La LVNC est une cardiomyopathie rare, caractérisée par une hypertrabéculation et de profonds replis du ventricule gauche. A ce jour, nous ne savons toujours pas si la LVNC résulte d'un défaut se produisant durant le développement cardiaque et si sa gravité dépend du stade embryonnaire auquel l'arrêt de la compaction se produit. Notre objectif a été d'étudier l'évolution pathologique de la LVNC en caractérisant les défauts fonctionnels et en identifiant les mécanismes moléculaires dans des modèles de souris présentant un développement anormal des trabécules ventriculaires. Pour établir un modèle de LVNC, nous avons généré des souris KO conditionnel pour Nkx2.5 grâce au système Flox/loxP inductible par injection de tamoxifène qui active la recombinaison Cre. Nous avons ainsi supprimé l'allèle Nkx2.5 dans l'oreillette et les cardiomyocytes dérivant des trabécules. Nous avons choisi de sipprimé Nkx2.5 au stade embryonnaire E10 quand le trabécule s'accroît, au stade E14 quand il se compacte, ou juste après la naissance quand le cœur a terminé son processus de compaction. En résumé, nous avons réussi à générer différents modèles de LVNC, dans lesquelles nous avons pu étudier cette pathologie, en supprimant le facteur de transcription Nkx2.5 dans les oreillettes et les cardiomyocytes dérivés des trabécules. Nous avons également confirmé que la sévérité de la LVNC dépend du stade de développement du trabécule auquel le défaut se produit. Peu de publications décrivent à ce jour les mécanismes responsables de l'état inflammatoire observé dans la LVNC, nos résultats sont donc prometteurs pour de futures recherches dans cette voie. / LVNC is a rare cardiomyopathy, characterized by hypertrabeculation and deep trabecular recesses in the left ventricle. It is still unclear whether LVNC results from a defect occurring during cardiac development. One hypothesis to consider is that the severity of LVNC depends on which embryonic stage the arrest of myocardial compaction occurs. Our aim was to study the pathological evolution of LVNC by characterizing functional defects and identifying molecular mechanisms in mouse models with abnormal ventricular trabeculae development. To establish a LVNC mouse model, we generated specific Nkx2.5 conditional knockout mice to delete Nkx2.5 allele in atria and trabecular derived cardiomyocytes at embryonic stages when trabeculae arise (at around E10), or start to compact (at around E14), or at neonatal stages (after birth) when the heart is almost finish compaction step. After all, we were successful in generating several LVNC mouse models by the conditional deletion of Nkx2.5 transcription factor in atria and trabecular derived cardiomyocytes. These mouse models are suitable for studying LVNC pathology. We also confirmed the hypothesis that the severity of LVNC depends on stages when disturbances in the trabecular development occur. Hypertrabeculation, cardiac conduction defects, decreased ejection fraction, and existence of fibrosis are robustly observed following deletion at E10.5/11.5 meaning that the deletion at early stage of trabecular development causes the most severe pathological phenotype of LVNC. There had been just a few publications showing inflammation in LVNC heart, which could be a very good finding for future researches.

Die Linksventrikuläre Noncompaction des Myokards (LVNC) ist eine seltene primäre Herzmuskelerkrankung. Es wird angenommen, dass es sich um eine embryonale Entwicklungsstörung des Myokards handelt. Mutationen in dem X-chromosomalen Gen TAZ sind verantwortlich für Fälle von frühkindlicher LVNC während die genetische Ursache autosomal-dominant vererbter adulter LVNC weitgehend unbekannt ist. In dieser Arbeit wurde die genetische Ursache der LVNC in der Familie LVNC-105 untersucht. Weiterhin wurden in einem großen Kollektiv von LVNC-Indexpatienten Kandidatengenanalysen durchgeführt. Bei der Familie LVNC-105 zeigte die genomweite Kopplungsanalyse nur signifikant hohe 2-Punkt-LOD-Werte auf Chromosom 11p15. Der maximale 2-Punkt-LOD-Wert betrug 5,06 bei D11S902 und der Lokus konnte auf 3,2 Mb (4,9 cM) eingeengt werden. Unter den 40 Genen des Erkrankungslokus war das Kandidatengen CSRP3, das bereits für 2 andere Kardiomyopathien, die dilatative und die hypertrophe Kardiomyopathie (DCM und HCM), als Krankheitsgen beschrieben wurde. Die Sequenzierung des genomischen Bereichs von CSRP3 zeigte keine Mutation bei den betroffenen Familienmitgliedern. Auch die Analyse von weiteren, im Lokus enthaltenen Gene ergab keine Mutation in kodierenden Exons. Auch Untersuchungen auf Transkriptebene offenbarten keine genetische Veränderung. Bei der Sequenzierung der LVNC-Kandidatengene LDB3, LMNA, Nkx2.5 und\linebreak BMP10 bei 63 erwachsenen Indexpatienten mit isolierter LVNC wurde nur eine Mutation in LDB3 gefunden. Erstmals wurden auch 7 Gene, die für sarkomere Proteine kodieren und als Krankheitsgene für HCM und DCM bekannt sind, mittels DHPLC untersucht. Es wurden Mutationen in einem großen Anteil der LVNC-Indexpatienten (19%) in MYH7, ACTC, TPM1 und TNNT2 identifiziert. Klinische Untersuchungen zeigten bei 7 von 12 Patienten mit Mutationen das Vorliegen einer familiären LVNC. In 4 autosomal-dominanten LVNC-Familien kosegregierten die MYH7 Mutationen mit der Erkrankung. MYH7 war mit einem Anteil von 13% das häufigste Krankheitsgen. Die Mutationen in MYH7 lagen vorwiegend in der ATP-Bindungsstelle. LVNC gehört damit zum Spektrum der Kardiomyopathien, die durch Mutationen in sarkomeren Proteinen hervorgerufen werden können. / Left ventricular noncompaction of the myocardium (LVNC) constitutes a rare primary cardiomyopathy. The mechanistic basis is assumed to be an arrest in embryonic cardiac development. Mutations in the X-linked TAZ gene are responsible for cases of infantile LVNC whereas the genetic base of late-onset LVNC in most patients is still unresolved. The objectives of this dissertation were to investigate the genetic defect in family LVNC-105 with autosomal dominant inherited LVNC and to screen a large cohort of patients with isolated LVNC for mutations in candidate genes. In kindred LVNC-105 genome wide linkage analysis revealed significant two-point LOD scores only at chromosome 11p15. A peak 2-point LOD score of 5.06 was obtained with marker D11S902 and a critical interval of 3.2 Mb (4.9 cM) was determined. Among the 40 genes within the disease region one candidate gene was CSRP3, a disease gene for hypertrophic (HCM) and dilated (DCM) cardiomyopathy. Sequence analysis of the genomic CSRP3 region did not reveal mutations in affected family members. Also, analysis of the coding region of further candidate genes contained within the disease locus did not show mutations. Investigations of the genes on transcript level did not detect alterations. Candidate gene analysis of LDB3, LMNA, Nkx2.5 and BMP10 in 63 index patients with isolated LVNC only one mutation was detected in LDB3. For the first time 7 genes encoding sarcomere proteins, known as disease genes for HCM and DCM, were screened for mutations by DHPLC in LVNC patients. Mutations were found in a significant proportion of the cohort of LVNC index patients (19%) in MYH7, ACTC, TPM1 and TNNT2. Clinical evaluations demonstrated familial disease in 7 of 12 probands with sarcomere gene mutations. MYH7 mutations segregated with the disease in 4 autosomal dominant LVNC kindreds. MYH7 was identified as the most prevalent LVNC disease gene (13%) in this cohort. Modified residues in MYH7 were mainly located within the ATP binding site. In conclusion, LVNC belongs to the spectrum of cardiomyopathies originating in molecular defects of the sarcomere.

La coordination des battements cardiaques est assurée par la propagation rapide de l’activité électrique dans le système de conduction ventriculaire (SCV). Etudier la formation du SCV est crucial pour comprendre l’origine des troubles de conduction de l’adulte. Au cours de l’embryogénèse le SCV est issu des trabécules, des projections myocardiques à la surface interne des ventricules. Les trabécules subissent une compaction avant la naissance qui est nécessaire à la maturation du myocarde. Des défauts au cours des étapes embryonnaires seraient en cause dans l’apparition d’une cardiomyopathie rare nommée Non-Compaction du Ventricule Gauche (LVNC). LVNC et troubles de conduction observés chez des patients et des souris mutantes sont associés au gène NKX2-5, qui code pour un facteur de transcription clé pour le développement du cœur.Mon premier objectif de thèse consiste à étudier le rôle de Nkx2-5 dans l’origine et l’évolution pathologique de la LVNC. Mon second objectif consiste à définir le rôle de Nkx2-5 au cours du développement trabéculaire et de la formation du SCV afin de comprendre l’origine de l’hypoplasie du SCV chez les souris Nkx2-5 hétérozygotes.Des systèmes génétiques complexes ont été utilisés pour induire la délétion de Nkx2-5 dans les trabécules à plusieurs étapes du développement et suivre le destin des trabécules afin d’établir la fenêtre de ségrégation du lignage conducteur. L’ensemble de mes résultats ont permis d’identifier les étapes clés du développement du SCV et un rôle majeur de Nkx2-5 afin de mieux appréhender les troubles de conduction. Enfin mes résultats ont mis en évidence une nouvelle cible potentielle pour des perspectives thérapeutiques. / The rapid propagation of electrical activity through the ventricular conduction system (VCS) controls the spatiotemporal contraction of the ventricles. A better understanding of VCS development is crucial to comprehend the etiology of conduction disturbances observed in adults. During embryogenesis, the VCS originates from ventricular trabeculae that are myocardial protrusions in the lumen of the ventricles. Before birth, trabeculae undergo a compaction step required for maturation of the myocardial wall. Impairment of these developmental steps can lead to the apparition of a rare cardiomyopathy referred as Left Ventricular Non-Compaction (LVNC). LVNC and conduction defects have been observed in patients and mutant mice carrying mutations in NKX2-5, encoding a key transcriptional regulator of heart development.The first objective of my thesis is to decipher the involvement of Nkx2-5 in the origin and pathological evolution of the LVNC. The second objective is to decipher the temporal requirement of Nkx2-5 during trabecular morphogenesis and VCS development and to understand the origin of the VCS hypoplasia observed in Nkx2-5 heterozygous mice. Complex genetic technics were used to induce the deletion of Nkx2-5 in ventricular trabeculae at different developmental time points and to trace the fate of trabeculae and establish the temporal window of the conductive lineage segregation during development.Altogether, my results identify key steps in the VCS development, demonstrate a crucial role of Nkx2-5 and contribute to improve understanding of conduction defects. Interestingly, my results potentially identify new target cells for therapeutic intervention.

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