Le remodelage ventriculaire gauche (RVG) est un processus complexe qui intervient après un infarctus du myocarde chez 30% des patients en dépit des meilleurs traitements connus actuellement. Le but de mon travail de thèse consistait à identifier les déterminants moléculaires du RVG dans le but de mieux en comprendre les mécanismes physiopathologiques. Pour cela, nous avons étudié les modifications post-traductionnelles des protéines contractiles du VG et en particulier, la phosphorylation et la O-N-acétylglucosaminylation (O-GlcNAc). Nous nous sommes ensuite particulièrement intéressés à la troponine T (TnT) pour laquelle nous avons ainsi pu mettre en évidence une diminution de la phosphorylation au niveau de la sérine 208 au niveau du VG et du plasma chez le rat, suggérant que cela pourrait être un marqueur du RVG post-infarctus. Pour cette étude, nous avons travaillé en collaboration avec l’unité INSERM U644 de Rouen sur un modèle expérimental d’insuffisance cardiaque. L’infarctus du myocarde est induit chez le rat par ligature de la branche descendante de l’artère coronaire gauche, les rats témoins subissant l’intervention mais sans ligature. Dans un premier temps, nous avons réalisé une étude globale du phosphoprotéome du VG en phase tardive du RVG (2 mois post-ligature). Pour cela, les protéines extraites du VG ont été séparées par électrophorèse bidimensionnelle puis colorées au Pro-Q®Diamond (spécifique des protéines phosphorylées) puis au Sypro®Ruby (spécifique des protéines totales). Par analyse bioinformatique, nous avons mis en évidences 69 spots polypeptidiques présentant des modulations de phosphorylation. Nous avons donc analysé ces spots par spectrométrie de masse et avons identifié 30 protéines correspondant à 53 spots polypeptidiques présentant des modulations de phosphorylation. Parmi ces protéines, nous avons choisi de nous concentrer et d’étudier 6 protéines contractiles : la TnT, l’alpha-tropomyosine 1 (α-Tm 1), la desmine, l’αB-crystalline et les chaînes légères de myosine 1 et 2 (MLC). Pour chacune de ces protéines, nous avons identifié le type d’acide aminé responsable de la phosphorylation et quantifié les modulations de phosphorylation dans le VG des rats insuffisants cardiaques (IC). De manière intéressante, nous avons observé que le VG des animaux IC présentait une diminution significative de la phosphorylation sur les résidus sérine pour l’α-Tm 1, la TnT et la MLC-2 et sur les résidus de tyrosine pour l’αB-crystalline ainsi qu’une augmentation significative de la phosphorylation sur les résidus tyrosine pour la MLC-1 et sur les résidus de sérines pour la desmine, confirmant ainsi les résultats obtenus en électrophorèse bidimensionnelle. Afin de compléter l’analyse des modifications post-traductionnelles, nous avons étudié les modifications de O-GlcNAc pour chacune de ces protéines. Nous avons ainsi observé une diminution significative de la O-GlcNAcylation de l’α-Tm 1, de la desmine et l’αB crystalline ainsi qu’une augmentation de la O-GlcNAcylation de la MLC-3 et de la TnT. Par ailleurs, nous avons pu corréler ces modulations de phosphorylation et de O-GlcNAcylation avec des modulations de l’activité des enzymes impliquées dans ces modulations. En effet, par analyse bioinformatique de la séquence de la TnT et par recherche bibliographique nous avons mis en évidence que la protéine kinase C et la protéine phosphatase 2A pourrait être impliquées dans ces modulations de phosphorylation. Nous avons alors mis en évidence une diminution de l’activité de la protéine kinase C epsilon dans le VG des rats IC mais sans variation de l’activité de la protéine phosphatase 2A. Par ailleurs, nous avons mis en évidence une augmentation de l’activité de la O-GlcNAc transférase et une diminution de l’activité de la O-GlcNAcase dans le VG des rats IC. [...] / Despite significant improvements in management of myocardial infarction (MI), left ventricular remodelling (LVR) remains a major complication and a strong predictor of both heart failure (HF) and death after MI. Although several variables, such as MI size, have been identified as risk factors, LVR remains difficult to predict in clinical practice. Better prediction could allow an individualized approach with more intense therapy and follow-up for such high-risk patients. The aim of my work is to identify molecular determinants of LVR to have a better understanding of physiopathological mechanisms of LVR. For that purpose, we studied post-translational modifications of contractile proteins in particular, phosphorylation and O-N-acetylglucosaminylation (O-GlcNAc). Then, we studied particularly troponin T (TnT) for which we could highlight a decrease of phosphorylation of serine 208 in LV and plasma of MI-rats. These results suggest that the level of circulating phosphorylated troponin T could be new biomarker of LVR and may help to predict the development of heart failure after MI. For this study, we worked in collaboration with INSERM unit U644 at Rouen using an experimental model of HF. MI was induced in rat by left coronary ligation and, the control rats undergoing the surgery without ligation. Initially, we performed differential phosphoproteomic study of LV in the late phase of the LVR (2 months post-MI). For this purpose, LV proteins were extracted and separated by two-dimensional electrophoresis. Gels were first stained by Pro-Q®Diamond (specific of phosphorylated proteins) and then by Sypro®Ruby (specific of total proteins). By bioinformatic analysis, we showed that 69 polypeptidic spots were modulated for their phosphorylation levels. We analyzed these spots by mass spectrometry and identified 30 proteins corresponding to 53 spots with modulationof phosphorylation. Among these proteins, we have chosen to study 6 contractile proteins: TnT, alpha-tropomyosin 1 (Tm-α1), desmin, αB-crystallin and myosin light chains 1 and 2 (MLC). For each described proteins, we have validated the modulation of phosphorylation and determined the aminoacid involved in the phosphorylation modulation using immunoprecipitation techniques with specific antibodies against the proteins and phospho-Tyrosine, -Threonine and –Serine antibodies confirming the screening performed by 2D-electrophoresis for the detection of phosphoproteins. We observed a significant decrease of phosphorylation on serine for Tm-α1, TnT and MLC-2 and on tyrosine residues for αB-crystallin as well as a significant increase in phosphorylation on tyrosine for MLC-1 and on serine residues for desmin, thus confirming the results obtained in two-dimensional electrophoresis. In order to complete analysis of the post-translational modifications, we studied the modifications of O-GlcNAc for each one of these proteins. We thus observed a significant decrease in O-GlcNAcylation of Tm-α1, αB-crystallin and desmin as well as an increase in O-GlcNAcylation of the MLC-3 and TnT. In addition, we have correlated these modulations of phosphorylation and O-GlcNAcylation levels with modulations of the activity of enzymes implied in these modulations. Indeed, by bioinformatic analysis of the TnT sequence and literature review, we highlighted that the protein kinase C and the protein phosphatase 2A could be implied in these modulations. We observed a decrease of protein kinase C epsilon isoform expression in the LV of MI- rats without modulation of protein phosphatase 2A activity. In addition, we showed an increase in the activity of O-GlcNAc transferase and a decreaseof O-GlcNAcase activity in LV of MI rats. [...]

L'insuffisance cardiaque consécutive à un infarctus du myocarde est une pathologie complexe qui apparaît suite au remodelage du ventricule gauche. Le renouvellement et la dégradation de la matrice extracellulaire cardiaque et l'inflammation sont impliqués dans la mise en place du remodelage post infarctus du myocarde. La métalloprotéinase matricielle 9 (MMP9) et le récepteur de l'immunité innée Toll-like 4 (TLR4) sont des médiateurs clés du remodelage ventriculaire. L'adénosine est un nucléoside cardioprotecteur et anti-inflammatoire dont les effets sur le remodelage sont encore mal caractérisés. Nous avons émis l'hypothèse que l'adénosine pourrait moduler les voies de la MMP9 et du TLR4 dans les macrophages, et ainsi réguler le remodelage ventriculaire. Nos résultats montrent que l'activation du récepteur A3 à l'adénosine augmente la production de MMP9 par les macrophages primaires humains. D'autre part, nous avons observé que l'adénosine réduit l'inflammation par une diminution de l'expression de surface du TLR4. Cet effet se traduit par une inhibition de la synthèse de cytokines pro-inflammatoires et est induit par l'activation du récepteur A2A. Ces résultats ont permis de caractériser certains mécanismes par lesquels l'adénosine agit sur le remodelage ventriculaire. Ils suggèrent de tester, dans un modèle animal, l'administration d'analogues de l'adénosine pour prévenir ou limiter le remodelage. La capacité à prédire la survenue du remodelage ventriculaire après un infarctus du myocarde est importante d'un point de vue clinique et bénéficierait de la découverte de nouveaux biomarqueurs. L'analyse par protéomique du plasma de 30 patients d'une cohorte test ayant développé un infarctus du myocarde a permis d'identifier l'haptoglobine comme biomarqueur pronostique potentiel. L'haptoglobine humaine possède 3 isoformes : [alpha]1-[alpha]1, [alpha]2-[alpha]1 et [alpha]2-[alpha]2. Nos résultats suggèrent que la présence du phénotype [alpha]2 et d'un taux plasmatique d'haptoglobine faible sont associés à l'apparition d'une insuffisance cardiaque. Cette étude preuve-du-concept suggère que l'haptoglobine pourrait être ajoutée à la liste existante des biomarqueurs de l'insuffisance cardiaque / Heart failure following myocardial infarction is a complex pathology that occurs as a result of left ventricular remodeling. Left ventricular remodeling is mediated in part by extracellular cardiac matrix turnover and inflammation. Matrix metalloproteinase 9 (MMP9) and innate immune receptor Toll-like 4 (TLR4) are key mediators of left ventricular remodeling. Cardioprotective and anti-inflammatory nucleoside adenosine acts on left ventricular remodeling through still poorly characterized mechanisms. We hypothesized that adenosine regulates left ventricular remodeling through modulation of MMP9 and TLR4 pathways in macrophages. Using human primary macrophages, we showed that adenosine increases MMP9 production through the A3 receptor. In a second set of experiments, we observed that adenosine dampens inflammation through decreased cell-surface expression of TLR4. This effect, which inhibits pro-inflammatory cytokines production, is induced by adenosine A2A receptor. All together, these results contribute to a better understanding of the mechanisms underlying left ventricular remodeling and suggest a potential therapeutic use of adenosine. Our data suggest testing a therapeutic strategy with different adenosine analogs to prevent or limit left ventricular remodeling. Prediction of left ventricular remodeling after myocardial infarction is clinically relevant and would benefit from the discovery of new biomarkers. Proteomic analysis of plasma samples from a test cohort of 30 myocardial infarction patients identified haptoglobin as a potential prognostic biomarker. Human haptoglobin has 3 distinct isoforms: [alpha]1-[alpha]1, [alpha]2-[alpha]1 and [alpha]2-[alpha]2. Our results suggest that the presence of [alpha]2 isoform, together with low plasma levels of total haptoglobin, is associated with the development of heart failure. This proof-of-concept study suggested that haptoglobin could be added to the panel of existing biomarkers of heart failure

Le remodelage ventriculaire gauche (RVG) est un processus complexe qui intervient après un infarctus du myocarde chez 30% des patients en dépit des meilleurs traitements connus actuellement. Le but de mon travail de thèse consistait à identifier les déterminants moléculaires du RVG dans le but de mieux en comprendre les mécanismes physiopathologiques. Pour cela, nous avons étudié les modifications post-traductionnelles des protéines contractiles du VG et en particulier, la phosphorylation et la O-N-acétylglucosaminylation (O-GlcNAc). Nous nous sommes ensuite particulièrement intéressés à la troponine T (TnT) pour laquelle nous avons ainsi pu mettre en évidence une diminution de la phosphorylation au niveau de la sérine 208 au niveau du VG et du plasma chez le rat, suggérant que cela pourrait être un marqueur du RVG post-infarctus. Pour cette étude, nous avons travaillé en collaboration avec l'unité INSERM U644 de Rouen sur un modèle expérimental d'insuffisance cardiaque. L'infarctus du myocarde est induit chez le rat par ligature de la branche descendante de l'artère coronaire gauche, les rats témoins subissant l'intervention mais sans ligature. Dans un premier temps, nous avons réalisé une étude globale du phosphoprotéome du VG en phase tardive du RVG (2 mois post-ligature). Pour cela, les protéines extraites du VG ont été séparées par électrophorèse bidimensionnelle puis colorées au Pro-Q®Diamond (spécifique des protéines phosphorylées) puis au Sypro®Ruby (spécifique des protéines totales). Par analyse bioinformatique, nous avons mis en évidences 69 spots polypeptidiques présentant des modulations de phosphorylation. Nous avons donc analysé ces spots par spectrométrie de masse et avons identifié 30 protéines correspondant à 53 spots polypeptidiques présentant des modulations de phosphorylation. Parmi ces protéines, nous avons choisi de nous concentrer et d'étudier 6 protéines contractiles : la TnT, l'alpha-tropomyosine 1 (α-Tm 1), la desmine, l'αB-crystalline et les chaînes légères de myosine 1 et 2 (MLC). Pour chacune de ces protéines, nous avons identifié le type d'acide aminé responsable de la phosphorylation et quantifié les modulations de phosphorylation dans le VG des rats insuffisants cardiaques (IC). De manière intéressante, nous avons observé que le VG des animaux IC présentait une diminution significative de la phosphorylation sur les résidus sérine pour l'α-Tm 1, la TnT et la MLC-2 et sur les résidus de tyrosine pour l'αB-crystalline ainsi qu'une augmentation significative de la phosphorylation sur les résidus tyrosine pour la MLC-1 et sur les résidus de sérines pour la desmine, confirmant ainsi les résultats obtenus en électrophorèse bidimensionnelle. Afin de compléter l'analyse des modifications post-traductionnelles, nous avons étudié les modifications de O-GlcNAc pour chacune de ces protéines. Nous avons ainsi observé une diminution significative de la O-GlcNAcylation de l'α-Tm 1, de la desmine et l'αB crystalline ainsi qu'une augmentation de la O-GlcNAcylation de la MLC-3 et de la TnT. Par ailleurs, nous avons pu corréler ces modulations de phosphorylation et de O-GlcNAcylation avec des modulations de l'activité des enzymes impliquées dans ces modulations. En effet, par analyse bioinformatique de la séquence de la TnT et par recherche bibliographique nous avons mis en évidence que la protéine kinase C et la protéine phosphatase 2A pourrait être impliquées dans ces modulations de phosphorylation. Nous avons alors mis en évidence une diminution de l'activité de la protéine kinase C epsilon dans le VG des rats IC mais sans variation de l'activité de la protéine phosphatase 2A. Par ailleurs, nous avons mis en évidence une augmentation de l'activité de la O-GlcNAc transférase et une diminution de l'activité de la O-GlcNAcase dans le VG des rats IC. [...]

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde. Les coronaropathies ischémiques dont l’infarctus du myocarde (IDM) sont responsables de la moitié de ces décès. Après un IDM, le cœur met en place un processus de cicatrisation afin de pallier la mort des cardiomyocytes et la perte de contractilité. S’il est dérégulé, ce processus peut conduire à un remodelage ventriculaire gauche (RVG) délétère qui altère la fonction ventriculaire (FV) et prédispose à l’insuffisance cardiaque. La découverte de nouveaux biomarqueurs capables de prédire le risque du RVG pourrait permettre d’améliorer la prise en charge des patients à risque et ainsi de réduire l’incidence de l’insuffisance cardiaque. De nombreuses différences ont été mises en évidence entre les hommes et les femmes avec IDM, et ce au niveau de la pathophysiologie, des symptômes, des biomarqueurs et même du processus du RVG. Ces différences impliquent le besoin de découvrir des biomarqueurs spécifiques à chaque sexe ou d’utiliser les biomarqueurs actuels différemment chez les femmes et les hommes. L’objectif de ce travail de thèse a été de mettre en évidence de nouveaux biomarqueurs de la FV après un IDM. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux différences homme-femme dans les capacités prédictives de ces biomarqueurs. La première étude a eu pour objectif de valider l’association de cinq gènes avec la FV après un IDM établie lors d’études préliminaires. Une combinaison de trois gènes (LTBP4, TGFBR1 et TNXB) a été identifiée comme étant capable d’améliorer la prédiction de la dysfonction ventriculaire par les marqueurs actuels. Dans un second temps, nous avons montré dans une cohorte nationale d’IDM que le peptide natriurétique NT-proBNP n’était pas capable de prédire la FV chez les femmes alors que la troponine cardiaque était associée avec la dysfonction ventriculaire dans ce groupe. Dans une troisième étude, nous avons mis en évidence l’association entre le gène CDKN1C et la dysfonction ventriculaire spécifiquement chez les femmes. En conclusion, nos études contribuent à la découverte de nouveaux biomarqueurs du RVG post-IDM et attirent l’attention sur les différences hommes-femmes pour l’utilisation de ces biomarqueurs vers une médecine personnalisée / Cardiovascular disease is the first cause of mortality worldwide. Ischemic heart diseases among which myocardial infarction (MI), are responsible for half of these deaths. In order to cope with the loss of cardiomyocytes after MI and to attenuate the alteration of contractility, a repair process is implemented in the heart. If this repair process is dysregulated, it could lead to a maladaptive left ventricular remodeling (LVR) altering LV function and leading to heart failure. The discovery of novel biomarkers able to predict accurately the risk of LVR could lead to a better management of the patients at risk and reduce the incidence of heart failure. Many differences have been highlighted between men and women with MI, regarding the pathophysiology, the symptoms, levels of cardiac biomarkers and the process of LVR. These differences imply the discovery of novel sex-specific biomarkers for LVR prediction or the use of the known biomarkers in a sex-specific manner. The aim of this work was to discover novel biomarkers of left ventricular function (LVF) after an AMI, focusing on sex-differences. First, we aimed to validate the association between five genes previously found to be associated with LVF in small-scale studies. A panel of three genes (LTBP4, TGFBR1 and TNXB) was able to improve the ability of a clinical model to predict LVF. Second, we observed that the cardiac biomarker NT-proBNP was not predictor of LVF in women, whereas cardiac troponin was associated with LVF in this sex-group. A third study showed the association of the gene CDKN1C with LVF post-MI in a female-specific manner. In conclusion, our studies contribute to the discovery of novel biomarkers of LVF and draw the attention to sex differences in the clinical use of biomarkers towards the implementation of personalized medicine

L’infarctus du myocarde (IDM), responsable du remodelage ventriculaire, peut conduire, s’il est délétère, à l’insuffisance cardiaque (IC), principale cause de mortalité à travers le monde. Les récentes découvertes ont montré l’implication des ARNs non codants, microARNs (miARNs) et les longs ARNs non codants (lncARNs), dans les processus physiologiques et pathologiques et notamment dans les maladies cardiovasculaires. L’objectif de ce travail a été d’étudier le potentiel des miARNs et des lncARNs en tant que biomarqueurs pronostiques et diagnostiques ainsi qu’en tant que cibles thérapeutiques dans l’IDM et le remodelage ventriculaire. Dans un premier temps, nous avons évalué le pouvoir diagnostique des miARNs sur une cohorte de patients présentant des douleurs thoraciques. Le miR-208b et le miR-499 ont montré une bonne capacité diagnostique de l’IDM, ne dépassant toutefois pas celle des troponines. Nous avons ensuite observé que le miR-150 présente une plus faible concentration dans le sang de patients avec un remodelage ventriculaire post-IDM par rapport aux patients sans remodelage, le positionnant comme un biomarqueur intéressant dans le pronostic de l’IC. Enfin, nous avons montré une régulation importante de plusieurs lncARNs dans le cœur de souris, 24 heures après IDM et 2 lncARNs, MIRT1 et MIRT2, ont été mis en avant pour leur association avec le remodelage. En conclusion, nos études ont montré l’utilité des ARNs non codants pour améliorer l’identification des patients à risque de développer une IC après IDM et ont permis également de mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques qui pourraient prévenir le remodelage ventriculaire post-IDM / Myocardial infarction (MI responsible for left ventricular remodeling which can be deleterious and the development of heart failure (HF). HF is one of the leading causes of mortality worldwide and despite many improvements, it remains a major challenge in clinical practice. Recent discoveries in genomics have showed the involvement of non-coding RNAs, including microRNAs (miRNAs) and long non-coding RNAs (lncRNAs), in physiological and pathological processes and notably linked to cardiovascular diseases. The goal of this work was to study the potential of miRNAs and lncRNAs as prognostic and diagnostic biomarkers and as therapeutic targets in MI and left ventricular remodeling leading to HF. First, we evaluated the diagnostic value of miRNAs in patients with chest pain. MiRNA-208b and miR-499 have shown a good diagnostic capacity for MI. However, these miARNs failed to improve the diagnosis of MI by troponins. MiRNA-208b could also predict patient mortality after MI but this capacity was modest. Then, we observed that miR-150 was present at a low level in the blood of patients with left ventricular remodeling post-MI compared to patients without remodeling. Therefore, miRNA-150 is an interesting prognostic biomarker. Finally, we have shown a significant regulation of several lncRNAs in mouse heart, 24 hours after MI, and 2 lncRNAs, MIRT1 and MIRT2, have been demonstrated for their association with left ventricular remodeling. In conclusion, our studies have shown the utility of non-coding RNAs to improve the identification of patients at risk of developing HF after MI and also allowed to identify potential therapeutic targets to prevent left ventricular remodeling

Le remodelage ventriculaire est un processus réactionnel pouvant faire suite à un infarctus du myocarde (IDM), évènement ischémique aigu survenant lors de l'obstruction d'une artère coronaire. Le remodelage provoque alors des changements géométriques et fonctionnels du tissu myocardique qui permettent de maintenir et d'adapter la fonction cardiaque. Lorsque ce processus est délétère, la maladie évolue vers l'insuffisance cardiaque, ce qui altère le pronostic et la qualité de vie des patients. L'adénosine est un nucléoside ubiquitaire dont les effets sur le remodelage ventriculaire après IDM sont encore peu connus et dépendent du type de récepteur activé. Au sein de notre laboratoire, de précédentes études in vitro ont montré que l'adénosine régule de nombreux acteurs clés du remodelage. Dans ce travail de thèse, nous avons émis l'hypothèse que l'adénosine pouvait avoir un effet bénéfique sur le remodelage ventriculaire après la survenue d'un IDM. Dans un premier temps, nous avons montré que la tomographie par émission de positrons (TEP) permet de caractériser précisément les séquelles d'IDM et de prédire le remodelage ventriculaire chez le rat après occlusion coronaire. Cette technique nous a permis de mettre en évidence le cas d'un rat ayant survécu à un IDM touchant plus de 70% de son ventricule gauche. Dans un deuxième temps, nous avons montré que l'administration chronique d'adénosine, à long terme après IDM chez le rat, permet de maintenir la contractilité cardiaque dans la zone bordant l'IDM. Cet effet cardioprotecteur peut s'expliquer par une stimulation de l'angiogenèse elle-même due à un recrutement de cellules endothéliales progénitrices circulantes. Ensuite, nous avons montré que la chimiokine Monocyte Chemotactic Protein 3 est capable de stimuler la migration des cellules endothéliales progénitrices et est ainsi un agent thérapeutique potentiel après IDM. Enfin, nous avons commencé l'étude préclinique d'une molécule agoniste du récepteur A2A à l'adénosine et antagoniste du récepteur A3, un candidat particulièrement prometteur pour prévenir le remodelage ventriculaire après IDM / Left ventricular (LV) remodeling can follow myocardial infarction (MI), an acute ischemic event which occurs after occlusion of a coronary artery. Remodeling allows maintaining and adapting cardiac function by geometric and functional changes of the myocardium. If this process becomes maladaptive, the patients? prognostic and life quality are impaired by the development of heart failure. Adenosine is an ubiquitous nucleoside with partially characterized effects on LV remodeling. These effects depend on the type of receptor activated. Previous in vitro studies from our laboratory have shown that adenosine regulates several key processes involved in LV remodeling. Here, we hypothesized that adenosine may have beneficial effects on LV remodeling after MI. First, we showed that positon emission tomography (PET) can accurately characterize MI severity and predicts subsequent LV remodeling in the rat model of MI induced by coronary occlusion. Using this technique, we described the case of a rat that survived after a massive infarct covering 70% of the left ventricle. Second, we showed that a chronic administration of adenosine preserves cardiac contractility in the border zone, two months after MI. This cardioprotective effect can be explained, in part, by the stimulation of angiogenesis involving a stimulation of the recruitment of endothelial progenitor cells to the heart. Then, we showed that the Monocyte Chemotactic Protein 3 stimulates the migration of endothelial progenitor cells and is thereby a potential therapeutic target after MI. Finally, we started the preclinical study of an A2A agonist / A3 antagonist, a promising candidate to prevent LV remodeling after MI