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Cerebral ischemia is a life-threatening condition associated with a substantial morbidity and mortality. Hyperglycemia, a common coexisting phenomenon in both stroke and cardiac arrest (CA), may further aggravate ischemic brain injury. To date, the therapeutic possibilities are lim-ited and the search for new treatment modalities is warranted. One aspect of such a research could be to better understand the cerebral pathogenesis induced by hyperglycemic ischemia-reperfusion. We investigated the combination of ischemia and hyperglycemia in two experimental models of stroke and CA. The aims were to test the neuroprotective potential of the sulfonated nitrone 2-sulfophenyl-N-tert-butylnitrone (S-PBN) in focal hyperglycemic cerebral ischemia (1), to outline the short-terms effects of hyperglycemia in prolonged (2) and short CA (3) and to performed a global transcriptome analysis of brain from hyperglycemic and normoglycemic CA (4). In a stroke model rats were made hyperglycemic prior to transient middle cerebral artery oc-clusion and randomized to S-PBN or saline. We found that S-PBN may ameliorate hyperglyce-mic-ischemic brain damage by improving the neurological performance after 1 day of survival, but did not reduce the infarct size. To study the cerebral oxidative state and perfusion after CA, pigs were randomized and clamped at blood glucose levels of 8.5 ̶ 10.0 mmol/L (high) and 4.0 ̶ 5.5 mmol/L (normal), sub-jected to 12 ̶ min of CA, followed by 8 min of cardiopulmonary resuscitation (CPR), and ob-served for 180 min. Increased oxygenation was found at higher glucose levels measured by near-infrared light spec-troscopy after CA. Tendencies toward increased protein S100β and 15-keto-dihydro-prostaglandin F2α were observed in the hyperglycemic group. We hypothesized that in combination with a brief period of CA, the preischemic hyperglycemia would worsen the cerebral injury compared with normoglycemia. We used a glycemic protocol similar to that in Paper II, whereby pigs were subjected to 5 ̶ min of CA, followed by 8 min of CPR, and observed for 180 mins. An increased level of the cerebral marker S100β was found in hyperglycemic pigs compared with normoglycemic pigs after CA. Global transcriptome analysis using microarray analysis revealed a different early metabolic gene expression in hyperglycemic CA compared with normoglycemic CA.

Le système kallicréine-kinines (SKK) est un système peptidique vasodilatateur. Les métabolites actifs du système, les kinines, sont produites par la kallicréine tissulaire (TK), et agissent via leurs deux récepteurs, B2 et B1. Le SKK a été impliqué dans les processus physiopathologiques conduisant au diabète de type 2. Son rôle est bien établi dans la protection des complications cardiovasculaires et rénales du diabète. Nous avons étudié le rôle du SKK dans le développement des anomalies métaboliques liées à l'obésité en utilisant des souris déficientes en TK dans deux modèles d'obésité (mutation ob/ob et régime gras). Nous n'avons pas mis en évidence d'effet de la déficience en TK sur les anomalies glucidiques dans ces deux modèles. Chez l'homme, nous avons étudié l'effet d'un polymorphisme génétique de la TK dans une cohorte de 4843 sujets de la population générale suivi pendant 9 ans. Nous n'avons pas observé d'effet d'un déficit partiel en activité TK sur l'apparition des troubles glucidiques.Ensuite, nous avons étudié l'effet de la stimulation du SKK par des agonistes spécifiques de chaque récepteur lors d'une ischémie reperfusion cardiaque. Chez les souris non diabétiques, l'agoniste B2 réduit la taille de l'infarctus. L'agoniste B1 n'a pas d'effet. Chez les souris diabétiques, l'agoniste B2 n'a pas d'effet. En revanche, l'agoniste B1 diminue la taille de l'infarctus. On observe une induction de la synthèse du B1R dans le c¿ur diabétique.Nos travaux clarifient le rôle du SKK dans le développement du diabète et de ses complications cardiaques. L'effet des agonistes ouvre une nouvelle piste thérapeutique dans la prise en charge des du syndrome coronarien aigu.

L'infarctus du myocarde constitue la première cause de mortalité cardiovasculaire. Ainsi, toute stratégie permettant de moduler la vulnérabilité du coeur à l'ischémie-reperfusion (IR) peut représenter un intérêt majeur de santé publique. L'exercice en endurance est reconnu comme une stratégie de cardioprotection efficace dont les mécanismes cellulaires restent néanmoins peu connus. Les objectifs de ce travail de thèse sont donc i) d'évaluer le rôle préventif de l'exercice sur le développement d'un phénotype sensible à l'IR myocardique, et ii) de tenter de mieux comprendre le rôle de la eNOS dans la radioprotection par l'exercice. Dans la première partie de ce travail, nous avons mis en évidence que l'exercice permet de prévenir le développement d'un phénotype pathologique cardiomyocytaire,par une amélioration du statut antioxydant et un maintien de l'homéostasie calcique cellulaire, et ainsi permet de normaliser la sensibilité du coeur à l'IR chez une population à risque. Dans un second temps, les travaux réalisés ont permis de mettre en avant le rôle majeur de la eNOS dans la cardioprotection par l'exercice. Cette cardioprotection est associée à une diminution du niveau de phosphorylation (Ser1177) et surtout de l'état de découplage de cette enzyme au cours des premières minutes de reperfusion. Ces modifications, associées à l'amélioration du statut antioxydant cardiaque par l'exercice, sont à l'origine d'une diminution du stress nitro-oxydant au cours de la reperfusion,expliquée par une moindre synthèse de NO et une meilleure capacité à éliminer l'O2.-, permettant ainsi de limiter la synthèse de ONOO-. L'ensemble de ce travail de thèse a ainsi permis de mettre en évidence la complexité de la cardioprotection par l'exercice, nécessitant l'interaction entre différents mécanismes cellulaires tels que l'amélioration du statut enzymatique antioxydant, le découplage de la eNOS au cours de la reperfusion précoce et la régulation de l'homéostasie calcique intracellulaire. Ce travail à d'autre part permis de mieux appréhender le rôle complexe de la voie de synthèse du NO parla eNOS dans la modulation de la vulnérabilité du coeur à un stress tel que l'IR

Objectif De nombreux travaux ont souligné le rôle de la Cyclosporine A (CsA) dans la prévention des lésions d'ischémie-reperfusion (I/R) mais aucun n'a été effectué sur poumons isolés de grands mammifères. Notre objectif était de mesurer pour la première fois les effets de la CsA sur les lésions d'I/R dans un modèle de poumons porcins reperfusés ex vivo, en évaluant plusieurs doses de CsA pour différents temps d'ischémie. Méthodes L'expérimentation A a été conduite sur 4 groupes de 8 paires de poumons chacune : un groupe contrôle et 3 groupes recevant différentes concentrations de CsA (1, 10 ou 30 μM) au moment de l'ischémie et au début de la reperfusion, après 2 heures d'ischémie. L'expérimentation B a été conduite sur 3 groupes de 5 paires de poumons chacune. Les poumons de chaque paire étaient séparés juste après le début de l'ischémie. Les premiers poumons étaient évalués après une ischémie de 2 heures (jour 0), sans CsA. Les seconds poumons étaient évalués après une ischémie de 24 heures (jour 1), soit sans soit avec CsA (1 ou 5 μM), administrée le cas échéant au début de la reperfusion. Résultats La CsA augmentait le rapport PO2/FiO2 avec un effet dose mais augmentait également la pression artérielle pulmonaire, la pression capillaire et les résistances vasculaires pulmonaires, à 10 et 30 μM mais pas à 1 ni 5 μM. Les poumons qui recevaient 30 μM de CsA affichaient des concentrations élevées en cytokines pro-inflammatoires. La concentration en RAGE (receptor for advanced glycation endproducts) dans le lavage broncho-alvéolaire diminuait avec la CsA à J1 en comparaison à J0. Conclusions Lors de l'I/R pulmonaire, les bénéfices cellulaires des doses élevées de CsA sont contrebalancés par ses effets hémodynamiques sur la microvascularisation. A faibles doses, la CsA semble améliorer la fonction pulmonaire.

Le muscle strié squelettique subit de graves lésions d'ischémie-reperfusion (IR) au cours de la progression de l'artériopathie oblitérante des membres inférieurs et lors d'interventions chirurgicales qui nécessitent l'interruption transitoire du flux sanguin dans les artères des membres. Dans ce contexte, nos objectifs étaient de mettre à profit deux modèles expérimentaux d'IR des membres inférieurs par clampage aortique et garrotage unilatéral pour : ° tester l'efficacité d'une alternative médicamenteuse au postconditionnement ischémique par l'utilisation de la cyclosporine A (CsA). En se liant à la cyclophiline D, la CsA empêche l'ouverture du pore de transition mitochondrial (mPTP) à un niveau très distal de la cascade d'évènements qui conduit à la nécrose après IR. ° déterminer de quelle façon deux comorbidités fréquemment retrouvées chez des patients souffrant d'atteinte artérielle (le diabète et l'âge) influencent l'effet de la cyclosporine. Avec les protocoles de conditionnement et aux doses que nous avons utilisées, la cyclosporine a des effets différents sur les conséquences musculaires de l'ischémie-reperfusion des membres inférieurs, dépendant de la pathologie sous-jacente des animaux étudiés. Il semble intéressant d'étudier l'effet dose-réponse de la cyclosporine A pour déterminer l'intervalle thérapeutique optimal, celui-ci pouvant être différent chez l'animal sain et pathologique. D'autre part, étant donné l'importance considérable du stress oxydant chez les animaux diabétiques et sénescents, la co-administration de cyclosporine et d'un antioxydant au moment de la reperfusion pourrait rétablir une protection.

Dans la première partie de notre travail, nous avons étudié le rôle de la peroxyrédoxine-6 (Prdx6) sur un modèle d'ischémie/reperfusion. Comme la glutathion peroxydase (GSHPx) et la catalase, la Prdx6 est capable de neutraliser le peroxyde d'hydrogène et les hydroperoxydes organiques. Ces propriétés scavenger de la catalase et de la GSHPx jouent un rôle majeur dans la protection du tissu cardiaque soumis à un processus d'ischémie/reperfusion, en neutralisant les H2O2 et les hydroperoxydes formés dans ces conditions pathologiques. Nous avons donc cherché à vérifier si la Prdx6 peut contribuer également à un tel mécanisme de protection et nos résultats montrent que le déficit en Prdx6, chez la souris, ne peut être compensé par l'activité catalase ou l'activité GSHPx et suggère donc que cette enzyme joue un rôle non redondant avec les autres systèmes antioxydants cellulaires. Dans la seconde partie de ce travail, nous avons tenté de préciser le rôle potentiel de la glutarédoxine-2 (Glrx2) dans les conditions d'ischémie/reperfusion cardiaque. On sait en effet que la Glrx2 mitonchondriale joue un rôle important de régulateur redox dans de nombreux organes des mammifères, en particulier le coeur. Nous avons donc testé l'effet d'une surexpression myocardique de Glrx2 sur l'incidence de l'apoptose et de la nécrose au cours de l'ischémie et de la reperfusion. Sur des préparations de coeurs isolés de souris Glrx2 transgéniques soumis à une période de 30 minutes d'ischémie globale, suivie de 2 heures de reperfusion (modèle du coeur travaillant). Comparés à des coeurs d'animaux de souche sauvage, les coeurs des souris transgéniques Glrx2 maintenaient une fonction contractile significativement meilleure et présentaient une taille d'infarctus réduite ainsi que des phénomènes d'apoptose limités. La surexpression de Glrx2 entraînait également une diminution de la fuite de cardiolipine mitochondriale, une diminution de l'activité des espèces réactives dérivées de l'oxygène et une préservation du rapport glutathion réduit / glutathion oxydé. Dans la troisième partie de ce travail, nous avons étudié les effets d'une thérapie génique PR39 chez la souris. PR39 est un peptide pro-angiogénique qui a déjà été impliqué en pathologie cardiaque. Dans cette étude, des souris mâles C57B1/J6 subissaient une injection intracardiaque d'une suspension d'adénovirus : codant PR39 (PR39), ou contruit dominant négatif FGFR1 (FGFR1-dn), ou vecteur vide (EV), ou PR39 plus un plasmide codant un construit dominant négatif HIF-1 (PR39 + HIF-1-dn). Une semaine plus tard, les coeursétaient soumis à 20 min d'ischémie et 2 heures de reperfusion ex vivo. Dans ces conditions, l'hémodynamique cardiaque restait inchangée dans les coeurs PR39, alors qu'elle se détériorait significativement dans les autres groupes. La cotransfection d'HIF-1-dn avec PR39 abolissait totalement cet effet cardioprotecteur. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons étudié la contribution d'un traitement à la dexamethazone sur la récupération post-ischémique de la fonction cardiaque et sur le développement des troubles du rythme de reperfusion. Dans cette étude conduite sur des coeurs isolés de rats, le prétraitement dexamethazone réduit significativement l'incidence de la fibrillation ventriculaire. Nos résultats suggèrent que l'inhibition de la libération du cytochrome-C est impliquée dans la cardioprotection par la dexaméthazone.

Ischemia caused by the disruption of blood flow results in kidney damage and dysfunction. This study investigated the effects of 30, 60 or 120 minutes of renal ischemia on the levels of glutathione (GSH), the major antioxidant inside cells. Kidneys from anesthetized female Lewis rats (9 months old) were clamped to induce ischemia and then homogenized and separated into cytosolic and mitochondria fractions by differential centrifugation. The levels of GSH and oxidized glutathione (GSSG) in the fractions were measured spectrophotometrically or by capillary electrophoresis. A significant reduction in GSH levels in the cytosol and mitochondria was seen only after the kidney underwent 60 minutes of ischemia. The significant decrease in GSH was accompanied by an increase in the GSSG/GSH ratio and an alteration in the glutathione redox ratio (i.e., GSH/total glutathione). This study demonstrates that an ischemic time of 60 minutes or longer is necessary to cause depletion of GSH levels in the rat kidney. / Department of Physiology and Health Science

Assessment of lung edema by gravimetrical analysis is a standard method to evaluate the severity of experimentally induced ischemia/reperfusion (IR) injury. The aim of this study was to compare gravimetrical assessment of pulmonary edema with a stereological approach which allows for qualitative and quantitative distinction between intravascular and edematous fluids by light microscopy. Eight experimental groups which differed in mode of preservation, ischemic storage and pharmacological treatments were studied in an extracorporeal rat lung model. Analysis of the pooled data showed that the wet/dry ratio values mainly reflected the amount of intra-alveolar edema (rs = 0.442; p = 0.0057) but only stereological assessment of edema formation revealed differences depending on the treatment used. Only stereological data correlated significantly with oxygen tension measured at the end of reperfusion (rs = –0.530; p = 0.0009). We conclude that gravimetry is of minor functional importance compared to assessment by stereological methods which prove to be a reliable and efficient tool for the evaluation of IR injury in the different experimental settings. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Non invasive in vivo imaging will lead to better understanding of Angiotensin II Type 1 Receptor’s (AT1R) role in disease progression and may guide therapy in cardiovascular patients. Two models were used in this project: 5/6 nephrectomy and transient left anterior descending (LAD) ligation. Rats were scanned with [13N]ammonia and [11C]methyl-candesartan, both of which are Positron Emission Tomography (PET) tracers, at 8 weeks (nephrectomy) and 2 weeks (LAD ligation) after surgery. Western blot analysis was used to corroborate PET data. Nephrectomy: Renal AT1R image analysis displayed a 40% decrease in kidney AT1R in nephrectomized animals compared to sham (p<0.05) which was confirmed with Western blot and biodistribution. LAD ligation: Left Ventricle AT1R Western blot analysis exhibited a 60% increase in 20min ligation (p<0.05) with maintained myocardial blood flow. In conclusion, changes in renal AT1R were successfully imaged using [11C]methyl-candesartan in nephrectomized animals, and 20min LAD ligation/reperfusion is an appropriate model to image an increase in cardiac AT1R following ischemic injury.