhythmias. To do so, I performed a cardiac gene therapy in mouse models of HF using serotype 9 adeno-associated viruses (AAV9) encoding for PDE4B or PDE2A. My results suggest that this approach may be a promising new therapeutic strategy during HF by limiting cardiac dysfunction, left ventricular hypertrophy, and could protect ventricular arrhythmias only when PDE2A is overexpressed.

Alors que l’entrée SOC (store-operated Ca2+ entry) portée par les canaux calciques TRPCs (transient receptor potential canonical) et Orai1 est essentielle dans les cellules non-excitables, son rôle physiologique dans les cardiomyocytes adultes reste à élucider. Néanmoins, il est largement admis qu’une entrée SOC exacerbée dépendante des canaux TRPCs et de la protéine régulatrice STIM1 participe à la pathogenèse de l’hypertrophie et de l’insuffisance cardiaque (IC) par induction de voies pro-hypertrophiques telles que la CaMKII (Ca2+/calmoduline-dépendante kinase II ) et la calcineurine (CaN)/NFAT (Nuclear factor of activated T-cells). Au contraire, une inhibition fonctionnelle ou une extinction génique des canaux TRPCs et de la protéine STIM1 serait cardioprotectrice contre le stress hypertrophique. Cependant, le rôle physiopathologique des canaux calciques Orai1 dans le cœur reste, à ce jour, méconnu et débattu puisque son extinction in vitro présente un effet bénéfique contre l’hypertrophie des cardiomyocytes alors que son extinction in vivo présente des effets délétères avec le développement d’une cardiomyopathie dilatée. De plus amples investigations quant au rôle d’Orai1 dans la physiopathologie cardiaque apparaissent donc primordiales. De ce fait, les objectifs de ma thèse sont d’explorer le rôle de la signalisation calcique dépendante d’Orai1 dans le cœur dans des conditions physiologiques et pathologiques grâce à un modèle de souris transgéniques exprimant un mutant non fonctionnel d’Orai1, spécifiquement dans le cœur (dn-Orai1R91W/tTa) et un inhibiteur pharmacologique sélectif, le JPIII. Tout d’abord, nous montrons que les souris dn-Orai1R91W/tTa présentent une fonction cardiaque normale et une homéostasie calcique impliquée dans le couplage excitation-contraction conservée suggérant qu’Orai1 n’a pas de rôle majeur dans le coeur adulte en condition physiologique. Cependant, nous avons démontré une augmentation de l’expression et de l’activité d’Orai1 dans un modèle murin d’hypertrophie cardiaque induite par surcharge de pression, qui serait délétère pour la fonction ventriculaire. Au contraire, l’inhibition fonctionnelle d’Orai1 par manipulation génétique ou par l’outil pharmacologique (JPIII) semble protéger le coeur des dysfonctions ventriculaires au cours de l’hypertrophie. Cet effet bénéfique passerait par une restauration de l’homéostasie calcique et notamment par un maintien de l’expression de la pompe ATPase SERCA2a. Nous avons également mis en évidence que la voie de l’aldostérone/récepteurs aux minéralocorticoïdes modulait l’expression des canaux TRPC1, -C4, -C5 et notamment Orai1 via la protéine SGK1 (Serum and Glucocorticoid-regulated Kinase 1) dans les cardiomyocytes ventriculaires de rat nouveaux-nés. L’activation de cette voie de signalisation pourrait être à l’origine de la surexpression des canaux TRPCs/Orai1 retrouvée au cours de l’hypertrophie cardiaque. Ces travaux décrivent donc Orai1 comme une cible thérapeutique potentielle dans le traitement de l’hypertrophie cardiaque et de l’IC. / While the SOCE (store-operated Ca2+ entry), carried by TRPCs (transient receptor potential canonical) and Orai1 channels, is essential in non-excitable cells, its physiological role in adult cardiomyocytes remains elusive. Nevertheless, it is well established that exacerbated TRPCs/STIM1-dependent Ca2+ entry participates in the pathogenesis of hypertrophy and heart failure (HF) via the induction of pro-hypertrophic signaling pathways, such as CaMKII (Ca2+/calmodulin-kinase II) and calcineurin (CaN)/ NFAT (nuclear factor of activated T-cells). By contrast, functional inhibition or gene silencing of TRPCs and STIM1 is cardioprotective against hypertrophic insults. As for Orai1 Ca2+ channels, their pathophysiological roles in the heart remain unknown and under debate, since in vitro Orai1 silencing has a beneficial effect against cardiomyocyte hypertrophy, whereas in vivo silencing has deleterious effects with the development of dilated cardiomyopathy. Further investigations are necessary to determine the pathophysiological role of Orai1 in the heart. My thesis objectives are to explore the role of Orai1-dependent Ca2+ signaling in the heart under physiological and pathological conditions using a transgenic mouse model expressing a non functional mutant of Orai1, specifically in the heart (dn-Orai1R91W/tTa) and a selective pharmacological inhibitor, JPIII. First, we showed that dn-Orai1R91W/tTa mice have normal cardiac function and conserved Ca2+ homeostasis involved in the excitation-contraction coupling suggesting that Orai1 is not instrumental in regulating cardiac function under physiological conditions. However, we demonstrated an increased Orai1 expression and activity in a mouse model of cardiac hypertrophy induced by pressure overload, which is a maladaptive alteration involved in pathological ventricular dysfunction. By contrast, functional inhibition of Orai1 by genetic manipulation or by the pharmacological tool (JPIII) protects the heart from ventricular dysfunction after pressure overload-induced cardiac hypertrophy. This beneficial effect is related to a restoration of Ca2+ homeostasis and more specifically, is due to preserved ATPase SERCA2a pump expression. We also showed that the aldosterone/mineralocorticoid receptor signaling pathway modulates the expression of TRPC1, -C4, -C5 channels and also the Orai1 channels expression via the SGK1 (Serum and Glucocorticoid-regulated Kinase 1) protein, in neonatal rat ventricular cardiomyocytes. The activation of this signaling pathway could be the cause of the TRPCs/Orai1 channels overexpression found during cardiac hypertrophy. In conclusion, our studies highlighted that Orai1 Ca2+ channels could constitute potential therapeutic target in the treatment of cardiac hypertrophy and HF.

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.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Contexte : La prise en charge de l'insuffisance cardiaque et des comorbidités associées chez un individu peut mener à l'utilisation d'un grand nombre de médicaments, la polypharmacie. Malgré les risques associés à ce fardeau médicamenteux, il y a peu de données populationnelles qui décrivent l'usage des médicaments à travers le temps. L'objectif de ce projet était de décrire les tendances de polypharmacie et d'usage des médicaments recommandés et potentiellement inappropriés en insuffisance cardiaque chez les Québécois de plus de 65 ans, entre 2000 et 2017. Méthode : Nous avons effectué une étude populationnelle en utilisant les données du Système intégré de surveillance des maladies chroniques du Québec. Nous avons identifié tous les individus >65 ans avec une définition de cas validée d'insuffisance cardiaque. Trois niveaux de polypharmacie ont été évalués, soit ≥10, ≥15, ≥20 médicaments différents par année, l'usage de médicaments étant déterminé par la présence d'au moins une réclamation dans l'année étudiée. Pour chacune des années étudiées, nous avons calculé les proportions, standardisées pour l'âge et le sexe, d'individus exposés à 1) une polypharmacie et 2) aux médicaments recommandés et potentiellement inappropriés en insuffisance cardiaque selon les recommandations des lignes directrices de pratique clinique. Les tendances ont été évaluées selon des modèles de régression de Poisson. Résultats : La proportion d'individus atteints d'insuffisance cardiaque et utilisant ≥10, ≥15, ≥20 médicaments différents est passée respectivement de 62,2%, 30,6%, et 12,2% en 2000 à 71,9%, 43,9%, et 22,7% en 2017. La combinaison d'un β-bloquant et d'un inhibiteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine (IECA) ou d'un antagoniste des récepteurs à l'angiotensine II (ARA) était utilisée par 30,4% des individus en 2000 et 45,5% en 2017. La proportion d'utilisateurs d'IECA/ARA a augmenté de 65,8% en 2000 à 71,8% en 2008 avant de diminuer à 62,1% en 2017. L'utilisation de médicaments potentiellement inappropriés a diminué tout au long de la période étudiée. Conclusion : Cette étude populationnelle confirme que la polypharmacie est importante et en augmentation au sein des aînés atteints d'insuffisance cardiaque. L'impact de ces tendances sur les hospitalisations devrait être évalué, particulièrement dans un contexte où l'utilisation des IECA/ARA diminue. / Background: Pharmacological management of heart failure and comorbidities may result in polypharmacy. Despite the risks of this medication burden, there is scarce population-based data that portrays the use of medications over time. We aimed to describe the trends in polypharmacy and medication use among older individuals with heart failure in the province of Quebec, Canada, between 2000 and 2017. Methods: We performed a population-based study using the Quebec Integrated Chronic Disease Surveillance System to identify all individuals >65 years with a validated case definition of heart failure. Medication use was ascertained by the presence of at least one claim in each year. Three levels of polypharmacy were evaluated: ≥10, ≥15, and ≥20 different medications per year. We calculated age- and sex-standardized proportions of individuals exposed to polypharmacy and to appropriate and potentially inappropriate medications each year and tested trends using Poisson regression models. Results: The standardized proportion of individuals with hearth failure using ≥10, ≥15, ≥20 different medications increased from 62.2%, 30.6%, and 12.2% in 2000 to 71.9%, 43.9%, and 22.7% in 2017, respectively. The combination of β-blocker + angiotensin converting enzyme inhibitor (ACEI) /angiotensin II receptor blocker (ARB) was used by 30.4% of individuals in 2000 and 45.5% in 2017. The proportion of ACEI/ARB users increased from 65.8% in 2000 to 71.8% in 2008, then decreased to 62.1% in 2017. The use of all potentially inappropriate medications decreased over the period. Conclusion: This population-based study confirms that polypharmacy is significant among older adults with heart failure. The impact of those trends on hospitalizations should be assessed, especially considering the reduction in ACEI/ARB claims.

L'insuffisance cardiaque à fraction d'éjection préservée (ICFEp) est caractérisée par une dysfonction diastolique du ventricule gauche (VG). L'âge avancé, le sexe féminin et l'hypertension en sont des facteurs de risques importants et ces trois facteurs n'ont jamais été combinés en un modèle préclinique. Les effets sur le coeur de la perte des hormones sexuelles tard au cours de la vie d'une souris n'ont jamais été étudiés avant et nous voulions prendre en considération la ménopause dans notre modèle. Notre premier objectif était l'étude du vieillissement cardiaque chez la souris ainsi que l'étude de l'effet des hormones sexuelles sur celui-ci. Nous avons étudié des souris mâles et femelles aux âges de 3-4 mois,12 mois, et 24 mois. Les souris de 12 mois ont été gonadectomisées (Gx) à 5-7 semaines, et les souris de 24 mois, à 12 mois. Nous avons montré que les mâles présentent une croissance cardiaque plus importante durant la première année de vie et que cette croissance est toujours affectée par la Gx. Chez les femelles, la croissance cardiaque est graduelle au cours des deux années de vie et elle est affectée par la Gx uniquement chez les souris de 24 mois Gx à 12 mois. Notre deuxième objectif était de développer un modèle murin représentant la femme âgée et hypertensive. Notre modèle utilise des souris femelles âgées de 24 mois, Gx à l'âge de 12 mois et traitées à l'angiotensine II (AngII) à l'âge de 23mois pour simuler la ménopause et induire l'hypertension. Le VG des souris Gx a réagi plus fortement à l'AngII que celui des souris non-Gx. Les souris Gx traitées à l'AngII présentaient plusieurs caractéristiques retrouvées chez la femme âgée et hypertensive, dont une hypertrophie cardiaque concentrique, une dysfonction diastolique avec une fraction d'éjection préservée et de la fibrose cardiaque. / Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is characterized by left ventricular (LV)diastolic dysfunction. Advanced age, female sex and hypertension are examples of risk factors for HFpEF and these three factors have never been combined in a preclinical model before. The effects on the heart of losing sex hormones late in a mouse's life have not been studied before and we wanted to take menopause into consideration in our model. Our first goal was to study cardiac aging in mice, as well as the effects of sex hormones on cardiac aging. We studied male and female mice at the ages of 3-4 months, 12 months, and 24 months. Twelve-month-old mice were gonadectomized (Gx) at the age of 5-7 weeks, and24-month-old mice were Gx at the age of 12 months. We showed that male mice exhibited greater cardiac growth during the first year of life, and that this growth was always affected by Gx. In female mice, cardiac growth was gradual over the two years of life and was only affected by Gx in 24-month-old mice. Our second goal was to develop a preclinical mouse model representing hypertensive elderly women. Our model uses 24-month-old mice that were Gx at the age of 12 months and treated with angiotensin II (AngII) at the age of 23 months to simulate menopause and induce hypertension. AngII had a greater effect on LVhypertrophy in Gx mice than in non-Gx mice. AngII-treated Gx mice exhibited several characteristics found in hypertensive elderly women, including concentric cardiac hypertrophy, diastolic dysfunction with preserved ejection fraction, and cardiac fibrosis.

L’insuffisance cardiaque chronique est une maladie systémique où des dysfonctions périphériques viennent s’ajouter à l’incapacité du cœur à assurer un débit cardiaque adéquat aux tissus métabolisants. Parmi des dysfonctions périphériques, l’atrophie ainsi que la perte de force et d’endurance musculaire jouent un rôle primordial et contribuent largement à la genèse des symptômes majeurs de l’insuffisance cardiaque chronique, c’est à dire la fatigue, la dyspnée et l’intolérance à l’effort.<p>Ce n’est que depuis le début des années 1990 que des études ont montré que le réentraînement à l’effort pouvait être bénéfique pour le patient insuffisant cardiaque chronique; auparavant, il était considéré comme contre-indiqué.<p>La méthodologie d’entraînement proposée à cette époque aux patients était un entraînement de l’endurance cardio-vasculaire, le renforcement musculaire n’y avait pas sa place car on craignait que l’impact hémodynamique de ce type d’entraînement risquerait de détériorer la fonction cardiaque encore plus. Des études menées sur des contractions musculaires de type isométrique montraient en effet une diminution de la fonction cardiaque pendant l’entraînement. Cependant, les contraintes imposées pendant les exercices de renforcement musculaire dynamique (encore appelés « résistifs ») ne correspondent nullement à celles du renforcement isométrique. Des études sur des personnes saines ont montré que le renforcement musculaire est plus adapté à induire des améliorations du volume et de la force musculaire que l’entraînement de l’endurance cardio-vasculaire.<p>Le but de nos travaux a donc été de vérifier si l’introduction du renforcement musculaire, en complément de l’entraînement cardio-vasculaire ou bien comme entraînement à part entière, pouvait apporter un bénéfice supplémentaire chez l’insuffisant cardiaque chronique par son aptitude, du moins théorique, à mieux corriger certains aspects des dysfonctions musculaires.<p><p><p>Il s’agissait, dans les différentes études que nous avons menées, de vérifier qu’un entraînement composé de renforcement musculaire (au moins partiellement) chez le patient insuffisant cardiaque chronique:<p>-\ / Doctorat en Sciences de la motricité / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La transplantation cellulaire apparaît aujourd'hui comme une thérapie prometteuse pour certaines formes graves d'insuffisance cardiaque réfractaire aux traitements classiques. Nous avons tenté dans ce travail d'améliorer la thérapie cellulaire en agissant sur deux paramètres : la perte et la survie des cellules. Dans une première étape, nous avons comparé les effets de deux méthodes de couverture épicardique des cellules via des biomatériaux cellularisés (feuilles de cellules et une matrice de gélatine) par rapport à ceux des injections conventionnelles dans le myocarde. Nous avons choisi de transplanter des cellules souches musculaires pour une étude de preuve de concept. Une amélioration de la fonction contractile au bout de 1 mois associée à une amélioration de la rétention cellulaire, une augmentation du nombre de vaisseaux sanguins et une diminution du pourcentage de la fibrose ont été enregistrées dans les groupes de biomatériaux cellularisés par rapport au groupe des injections de cellules. Nous avons tenté de confirmer les bénéfices de la couverture épicardique avec un autre type cellulaire. Nous avons choisi d'utiliser des cellules souches stromales d'origine adipeuse (ADSC pour Adipose Derived Stroma/Stem Cells). Toutefois, et malgré les bénéfices fonctionnels apportés lors des greffes, les feuilles d'ADSC étaient difficilement maniables lors de la chirurgie. De plus, les ADSC ont été incapables de générer de nouveaux cardiomyocytes s'intégrant électriquement et mécaniquement dans le tissu receveur. L'objectif de " régénération " myocardique requiert l'apport de cellules ayant un potentiel de différenciation cardiaque et devrait donc pouvoir être atteint avec des cellules souches embryonnaires (CSE). Nous avons choisi de travailler avec ce type cellulaire en raison de la possibilité de dériver, à partir de ces cellules, de véritables progéniteurs des cardiomyocytes. Pour limiter les conditions hypoxiques de l'environnement ischémique, nous avons co-transplanté les progéniteurs cardiaques dérivés des CSE humaines avec des ADSC afin d'en exploiter les propriétés trophiques, et d'optimiser ainsi la survie du greffon. Les deux populations cellulaires ont été transférées sur le myocarde infarci via, une matrice de gélatine (GELFILM™) qui représente de meilleures propriétés mécaniques. Lors de cette étude, nous avons remarqué une préservation contre le remodelage ventriculaire à court (1mois) et long (6mois) terme chez les animaux greffés avec les patchs co-ensemencés par rapport aux animaux recevant le patch seul et l'étude des patchs composites a montré la présence de cellules humaines in vitro mais pas in vivo, probablement à cause d'une maîtrise insuffisante du rejet. Notre travail a donc consisté en une analyse systématique de plusieurs paramètres fondamentaux de thérapie cellulaire (méthode de transfert des cellules, limitation des conditions de mort cellulaire après greffes, choix du type cellulaire). Les résultats obtenus valident l'emploi des matrices cellularisées déposées sur l'épicarde. Il convient maintenant d'optimiser la nature du biomatériau, les conditions de culture des progéniteurs cardiaques avec des cellules trophiques dans le but d'améliorer la survie du greffon.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L’inflammation: Une réponse adaptative du système immunitaire face à une insulte est aujourd’hui reconnue comme une composante essentielle à presque toutes les maladies infectieuses ou autres stimuli néfastes, tels les dommages tissulaires incluant l’infarctus du myocarde et l’insuffisance cardiaque. Dans le contexte des maladies cardiovasculaires, l’inflammation se caractérise principalement par une activation à long terme du système immunitaire, menant à une faible, mais chronique sécrétion de peptides modulateurs, appelés cytokines pro-inflammatoires. En effet, la littérature a montré à plusieurs reprises que les patients souffrant d’arythmies et de défaillance cardiaque présentent des taux élevés de cytokines pro-inflammatoires tels le facteur de nécrose tissulaire alpha (TNFα), l’interleukine 1β (IL-1β) et l’interleukine 6. De plus, ces patients souffrent souvent d’une baisse de la capacité contractile du myocarde. Le but de notre étude était donc de déterminer si un lien de cause à effet existe entre ces phénomènes et plus spécifiquement si le TNFα, l’IL-1β et l’IL-6 peuvent affecter les propriétés électriques et contractiles du cœur en modulant le courant Ca2+ de type L (ICaL) un courant ionique qui joue un rôle primordial au niveau de la phase plateau du potentiel d’action ainsi qu’au niveau du couplage excitation-contraction. Les possibles méchansimes par lesquels ces cytokines exercent leurs effets seront aussi explorés. Pour ce faire, des cardiomyocytes ventriculaires de souris nouveau-nées ont été mis en culture et traités 24 heures avec des concentrations pathophysiologiques (30 pg/mL) de TNFα, IL-1β ou IL-6. Des enregistrements de ICaL réalisés par la technique du patch-clamp en configuration cellule entière ont été obtenus par la suite et les résultats montrent que le TNFα n’affecte pas ICaL, même à des concentrations plus élevées (1 ng/mL). En revanche, l’IL-1β réduisait de près de 40% la densité d’ICaL. Afin d’examiner si le TNFα et l’IL-1β pouvaient avoir un effet synergique, les cardiomyocytes ont été traité avec un combinaison des deux cytokines. Toutefois aucun effet synergique sur ICaL n’a été constaté. En outre, l’IL-6 réduisait ICaL significativement, cependant la réduction de 20% était moindre que celle induite par IL-1β. Afin d’élucider les mécanismes sous-jacents à la réduction de ICaL après un traitement avec IL-1β, l’expression d’ARNm de CaV1.2, sous-unité α codante pour ICaL, a été mesurée par qPCR et les résultats obtenus montrent aucun changement du niveau d’expression. Plusieurs études ont montré que l’inflammation et le stress oxydatif vont de pair. En effet, l’imagerie confocale nous a permis de constater une augmentation accrue du stress oxydatif induit par IL-1β et malgré un traitement aux antioxydants, la diminution de ICaL n’a pas été prévenue. Cette étude montre qu’IL-1β et IL-6 réduisent ICaL de façon importante et ce indépendamment d’une régulation transcriptionelle ou du stress oxydatif. De nouvelles données préliminaires suggèrent que ICaL serait réduit suite à l’activation des protéines kinase C mais des études additionelles seront nécessaires afin d’étudier cette avenue. Nos résultats pourraient contribuer à expliquer les troubles du rythme et de contractilité observés chez les patients souffrant de défaillance cardiaque. / Cytokines are immune system modulators that are secreted in response to an insult. Even though on the short term they play a crucial role in the healing process, the prolonged secretion of pro-inflammatory cytokines, locally or systemically, has many deleterious effects. For almost 20 years reports of alteration in serum cytokine levels have been emerging in patients with various heart failure aetiologies, however it is only recently that the role of inflammation in heart pathologies is being more and more studied. Indeed, several studies have shown that patients suffering from heart failure or arrhythmias have high levels of cytokines. Three particularly of these cytokines in particular are highly present and together they play a central role in the inflammatory response. Tumour Necrosis Factor alpha (TNFα), interleukin 1 beta (IL-1β) and interleukin 6 (IL-6) are secreted chronically by immune cells or the cardiomyocytes themselves and can possibly, as shown by animal studies, induce cardiac remodelling, hypertrophy, apoptosis, fibrosis and generation of highly reactive oxidative species (ROS) among other effects. Furthermore, accumulating evidence suggests that these pro-inflammatory cytokines are not only important mediators of cardiac remodelling that can contribute to worsening of heart failure but they have also been linked to cardiac arrhythmias and prolongation of action potential. Overall, the findings suggests a strong role for pro-inflammatory cytokines in affecting cardiac function and inducing electrical remodelling, thus we hypothesised that high levels of pro-inflammatory cytokines can affect the electrical and subsequently the contractile properties of the heart. Thus, the aim of this project was to help establish the effects of the above mentioned cytokines on the electrical and contractile properties of cardiac myocytes while exploring the mechanisms by which these cytokines mediate their effect. Using cultured intact mouse neonatal ventricular cardiomyocytes which were treated chronically with various cytokines, at a pathophysiological concentration (30 pg/mL), the specific objective of this study was to measure the direct effect of chronic cytokine treatment on the L-type calcium current (ICaL), an important ionic current responsible for the plateau phase of the action potential and in the excitation contraction coupling (ECC) and the current l and subsequently, determine via which pathways cytokines are able to affect the calcium current. Patch-clamp experiments in the whole-cell voltage-clamp configuration were used to measure L-type calcium current and showed that ICaL was not affected by TNFα. Furthermore, no effect at a significantly higher concentration of TNFα (1 ng/mL) could be observed. In contrast, chronic treatment of cardiomyocytes with IL-1β depressed ICaL by up to 40 %. Furthermore, when combining TNFα with IL-1β, two cytokines often reported to act synergistically, no further reduction in ICaL current density compared to IL-1β treatment alone was observed, showing the specificity of IL-1β response. Expression studies using qPCR to quantify the mRNA of CaV1.2, the underlying alpha subunit channel which encodes for ICaL, were conducted in order to determine if the reduction in current is due to a cytokine mediated change in gene expression. We found that none of the cytokines significantly affected levels of CaV1.2 mRNA. A key component of the inflammatory response is the induction of oxidative stress. Indeed, when challenged with cytokines cardiomyocytes exhibited significant increases in ROS level. In an attempt to reverse the depression of ICaL in response to IL-1β, we treated myocytes concurrently with antioxidants and IL-1β. While we observed a significant decrease in intracellular ROS levels, antioxidant therapy failed to restore current density, indicating thus, that ROS produced in response to cytokines does not regulate ion channels. New preliminary data suggests a role for members of the protein kinase C family in regulating the properties of CaV1.2 in response to cytokines. Nonetheless, exploring this avenue will require substantial experimentation and will be the subject of future work. Overall our experiments will help provide a better understanding of the role of cytokines in regulating the electric and contractile properties of cardiomyocytes in the setting of inflammatory cardiomyopathies.