Dans le cadre du développement d’une stratégie clinique de diminution de l’invasivité de l’acte de Chirurgie cardiaque, axée à la fois sur la réduction du traumatisme de la paroi thoracique, de l’ischémie myocardique peropératoire, et de l’agressivité de la CEC, une étude prospective randomisée a été réalisée pour comparer l’impact sur le métabolisme myocardique en peropératoire de l’utilisation de la cardioplégie cristalloïde Custodiol® versus la solution de cardioplégie de St Thomas au cours de la chirurgie coronarienne. L’objectif de cette étude est de comparer les modifications periopératoire de la concentration dans l’espace interstitiel de lactate, pyruvate, glycérol et glucose dans les deux groupes de cardioplégie et ceci depuis le déclampage jusqu'à 24h en post-opératoire. Matériels et méthodes. Vingt-huit patients ont pu être inclus dans l’étude. Le monitorage a été pratiqué avec la technique de microdialyse (cathéter CMA 70, Analyseur CMA 600, CMA Microdialysis,Sweden), avec une mesure toutes les 10 minutes pendant le temps du clampage et la première heure post déclampage, puis toutes les heures, des concentrations interstitielles des métabolites. Les concentrations plasmatiques des troponines à la sortie du bloc opératoire et à H +12 ont été également évaluées dans les deux groupes. Résultats : Des 28 patients inclus et randomisés, 22 ont pu bénéficier d’un monitorage complet (12 pour le groupe Custodiol® et 10 pour le groupe St Thomas). Six ont été exclus pour des raisons techniques (1 arrachement, 3 plicatures, 1 chute du cathéter et 1 dysfonctionnement de l’analyseur). Une analyse comparative entre les patients inclus et exclus de l’étude ne montre pas de différences significatives pour les facteurs de risque cardiovasculaires, la FEVG, l’âge, le genre. Les valeurs moyennes des concentrations +/- écart type de lactate, pyruvate, glucose et glycérol au déclampage (T0,) sont les suivants : groupe Custodiol® : 2.77+/-1.81 mmol l-1 ; 13.74+/-20.87 μmol l-1 ; 0.46+/-0.84 mmol l-1 ; 196.99+/-122.22 mmol l-1 ; groupe St Thomas : 0.89+/-0.64 mmol l-1 ; 6.49+/-9.10 μmol l-1 ; 0.19+/-0.18 mmol l-1 ; 73.17+/-72.11 mmol l-1. Les temps de CEC et de clampage ont été respectivement dans le groupe Custodiol® de : 94.2+/-14 min et 59.8+/-15 min, et, dans le groupe St Thomas de 82.6+/-15.9 min et 55.8+/-16.29 et min (p=ns). Les concentrations post-opératoires en troponine T (sortie de bloc et H+12) ont été respectivement de 2.8+/-1.8 et 7.4+/-5.3 μmol/L pour le groupe Custodiol® et de 3.3+/-4.0 et 5.0+/-3.6 μmol/L (p=ns) pour le groupe Saint Thomas. Aucun évènement clinique ou électrocardiographique n’a eu lieu en post opératoire dans les deux groupes. Conclusion. Le monitorage de l’état redox myocardique interstitiel a été possible dans les deux groupes de façon sûre et efficace et a permis de déceler des variations des concentrations en métabolites dans les deux groupes en l’absence d’évènements cliniques. Les résultats de ces analyses retrouvent, au déclampage, des concentrations significativement plus hautes de lactate et glycérol dans le groupe Custodiol®. Ces différences s’effacent rapidement pendant la phase de reperfusion avec une tendance (non significative) à une concentration de lactates plus basse dans le groupe de patients du groupe Custodiol®. Des études multicentriques ciblées sur des clampages longs supérieurs à 90 min nous semblent nécessaires pour définir si une différence à la fois métabolique et clinique peut exister entre les différentes solutions de protection cardiaque / In our unit, the challenge is to develop a clinical strategy of reduction of the invasiveness of the “On pump procedure” of cardiac surgery: that means a reduction of the chest wall trauma, of the cross clamping perioperative myocardial ischemia, and of the invasiveness of the extra-corporeal circulation. In this background, we organized a randomized perspective study in order to assess the impact of the perioperative myocardial redox metabolism during the on pump coronary surgery protected with Custodiol® versus St Thomas crystalloid cardioplegias. Objectives: To assess the presence and the severity of the perioperative myocardial ischemia in the Custodiol® versus St Thomas group, defined as the interstitial myocardial concentrations of lactate, pyruvate, glycerol and glucose, at the time of the removal of the aortic clamp. Materials and methods : Twenty height patients could be enrolled in the study and were randomized in the Custodiol® and in the St-Thomas group. Monitoring was assessed with the technique of the cardiac microdialysis (CMA 70 probe, CMA 600 analyzer, CMA Microdialysis, Sweden), by dosing every ten minutes during the aortic cross clamping period and every hour out of the operating room, up to 24 hours, the interstitial myocardial concentrations of Lactate, pyruvate, glycerol and glucose. The Lactate/pyruvate ratio and glucose/lactate ratios and 12 hours post-operative troponin plasmatic concentrations were also assessed. Statistical analysis comparing the Custodiol® versus ST Thomas group were performed via a t-test. Results: Out of the 28 enrolled patients, twenty-two (12 of the Custodiol® group and 10 of the St Thomas group) could be successfully monitored with the microdialysis technique. Six were excluded because of technical reasons (one intempestive ablation, 3 iatrogenic plication of the tube, 1 felled out of the table, one due to a dysfunction of the analyzer). The comparative analysis between included and excluded patients did not prove any statistical result in terms of cardiovascular risk factors, EF, age and gender. At declamping time (T0), mean values of concentrations of lactate, pyruvate, glucose and glycerol were the following: Custodiol® group: 2.77+-1.81 mmol l-1;13.74+-20.87 μmol l-1;0.46+-0. mmol l-1;196.99+-122.22 mmol l-1 ; St Thomas : 0.89+-0.64 mmol l-1 ; 6.49+-9.10 μmol l-1; 0.19+-0.18 mmol l-1; 73.17+-72.11 mmol l-1. Cross clamping and CPB times were respectively 94.2+/-14 et 59.8+/-15 min (Custodiol®), and 82.6+/-15.9 et 55.8+/-16.29 et minutes (St-Thomas) (p=ns) . Post operative plasmatic levels of Troponin (arrival in the ICU and 12 H+12) were respectively de 2.8+/-1.8 and 7.4+/-5.3 (pour le groupe Custodiol®) et de 3.3+/-4.0 et 5.0+/-3.6 μmol/L (Saint Thomas) (ns). Conclusion: Monitoring of the interstitial myocardial redox state was safely possible in both groups and allowed to assess metabolic different findings in the two cardioprotective methods that were not enhanced by perioperative clinical ischemic events. Microdialysis assessed, at the time of aorta declamping, significantly higher concentrations of lactate and Glycerol in the Custodiol® group. That difference regressed during the reperfusion phase with a tendency for a lower lactate level in the Custodiol® group. Multicentric studies focused on cross clamping time longer than 90 minutes seem necessary to enhance metabolic interstitial and clinical superiority between cardioprotective solutions

Le foie et le poumon sont deux organes intimement liés et les atteintes pulmonaires sont fréquentes dans les pathologies hépatiques. En transplantation hépatique, les atteintes pulmonaires, les complications et la morbi-mortalité qu’elles engendrent, peuvent être en lien avec la pathologie hépatique du receveur mais aussi avec le donneur via le greffon, sa qualité et sa préservation. L’objectif de cette thèse était d’étudier deux aspects de cette interaction : 1- l’impact de l’insuffisance respiratoire aigüe (définie par le recours à la ventilation mécanique) sur le devenir post-transplantation ii) les conséquences des phénomènes d’ischémie-reperfusion du greffon hépatique sur les paramètres cardio-pulmonaires du receveur.Dans le premier travail, nous avons étudié, sur une cohorte de patients transplantés hépatiques à l’Hopital Henri Mondor (n=350 patients), le devenir post-opératoire en fonction de la présence ou non d’une ou plusieurs défaillances d’organe (neurologique, respiratoire, rénale, hémodynamique, hépatique et de la coagulation). Les patients avec au moins une défaillance d’organe ont une diminution significative de la survie post-LT à 90 jours (79% contre 96%) et 1 an (70% contre 91%) comparés aux patients cirrhotiques sans défaillance. Dans un deuxième travail issu de la même cohorte, nous développons un modèle permettant de prédire la mortalité à court terme et composé de 6 facteurs dont l’existence d’une défaillance d’organe. Le 3e travail, avec un effectif plus important (cohorte de l’Agence de la Biomédecine, PHRC « Optimatch »), a cherché à confirmer nos premiers résultats et à étudier le poids de chacune des défaillances d’organe et en particulier de la défaillance pulmonaire. Non seulement la présence d’une défaillance mais le nombre de défaillances au moment de la TH influence négativement le devenir à 3 mois des transplantés hépatiques. De plus, les défaillances pulmonaire et rénale sont des facteurs de risque indépendant de mortalité à 3 mois post-transplantation. Ces travaux montrent aussi que l’influence de ces défaillances d’organe peut être modulée en fonction du type de greffon, i.e. des critères du donneur.En plus de la qualité du greffon hépatique, la conservation de celui-ci a un impact sur la fonction du greffon et sur les paramètres cardio-pulmonaires chez le receveur. En effet dans un modèle de transplantation hépatique chez le gros animal (cochon), nous avons montré que les lésions d’ischémie/reperfusion du greffon engendrées entre le prélèvement et l’implantation ont des conséquences sur la fonction du greffon, le myocarde et le poumon. Ces lésions sont modulables selon la technique de préservation, notamment via l’utilisation de machine de perfusion.Ces travaux démontrent qu’au cours de la transplantation hépatique l’atteinte du parenchyme pulmonaire a un rôle clinique majeur chez le receveur et est médiée en partie par des phénomènes d’ischémie-reperfusion du greffon potentiellement modifiables par des améliorations des pratiques médicales. / Liver and lung are two closely related organs. In liver transplantation, lung damage, complications, morbidity and mortality can be related to the liver disease of the recipient but also to the donor via the graft, its quality and its preservation. The aim of this manuscript was to study two aspects of these interactions: 1- the impact of acute respiratory failure (defined by the use of mechanical ventilation) on the post-transplantation outcome ii) the consequences of the ischemia-reperfusion injury of the graft on cardiopulmonary parameters in the recipient.In the first study, we investigated the impact of one or more organ failure (cerebral, lungs, kidney, circulation, hepatic and coagulation) on the 90-day mortality post LT. Patients with at least one organ failure had a significant decrease in post LT survival at 90-day (79% versus 96%) and 1 year (70% versus 91%) compared with cirrhotic patients without failure. In a second study, from the same cohort, we developed a model to predict short-term mortality. This model is composed of 6 factors including the existence of organ failure. In the third study, with a largest cohort (Agence de Biomedicine, PHRC “Optimatch”), we have confirmed these first results and we observe that the number at the LT influences the outcome. Decision tree-modeling identified 6 subgroups further classified in 4 increasing risk classes, highlighting the prognostic importance of respiratory failure and renal failure at the LT as well as complex interactions between donor and recipient features.In addition to the quality of the graft, its preservation has an impact on the graft function and on the cardiopulmonary parameters in the recipient. Indeed, in a model of LT in the large animal (pig) we show that the ischemia / reperfusion injuries, generated between the sampling and the implantation, have consequences on graft function, myocardium and lung. These lesions could be subdued according to the preservation technique.These studies demonstrate that during LT the recipient's pulmonary complications and its morbidity are related to the recipient’s pre-existing hepatic disease and to the donor via the graft through ischemia-reperfusion phenomena of the graft.

Notre équipe s’intéresse à la relation structure-fonction d’une protéine, l’antithrombine (AT), un inhibiteur physiologique de la coagulation, en vue d’un développement thérapeutique. Cette protéine anticoagulante, capable de lier un motif pentasaccharidique sur les dérivés hépariniques, possède en outre, à fortes concentrations (500%), des propriétés anti-inflammatoires médiées par sa liaison aux héparan-sulfates cellulaires. Ce profil a mené à l’évaluation de l’AT dans des situations associant un emballement de la coagulation et de l’inflammation, comme c’est le cas au cours du sepsis sévère et d’autres situations d’ischémie-reperfusion (I/R). Cependant, les fortes concentrations utilisées dans les études précliniques nécessiteraient d’administrer des doses d’AT incompatibles avec le profil de sécurité de cette protéine anticoagulante.Dans ce contexte, nous avons, au cours de ce travail, caractérisé un variant d’AT (AT-N135Q-Pro394) dépourvu d’activité anticoagulante et doué d’une affinité augmentée pour l’héparine. Ce variant est capable de piéger des dérivés hépariniques et apparait comme un candidat idéal pour une utilisation comme antidote en cas de surdosage en héparine non fractionnée (HNF), héparines de bas poids moléculaire (HBPM) ou fondaparinux. Par ailleurs, ce variant pourrait être utilisé à des doses cytoprotectrices, sans risque hémorragique.Afin de tester cette dernière hypothèse, nous avons développé un modèle d’I/R rénale chez la souris, qui s’accompagne d’une augmentation significative de marqueurs de dysfonction rénale (Urée, Créatinine, Kim-1) et de l’inflammation (expression tissulaire de cxcl-1, il-6). L’AT avait déjà été montrée protectrice (Mizutani et al, Blood 2003) dans un modèle murin comparable. De façon surprenante, nous n’avons observé aucun des effets protecteurs décrits, ni sur l’inflammation ni sur la fonction rénale, et que ce soit avec de l’AT plasmatique, de l’AT recombinante ou encore avec un mélange équimolaire d’AT latente et native. Ce même modèle nous a pourtant permis de mettre en évidence les effets nephroprotecteurs et anti-inflammatoires d’une autre protéine anticoagulante, la protéine C activée. Ces résultats décevants font écho à la rétractation pour fraude de l’article de Mizutani et al. en 2013. Le travail approfondi que nous avons mené nous permet de clarifier la littérature et d’affirmer que l’AT, d’origine plasmatique ou recombinante, ne possèdent pas d’effet protecteur dans l’I/R rénale chez la souris. Dans ces conditions, le variant AT-N135Q-Pro394 n’a pas été testé.Concernant la seconde indication, l’AT-N135Q-Pro394 avait déjà été évaluée in vivo comme antidote aux dérivés hépariniques, HNF, HBPM et fondaparinux, avec d’excellents résultats. Néanmoins, cet effet antidote a été exploré spécifiquement par mesure de l’activité anti-facteur Xa alors que l’AT inhibe plusieurs enzymes de la cascade de coagulation tel que les facteurs VIIa, IXa et IIa. Nous avons donc exploré cet effet antidote dans un test plus global de la coagulation, le test de génération de thrombine (TGT) pour pouvoir le comparer aux autres stratégies non spécifiques utilisées pour antagoniser les dérivés hépariniques (facteur VII activé recombinant, concentré de complexes prothrombiques activés ou protamine). De façon intéressante, dans un plasma mimant un surdosage, notre variant présente un effet antidote supérieur aux agents hémostatiques et au sulfate de protamine vis-à-vis du fondaparinux et des HBPMs, respectivement, et équivalent au sulfate de protamine vis-à-vis de l’HNF. Enfin, dans du plasma en l’absence d’anticoagulant, l’AT-N135Q-Pro394 ne montre aucun effet sur la génération de thrombine contrairement aux agents hémostatiques et au sulfate de protamine qui, ajoutés seuls dans du plasma, modifient significativement le profil des TGT / Our team topic focuses on the structural-function relationship of a natural anticoagulant, antithrombin (AT), in order to develop potential therapeutic agents. AT inhibits several serine proteases of the coagulation cascade and its inhibitory activity is increased when AT binds to a pentasaccharidic motif contained within in the heparin derivatives. At high concentrations (500%), AT also exerts anti-inflammatory and cytoprotective properties through its binding to heparan sulfate proteoglycans, making it a good candidate for supportive therapy in clinical settings associating inflammation and coagulation activation. Indeed, AT has already been evaluated in vivo in various models of ischemia-reperfusion injury (IRI) and AT even reached a large-scale clinical trial in severe sepsis. However, the high concentrations of AT that are needed to exert anti-inflammatory properties are inconsistent with the safety profile of this anticoagulant protein.In this context we have further characterized an AT variant (AT-N135Q-Pro394) with increased affinity to heparin but devoid of anticoagulant activity. Indeed, this variant was described to be able to trap heparin derivatives and our work was to pursue the characterization of this variant as an antidote toward heparin derivatives in clinical situations of overdosing. In addition, this AT variant binds to heparan sulfate proteoglycans with higher affinity, as compared to native AT, and appears as a promising cytoprotective agent whose administration would not be associated with any bleeding risk.To test the latter hypothesis, we developed a murine model of renal IRI in which the renal function was severely impaired, as attested by increased kidney injury markers (urea, creatinine, kim-1) and local kidney inflammation (renal gene expression of il-6 and cxcl-1). Indeed, in 2003, Mizutani et al. reported a protective effect of AT in a similar murine model of renal IRI. Surprisingly, we observed none of the described protective effects, neither on inflammation nor renal function, with plasma AT, recombinant AT and an equimolar mixture of native and latent AT. Nevertheless, the same model enabled us to highlight the nephroprotective and anti-inflammatory properties of another anticoagulant protein, activated protein C (APC), as previously reported. These disappointing results coincided with the withdrawal in 2013 of the study of Mizutani et al., and our work allowed us to clarify the literature and to claim that neither recombinant nor plasma-derived native nor latent forms of AT exhibit a protective effect in renal IRI in mice. Under these conditions, AT-N135Q-Pro394 variant has not been tested in our model.AT-N135Q-Pro394 has also been previously shown to efficiently neutralise the anticoagulant activity of heparin derivatives, including unfractionated heparin (UFH), low molecular weight heparins (LMWH) and fondaparinux in vivo. Nevertheless, this reversal effect was only explored by anti-factor Xa assays whereas AT inhibits a number of coagulation proteases, including factors VIIa, IXa and IIa. Therefore, we explored AT-N135Q-Pro394 variant in a more global coagulation assay, the thrombin-generation assay (TGA), in order to compare its activity with non-specific reversal agents used toward heparin derivative overdose (recombinant-activated factor VII, activated prothrombin-complex concentrate or protamine). Interestingly, in plasma mimicking an overdose, our variant demonstrated greater reversal efficiency as compared to hemostatic agents and protamine sulfate toward fondaparinux and LMWH, respectively, and was as efficient as protamine sulfate toward UFH. Finally, when added to native plasma (in the absence of heparin derivative), AT-N135Q-Pro394 showed no effect on thrombin generation unlike hemostatics and protamine sulfate that all significantly affect the TGA profile

Many animal models have been established for the study of myocardial remodeling and heart failure due to its status as the number one cause of mortality worldwide. In humans, a pathologic occlusion forms in a coronary artery and reperfusion of that occluded artery is considered essential to maintain viability of the myocardium at risk. Although essential for myocardial recovery, reperfusion of the ischemic myocardium creates its own tissue injury. The physiologic response and healing of an ischemia/reperfusion injury is different from a chronic occlusion injury. Myocardial ischemia/reperfusion injury is gaining recognition as a clinically relevant model for myocardial infarction studies. For this reason, parallel animal models of ischemia/reperfusion are vital in advancing the knowledge base regarding myocardial injury. Typically, ischemia of the mouse heart after left anterior descending (LAD) coronary artery occlusion is confirmed by visible pallor of the myocardium below the occlusion (ligature). However, this offers only a subjective way of confirming correct or consistent ligature placement, as there are multiple major arteries that could cause pallor in different myocardial regions. A method of recording electrocardiographic changes to assess correct ligature placement and resultant ischemia as well as reperfusion, to supplement observed myocardial pallor, would help yield consistent infarct sizes in mouse models. In turn, this would help decrease the number of mice used. Additionally, electrocardiographic changes can continue to be recorded non-invasively in a time-dependent fashion after the surgery. This article will demonstrate a method of electrocardiographically confirming myocardial ischemia and reperfusion in real time.

Les phénomènes d’ischémie-reperfusion sont rencontrés dans plusieurs situations physiopathologiques. Le seul traitement de l’ischémie repose sur une restauration précoce du flux sanguin. Paradoxalement, la reperfusion génère des lésions supplémentaires, appelées « lésions de reperfusion », dont la mitochondrie est un acteur majeur via l’ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondrial (mPTP). L’ouverture du mPTP est principalement modulée par la cyclophiline D (CypD), une protéine de la matrice mitochondriale, dont l’inhibition pharmacologique par la cyclosporine A (CsA) permet de limiter l’ouverture du pore. Cette inhibition, obtenue in vitro et in vivo, permet de réduire les lésions de reperfusion. Néanmoins, de récents essais cliniques n’ont pas permis de confirmer ce bénéfice dans le cadre de l’infarctus du myocarde, soulignant la nécessité de développer de nouveaux inhibiteurs du mPTP. Dans ce travail, nous avons étudié l’effet de nouveaux ligands de la CypD sur l’ouverture du mPTP. Ces petites molécules innovantes, de structure radicalement différente de la CsA inhibent l’ouverture du mPTP de mitochondries isolées et le dérivé le plus actif, le C31, permet une inhibition plus efficace du mPTP que la CsA. Le C31 inhibe également le mPTP au niveau cellulaire, dans des hépatocytes primaires et dans des cardiomyocytes isolés. In vivo, le C31 atteint les mitochondries hépatiques et protège le foie dans un modèle d’ischémie-reperfusion hépatique. Cependant, la stabilité métabolique du C31 ne lui permet pas d’atteindre le cœur. La poursuite du développement de ces inhibiteurs pourrait aboutir à de nouveaux candidats pour protéger les organes des lésions de reperfusion. / Ischemia-reperfusion can occur in various pathophysiological situations such as myocardial infarction or organ transplantation. The only available treatment of ischemia relies on a timely reperfusion which paradoxically causes additional damage, so-called « reperfusion injury ». Mitochondria play a central role in this phenomenon through the opening of the mitochondrial permeability transition pore (mPTP) which extends cell death. mPTP opening is modulated by the matrix protein cyclophilin D (CypD). CypD inhibition by cyclosporin A (CsA), the most described CypD inhibitor, limits reperfusion injury in vivo. Nevertheless, recent clinical trials failed to recapitulate such protection in the context of myocardial infarction, emphasizing the urge to develop new mPTP inhibitors. Here, we investigated the effects of new CypD ligands on mPTP opening. We demonstrated that these small molecules unrelated to CsA are potent mPTP inhibitors and that the most active compound, C31, exhibited stronger mPTP-inhibiting properties as compared to CsA. C31 also inhibited mPTP opening in primary hepatocytes and isolated cardiomyocytes. In vivo, C31 reaches liver mitochondria and protects mitochondrial function in a hepatic ischemia-reperfusion model. Nevertheless, C31 metabolic stability hampers cardiac uptake of the compound. Further development of these new inhibitors might lead to interesting candidates to protect organs against ischemia-reperfusion injury.

This study investigated if exogenous adenosine (ADO) improves recovery of cardiac function during repetfusion (RPF) after global ischemia (ISC), and if lidocaine is required for. ADO-mediated cardioprotection during reperfusion. Isolated rabbit hearts, retrogradely perfused with erythrocyte-enriched Krebs-Henseleit buffer at constant left ventricular (LV) volume and physiologic flow rates, were subjected to 20 min. of global no-flow ischemia, and reperfused at the same rate as before ischemia. Hearts received one of the following treatments: 1) control (CON; no drug treatment), 2) adenosine (ADO; 200J.1M before and after ISC), or 3) adenosine+lidocaine (NL; 200 JlM ADO before and after ISC, 1 J.Lg/ml/min LIDO during first 20 min. of RPF). Myocardial function (e.g., using developed LV pressure, DP) declined as expected during no-flow ischemia and gradually returned during reperfusion. Functional recovery in ADO and NL groups were significantly improved from CON during early RPF (p<0.05 at 2 min RPF), but not at later RPF times(> 10 min). Differences did not exist between ADO and NL groups at any RPF time except at 10 min. RPF. Additionally, myocardial ATP content was measured before ischemia, after ischemia, and after 10 and 30 min of reperfusion. ATP content decreased significantly during ischemia; ADO hearts showed a increased repletion (85% of pre-ischemia level) of ATP at 30 min. of reperfusionas compared to CON (60%). These data suggest that ADO alone improves cardiac functional recovery during early repetfusion; LIDO does not appear to be required for ADO-mediated cardioprotection. ADO and LIDO do not improve cardiac function, however, ADO appears to improve myocardial ATP repletion at later RPF times in this blood-perfused rabbit model of global myocardial ISC/RPF.

Nos travaux de recherche menés dans l'ischémie cérébrale néonatale ont évalué l'effet de la Ciclosporine A sur la réduction du volume lésionnel, mais aussi sur le fonctionnement du métabolisme mitochondrial. Nous avons également étudié l'effet du postconditionnement ischémique et les conséquences hémodynamiques de la reperfusion. Le pore de perméabilité membranaire mPTP s'ouvre au cours de l'ischémie néonatale. La CsA, inhibiteur de la Cyclophiline D freine l'ouverture du pore mPTP, améliore la capacité de recapture du calcium par la mitochondrie, la respiration mitochondriale, et limite les effets inflammatoires de l'ischémie. Néanmoins, la CsA ne réduit pas le volume des lésions cérébrales. Nous avons pu montrer que la Cyclophiline D et le pore mPTP étaient bien deux acteurs majeurs dans la constitution des lésions induites par la reperfusion dans l'ischémie cérébrale focale néonatale. Le postconditionnement ischémique ne permet pas de réduire les volumes des lésions. Nous avons montré que la reperfusion chez le jeune était progressive et lente, sans hyperhémie comme chez l'adulte. Cette cinétique de reperfusion est identique dans les deux hémisphères, tant pour la perfusion tissulaire corticale que pour la perfusion des régions cérébrales profondes. La vasoconstriction cérébrale chez le jeune traduit le recrutement précoce de la circulation collatérale mais aussi les dysfonctionnements de la microcirculation cérébrale. Au final, ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques spécifiques au profil particulier de la reperfusion dans le cerveau immature

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2015. / ENGLISH ABSTRACT: Diabetes is considered a major threat to human health in both developed and developing nations. Cardiovascular disease which is common in diabetic patients has increased the overall disease affliction. Moreover, stress-induced hyperglycemia has led to increased mortality and morbidity in patients with an acute myocardial infarction (MI), whether the patient has diabetes or not. In addition, acute MI might stem from stress-induced hyperglycemia capability to increase inflammation and oxidative stress resulting in a worse functional cardiac outcome. Hyperglycemia-induced oxidative stress can similarly result in the formation of miss folded or damaged proteins that may be eliminated by the ubiquitin-proteasome system (UPS). Futhermore, hyperglycemia-induced oxidative stress can also result in dysregulation of the UPS that removes these misfolded proteins. Additionally, an increasing body of evidence implicates UPS dysfunction in cardiac diseases and hyperglycemia which has been associated with increased inflammation and blunted cardiac function in response to ischemia-reperfusion. Literature however is blurred whether a reduction or a rise in the UPS is damaging with hyperglycemia and in response to ischemia-reperfusion. In light of this, we hypothesized that UPS inhibitors such as Z-Leu-Leu-Leu-al (MG-132) and lactacystin, protects the rat heart against ischemia-reperfusion under hyperglycemic perfusion conditions. Isolated rat hearts were perfused ex vivo with Krebs-Henseleit buffer containing 33 mM glucose vs. controls (11 mM glucose) for 60 min, followed by 20 min global ischemia and 60 minutes reperfusion ± PI treatment (MG-132 and lactacystin), anti-inflammatory (Ibuprofen) and anti-oxidant (NAC). Infarct size was determined using Evans Blue dye and 1% 2,3,5-triphenyl tetrazolium chloride (TTC) staining with 20 minutes regional ischemia and 2 hours reperfusion ± PI’s treatments. Tissues were collected at the end of the global ischemia experiments and analyzed for UPS activity, oxidative stress, apoptosis and inflammation. Our data expressed a reduced cardiac contractile function in response to ischemia and reperfusion under hyperglycemic conditions as well as an increase in UPS activity. PI treatment resulted in cardio-protection for ex vivo rat heart model exposed to ischemia and reperfusion under hyperglycemic conditions as well as ibuprofen and NAC. In parallel lactacystin treatment significantly decreased myocardial oxidative stress, apoptosis, and inflammation which provided cardio-protection in response to ischemia and reperfusion under hyperglycemic conditions This study shows that acute hyperglycemia elicits myocardial oxidative stress, apoptosis and inflammation that in time results in an increase in contractile dysfunction following ischemia and reperfusion. However, we found that PI treatment with both MG-132 and lactacystin blunted high glucose-induced damaging effects which resulted in a robust cardio-protection in response to ischemia and reperfusion under hyperglycemic conditions, by reducing oxidative stress, decreasing apoptosis and limiting inflammation. A parallel outcome was observed at baseline although the underlying mechanisms driving this process still need to be clarified. Our findings indicate that the UPS may be a unique therapeutic target to treat ischemic heart disease in diabetic patients, and non-diabetic individuals that present with stress-induced hyperglycemia. In summary, this thesis established that PIs act as a novel cardio-protective intervention to treat acute hyperglycemia with associated cardiovascular complications. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Diabeties word beskou as ‘n baie groot problem vir menslieke gesondhied vir biede die ontwikkel en onontwikkelende lande. Kardiovaskulêre siekte wat normaal met diabetiese pasiente geassoseerd word veroorsaak ‘n toeneemende druk, wat hierdie siekte laat toeneem. Verder meer vergroot stresgeïnduseerde hiperglukemie die mortaliteit van pasiente met of sonder diabeties wat akute miokardiale infarksie onder lede het. Akute miokardiale infarksie kan ook ontstaan van stresgeïnduseerde hiperglukemie se bekwaamheid om meer inflamasie en oksidante stress te veroorsaak wat in ‘n meer swakker funksionele kardiale toestand. Hiperglukemiegeïnduseerde oksidatiewe stres ook tot wanregulering van die ubikwitien-proteosoomsisteem (UPS) wat wangevoude protïene verwyder, aanleiding gee. Kontrasterende data bestaan van verhoogde/verlaagde UPS aktiwietiet, sowel as met hiperglukemie en/of in reaksie tot isgemie-reperfussie. As gewolg hiervan,, hipotetiseer ons dat Z-Leu-Leu-Leu-al (MG-132) and lactacystin as ‘n nuwe kardiobeskermingsmiddel kan optree deur miokardiale oksidatiewe stress, inflamasie en UPS aktiwiteit te verlaag in reaksie op isgemie-reperfussie tydens akute hiperglukemiese toestande kan verlaag. Geïsoleerde rotharte is ex vivo met Krebs-Henseleit buffer, wat, 33 mM glukose vs. kontrole (11 mM glukose) bevat, vir 60 min geperfuseer, daarna is dit deur 20 min globale isgemie gevolg en 60 min reperfussie ± PI behandeling (MG-132 and lactacystin), antiflammatoriese behandeling (Ibuprofen) en antioxidant behandeling (NAC). Infarkgrootte is bepaal deur Evans bou kleursel en 1% 2. 3-5 tripfeniel tetrazoloimcholierd (TTC) kleuring met 20 minute regionale ischemie, en 2 uur reprefussie ± PI’s behandeling. Weefsels is aan die einde van die globale isgemie eksperimente versamel, en vir oksidatewe stres, apoptose en inflammasie ontleed. Ons data toon aan dat kardiale kontraktiele funksie in reaksie op isgemie-reperfussie onder hiperglukemiese toestande verlaag het asook ‘n toename in UPS aktiwitiet veroorsaak. PI behandeling het gelei tot kardiale beskerming vir ex vivo rotharte wat aan isgemie-reperfussie onder hiperglukemiese toestande blootgestel was sowel as ibuprofen en NAC. Parallel hiermee het lactacystin oksidatiewe stres, apoptose, inflmasie, en UPS aktiwiteit na isgemie-reperfussie, verlaag in reaksie isgemie-reperfussie onder hiperglukemiese toestande. Hierdie studie het bevind dat akute hiperglukemie, miokardiale oksidatiewe stres lei tot oksidante stress, apoptose, en inflamasie na kontraktiele wanfunksionering na isgemie-reperfussie lei. Ons het bevind dat beide MG-132 en lactacystin behandeling, hoë glukose-geïnduseerde skadelike effekte onderdruk, en kardiale-beskerming in reaksie op isgemie-reperfussie onder hiperglukemiese toestande ondervind was deur oksidante stress, apoptose, en inflamasie te verlaag. ‘n Soorgelyke effek is tydens die basislyn waargeneem, alhoewel die onderliggende meganisme wat hierdie proses meer ondersoek instel. Ons bevinding dei dat die UPS ‘n nuwe behandeling teiken kan word in sgemie-geïnduseerde reperfussie onder aktute en chroniese hoë glukose toestande. In opsomming, het die tesis belowend bevindinge gevind wat ‘n nuwe terapeutiese intervensie vir die behandeling van akute hiperglukemie met geassosieërde kardiovaskulêre komplikasies gebruik kan word.

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OBJECTIVES The aim of this study was to test the hypothesis that hypothermia and early reperfusion are synergistic for limiting infarct size when an acutely occluded coronary is associated with cardiac arrest. BACKGROUND Cohort studies have shown that 1 in 4 post-cardiac arrest patients without ST-segment elevation has an acutely occluded coronary artery. However, many interventional cardiologists remain unconvinced that immediate coronary angiography is needed in these patients. METHODS Thirty-two swine (mean weight 35 +/- 5 kg) were randomly assigned to 1 of the following 4 treatment groups: group A, hypothermia and reperfusion; group B, hypothermia and no reperfusion; group C, no hypothermia and reperfusion; and group D, no hypothermia and no reperfusion. The left anterior descending coronary artery was occluded with an intracoronary balloon, and ventricular fibrillation was electrically induced. Cardiopulmonary resuscitation was begun after 4 min of cardiac arrest. Defibrillation was attempted after 2 min of cardiopulmonary resuscitation. Resuscitated animals randomized to hypothermia were rapidly cooled to 34 degrees C, whereas those randomized to reperfusion had such after 45 min of left anterior descending coronary artery occlusion. RESULTS At 4 h, myocardial infarct size was calculated. Group A had the smallest infarct size at 16.1 +/- 19.6% (p < 0.05). Group C had an intermediate infarct size at 29.5 +/- 20.2%, whereas groups B and D had the largest infarct sizes at 41.5 +/- 15.5% and 41.1 +/- 15.0%, respectively. CONCLUSIONS Acute coronary occlusion is often associated with cardiac arrest, so treatment of resuscitated patients should include early coronary angiography for potential emergent reperfusion, while providing hypothermia for both brain and myocardial protection. Providing only early hypothermia, while delaying coronary angiography, is not optimal. (J Am Coll Cardiol Intv 2016; 9: 2403-12)