Les maladies cardiovasculaires constituent un problème de santé publique. Les pré et postconditionnement ischémiques mais aussi pharmacologiques constituent autant d‘avancées qui permettront l‘amélioration de la prise en charge des malades en situation d‘ischémie/reperfusion myocardique. Néanmoins, la morbi-mortalité des maladies cardiovasculaires reste importante et nécessite le développement de nouvelles techniques. Les premiers résultats de la thérapie cellulaire myocardique ont été décevants, et s‘il est désormais établi que l‘on ne peut régénérer le myocarde, les effets bénéfiques observés, notamment avec les cellules souches mésenchymateuses semblent en rapport avec un effet paracrine qui passe par l‘activation de la voie de signalisation PI3kinase/Akt sur un mécanisme comparable à celui du postconditionnement ischémique. Les médiateurs de cet effet sont vraisemblablement des facteurs de croissance comme le VEGF ou l‘IGF-1 même si un effet individuel direct de l‘une ou l‘autre de ces molécules n‘a pu être mis en évidence. La modulation de l‘activité de l‘ATP synthase mitochondriale est également une cible thérapeutique prometteuse. Cette enzyme inverse son activité et hydrolyse l‘ATP durant l‘ischémie, conduisant à dépléter le pool d‘ATP intracellulaire et accélérer la survenue de la mort cellulaire. De nouvelles molécules ayant un effet similaire à l‘IF1 permettent de bloquer cette inversion d‘activité de l‘ATP synthase, de préserver l‘ATP et donc d‘améliorer la survie cellulaire par un effet de type préconditionnement ischémique. Ces 2 techniques, très différentes mais non antinomiques, pourraient faire partie de l‘arsenal thérapeutique dans les années à venir / Cardiovascular diseases are a major problem of public health management. Ischemic and pharmacological pre and postconditioning should significantly improve the prognosis of patients suffering from myocardial ischemia/reperfusion. However, the morbi-mortality of these patients is still high and research must remain active. The first results of myocardial stem cell therapy show that we cannot regenerate myocardium but a recent meta-analysis reported positive effects that can be explained through a paracrine mechanism. Mesenchymal stem cells protect ischemic cardiomyocytes from reperfusion injury through a paracrine activation of the PI3kinase/Akt pathway in a similar way to ischemic postconditioning. The mediators of this protection could be growth factors such as VEGF or IGF-1 though we couldn’t demonstrate a direct effect of one or the other. Modulating the activity of the ATP synthase during ischemia is another promising therapeutic target. This enzyme reverses its activity and hydrolyses ATP when the supply in oxygen is impaired. This leads to the reduction of the cellular pool of ATP and accelerates cell death. We identified new small molecules with a similar effect to IF1 that can selectively inhibit the reverse activity of the ATP synthase, preserve ATP and thus increase cell survival in a preconditioning-like effect. These two different techniques could be part of the therapeutic arsenal against ischemia/reperfusion in the next decades.

Bien qu’il ait prouvé son efficacité dans différentes espèces (lapin, porc, souris,…) ainsi que dans différents organes (rein, foie coeur, poumon,…), le Postconditionnement (PostC) peut être limité par plusieurs facteurs. Parmi les limites du Post C, on note la nécessité de son application à l’initiation de la reperfusion. L’objectif de notre travail était d’évaluer la protection induite par la Basse pression de reperfusion (BP) après un décalage temporel de son application et d’étudier les principales fonctions mitochondriales connues pour être impliquées dans la cardioprotection. Nos résultats nous ont permis de démontrer que, contrairement au PostC, la BP pouvait s’appliquer avec succès même après un décalage temporel de 10 minutes après le début de la reperfusion. Cette protection décalée est en lien avec les fonctions mitochondriales, en particulier, l’inhibition du pore de transition de perméabilité mitochondriale (PTPm). L’utilisation de la cyclosporine A (CsA), puissant inhibiteur de l’ouverture du PTPm, permet également de décaler de 10 minutes la manœuvre de protection à la reperfusion dans le modèle de coeur isolé perfusé de rat. Le PostC, comme la BP, utilise deux sources de production de NO (NOS et Xanthine oxydase reductase) pour induire la cardioprotection. Ces résultats nous semblent importants dans le sens où ils proposent une nouvelle fenêtre thérapeutique pour combattre les dégâts liés à l’ischémie/reperfusion, la BP / Although its efficacy in various species (rabbit, pig, mouse,…) and various organs (kidney, liver heart, lung), Postconditioning (PostC) can be limited by many factors such as the necessity of its application in the initiation of the reperfusion. The objective of our work was to evaluate the protection by low pressure reperfusion (LPR) with delayed intervention at reperfusion and to study the mitochondrial functions which are known to be involved in the cardioprotection. Our results showed that, contrary to PostC, LPR can protect until 10 minutes of its delayed intervention at reperfusion. This delayed protection is in correlation with mitochondrial functions, particularly, inhibition of mitochondrial transition pore (PTPm). Cyclosporine, inhibitor of PTPm, has also shown protection until 10 minutes of delayed intervention, on isolated heart rat model. PostC, like LPR, use tow sources of prodution of NO (NOS and Xanthine oxydase reductase). These results seem, to us, very important because they propose LPR as a new therapeutic window to reduce ischemia/reperfusion injury

La reperméabilisation par thrombolyse, angioplastie ou chirurgie cardiaque des artères coronaires au décours d’un épisode d’ischémie myocardique est à l’origine d’une réduction spectaculaire de la morbi-mortalité de l’insuffisance coronaire aiguë. Elle est cependant la cause de lésions supplémentaires. La recherche de nouvelles approches cardioprotectrices complémentaires des méthodes de reperfusion actuelles est donc indispensable pour réduire les conséquences de l’ischémie myocardique. La découverte de puissants mécanismes cardioprotecteurs endogènes qui consistent en de brefs épisodes d’ischémie-reperfusion (IR) réalisés avant l’ischémie (pré-conditionnement ischémique, PCI) ou lors de la reperfusion (post-conditionnement ischémique) a permis de déterminer les mécanismes intervenant dans l’établissement des lésions d’IR. Le rôle prépondérant de la mitochondrie et l’augmentation de la perméabilité de ses membranes notamment via l’ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale (mPTP) a pu être mis en évidence.Depré et al. (2001) ont décrit une stratégie cardioprotectrice novatrice : la surexpression de la protéine Hsp22 chez la souris protège le myocarde de l’infarctus et induit l’hypertrophie de ce dernier. Cette protéine est en effet capable d’activer des acteurs clés de la survie cellulaire notamment la voie des NO synthases qui est fortement impliquée dans le processus de PCI.Dans un premier temps, nous avons étudié les effets d’Hsp22 sur les fonctions mitochondriales et analysé le rôle du NO dans ces effets à l’aide d’un modèle murin sur-exprimant Hsp22 dans le myocarde. Nous avons montré qu’à l’état basal, la sur-expression d’Hsp22 augmente la production mitochondriale de NO, ce qui stimule la phosphorylation oxydative et s’accompagne de l’augmentation de la production d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) par le complexe I de la chaîne respiratoire mitochondriale. Cette sur-expression réduit également la capacité maximale des complexes I et III à produire des ERO et limite l’ouverture du mPTP. Après anoxie, la sur-expression d’ Hsp22 exacerbe la diminution de phosphorylation oxydative par un mécanisme dépendant du NO et réduit la surproduction d’ERO par la chaîne respiratoire. Ces caractéristiques sont semblables à celles conférées par le PCI. La protéine Hsp22 induit donc au niveau mitochondrial des modifications qui pourraient participer à son effet cardioprotecteur. Une étude sur un modèle d’IR in vivo a permis de confirmer qu’Hsp22 limite fortement la taille de l’infarctus et de montrer que cet effet est associé à une réduction de l’atteinte des fonctions mitochondriales après IR. Les ERO sont des médiateurs clés dans le PCI mais également dans le développement de l’hypertrophie myocardique et du vieillissement prématuré. Or, Hsp22 stimule la production d’ERO mitochondriales, induit une hypertrophie myocardique et un effet cardioprotecteur similaire au PCI. Nous avons donc étudié le rôle des ERO dans les effets induits par Hsp22. Nos résultats ont montré qu’Hsp22 active les principales sources d’ERO cellulaires dans le myocarde aboutissant à un stress oxydant. Cet effet est associé à une forte réduction de la durée de vie des animaux sur-exprimant Hsp22 et à l’apparition de marqueurs de vieillissement prématuré dans le myocarde. Un traitement antioxydant permet de réduire cette sur-production d’ERO ainsi que l’hypertrophie myocardique et de rétablir l’espérance de vie des animaux transgéniques. Enfin, l’effet cardioprotecteur induit par Hsp22 est maintenu avec l’âge et n’est pas dépendant des ERO.En conclusion, l’effet cardioprotecteur durable induit par Hsp22 est associé à une protection des fonctions mitochondriales NO dépendante mais s’accompagne d’un stress oxydant responsable de l’hypertrophie myocardique et de la réduction de la durée de vie. Un traitement antioxydant est capable d’inhiber les effets délétères induits pas Hsp22 sans affecter son effet cardioprotecteur. / Development of reperfusion strategies such as thrombolysis, angioplasty and cardiac surgery to restore blood flow after myocardial ischemia is responsible for a spectacular reduction in deleterious consequences resulting from acute coronary syndrome. However reperfusion itself causes supplementary lesions. Research for new complementary cardioprotective strategies is needed to reduce the impact of myocardial ischemia. The discovery of powerful intrinsic cardioprotective processes consisting in repeated short cycles of ischemia-reperfusion (IR) before the ischemic episode (ischemic preconditioning) or at the moment of the reperfusion (ischemic postconditioning) has allowed to analyze the mechanisms involved in IR lesions and highlighted a crucial role of mitochondria and more particularly of the increase in its membrane permeability via the opening of the mitochondrial permeability transition pore (mPTP). Dr C. Depré et al. (2001) demonstrated that the over-expression of Hsp22 protein coding gene which induced myocardial hypertrophy protected from myocardial infarction. The mechanism of this innovative cardioprotective strategy is not fully understood but Hsp22 promotes the activation of cellular survival pathways such as the NO synthase pathway which is also involved in ischemic preconditioning (Depré et al., 2006).The goal of the first part of our study was to evaluate the effects of Hsp22 on mitochondrial functions and the role of NO in these effects using a transgenic mouse model overexpressing Hsp22 in the heart. Our results showed that Hsp22 overexpression increases mitochondrial NO production which stimulated oxidative phosphorylation in basal state. This was accompanied by an increased in reactive oxygen species (ROS) production by mitochondrial respiratory chain complex I. This overexpression also reduced the maximal capability of complex I and III to produce ROS production and limited mPTP opening. After anoxia, Hsp22 overexpression increaseed oxidative phosphorylation inhibition by a NO-dependent mechanism and limited the burst of ROS production from the respiratory chain.. Thus, Hsp22 modulates mitochondrial functions and this could participate to its cardioprotective effect as these characteristics replicate those of ischemic preconditioning. In the next step, we confirmed that Hsp22 overexpression highly reduced infarct size in an in vivo model of IR and showed that this was associated with a better preservation of mitochondrial functions.As ROS are key mediators of preconditioning but also of myocardial hypertrophy and aging and Hsp22 stimulates mitochondrial ROS production, induces a myocardial hypertrophy and a cardioprotective effect replicating preconditioning, we explored the role of ROS in Hsp22-induced effects in the last part of the study. Our results showed that Hsp22 overexpression activated major cellular sources of ROS leading to myocardial oxidative stress. This was associated with an extensive reduction of lifespan and the appearance of aging markers in the myocardium of young transgenic mice. Antioxidant treatment reduced the overproduction of ROS induced by Hsp22, decreased myocardial hypertrophy and restored lifespan in Hsp22 overexpressing mice showing the role of ROS in these effects. Finally, the cardioprotective effect induced by Hsp22 was maintained in old mice and was not dependent of ROS production. In conclusion, long-lasting cardioprotective effect induced by Hsp22 is associated with a NO-dependent preservation of mitochondrial functions and an oxidative stress responsible for myocardial hypertrophy and reduced lifespan. Antioxidant treatment is able to inhibit deleterious consequences of Hsp22 overexpression without affecting its cardioprotective effect.

L’infarctus du myocarde est une des premières causes de décès dans le monde. Sa prise en charge repose sur une reperfusion précoce. De façon paradoxale, la reperfusion induit des lésions délétères qui participent à la nécrose de l’organe. Parmi les stratégies de cardioprotection qui visent à limiter la formation de ces lésions, il a été décrit que l’utilisation d’anticoagulants au moment de la reperfusion avait un effet bénéfique sur la taille finale d’infarctus chez l’animal. La cardioprotection induite par ces molécules serait liée à la modulation des phénomènes thrombo-inflammatoires impliqués dans la formation des lésions de reperfusion. Nous nous sommes intéressés à deux anticoagulants inhibant le facteur X activé, le fondaparinux et le rivaroxaban, à l’aide d’un modèle d’ischémie-reperfusion (IR) myocardique chez le rat et de modèles cellulaires d’hypoxie-réoxygénation. Nos résultats montrent que ces deux molécules ont un effet cardioprotecteur à la phase aigue de la reperfusion via des mécanismes différents. La cardioprotection induite par le fondaparinux n’est pas liée à un effet anti-inflammatoire. En revanche, cet anticoagulant induit une modulation du phénotype endothélial au cours de l’IR avec l’augmentation de l’expression de deux molécules cytoprotectrices, la thrombomoduline et le récepteur endothélial de la protéine C. Concernant le rivaroxaban, son effet bénéfique serait lié à un effet cytoprotecteur au niveau des cardiomyocytes. Cette étude confirme l’intérêt des anticoagulants dans la cardioprotection et précise les cibles cellulaires impliquées, ouvrant des perspectives intéressantes concernant l’inhibition de la coagulation au cours de l’IR. / Myocardial infarction is a leading cause of death worldwide. Prompt reperfusion therapy is essential to limit the infarct size. Paradoxically, reperfusion itself can induce deleterious lesions contributing to necrosis, called reperfusion injuries. Among cardioprotective strategies aiming to reduce the formation of these lesions, the use of anticoagulants during reperfusion has been proven to be effective in animals. Anticoagulants-induced cardioprotection would be related to the modulation of thrombo-inflammatory phenomenoms involved in the formation of reperfusion injuries. We studied two anticoagulants inhibiting activated factor X, fondaparinux and rivaroxaban, in a myocardial ischemia-reperfusion (IR) model in rat and in cellular models of hypoxia-reoxygenation. Our results showed that these two anticoagulants were cardioprotective at early-stage reperfusion via distinct mechanisms. Fondaparinux protective effet was not associated with anti-inflammatory properties. However, this anticoagulant increased the expression of two cytoprotective endothelial molecules, thrombomodulin and endothelial protein C receptor. Rivaroxaban beneficial effect was related to cytoprotective effect on cardiomyocytes. This study confirms the of use anticoagulants as a relevant cardioprotective strategy and specifies the cellular targets involved, opening new perspectives regarding the inhibition of coagulation in the setting of IR.

Le récepteur CD36 est impliqué dans le transport des acides gras libres non estérifiés (AGNE) au niveau des tissus cardiaque et périphériques. Les dommages tissulaires et la dysfonction cardiaque observés après une ischémie-reperfusion (I/R) du myocarde sont en partie liés à l’internalisation et au métabolisme oxydatif accrus des AGNE dont la concentration sanguine augmente transitoirement après un infarctus du myocarde, contrairement à ce qui est observé chez des souris déficientes en CD36. Nous avons émis l’hypothèse selon laquelle le EP 80317, un ligand synthétique du récepteur CD36, exercerait un effet cardioprotecteur contre les dommages induits par une ischémie transitoire du myocarde. Nos objectifs étaient 1) de vérifier l’effet cardioprotecteur du EP 80317 et 2) de définir son mécanisme, plus précisément de documenter l’effet du traitement sur le métabolisme lipidique. À cette fin, des souris de type sauvage ont été traitées par le EP 80317 (289 nmol/kg) par voie sous-cutanée pendant 14 jours avant d’être soumises à 30 minutes d’ischémie suivant la ligature de l’artère coronaire gauche descendante et de sa reperfusion pendant une période de 6 ou 48 heures. Le cœur et les tissus périphériques (foie, muscle squelettique et dépôts adipeux) ont été prélevés pour déterminer le profil de certains gènes impliqués dans la régulation du métabolisme lipidique. Nos travaux ont montré que l’effet cardioprotecteur d’un traitement préventif par le EP 80317 est associé à une augmentation transitoire du stockage des triglycérides et d’une réduction des AGNE circulants. / The CD36 receptor is involved in the transport of non-esterified fatty acids (NEFA) in cardiac and peripheral tissues. Tissue injury and cardiac dysfunction are in part due to acute internalization and oxidative metabolism of NEFA which concentration rises transiently in the blood following myocardial infarction, in opposition to what is observed in CD36-deficient mice. We hypothesized that EP 80317, a synthetic ligand of the CD36 receptor, provides cardioprotective effect against injuries induced by transient myocardial ischemia. Our objectives were 1) to verify the cardioprotective effect of EP 80317 and 2) to define its mechanism, more precisely to investigate the mechanisms of the treatment on lipid metabolism. For this purpose, wild-type mice were treated with EP 80317 (289 nmol/kg) subcutaneously for 14 days before being submitted to 30 minutes of ischemia following left anterior descending coronary artery ligature and reperfusion for a period of 6 or 48 hours. Heart and peripheral tissues (liver, skeletal muscle and adipose tissue) were harvested to determine the profile of selected genes involved in the regulation of lipid metabolism. Our work has shown that the cardioprotective effect of a pretreatment with EP 80317 is associated with a transient increase of triglycerides storage and reduced circulating NEFA.

Les maladies cardiovasculaires constituent un problème de santé publique. Les pré et postconditionnement ischémiques mais aussi pharmacologiques constituent autant d'avancées qui permettront l'amélioration de la prise en charge des malades en situation d'ischémie/reperfusion myocardique. Néanmoins, la morbi-mortalité des maladies cardiovasculaires reste importante et nécessite le développement de nouvelles techniques. Les premiers résultats de la thérapie cellulaire myocardique ont été décevants, et s'il est désormais établi que l'on ne peut régénérer le myocarde, les effets bénéfiques observés, notamment avec les cellules souches mésenchymateuses semblent en rapport avec un effet paracrine qui passe par l'activation de la voie de signalisation PI3kinase/Akt sur un mécanisme comparable à celui du postconditionnement ischémique. Les médiateurs de cet effet sont vraisemblablement des facteurs de croissance comme le VEGF ou l'IGF-1 même si un effet individuel direct de l'une ou l'autre de ces molécules n'a pu être mis en évidence. La modulation de l'activité de l'ATP synthase mitochondriale est également une cible thérapeutique prometteuse. Cette enzyme inverse son activité et hydrolyse l'ATP durant l'ischémie, conduisant à dépléter le pool d'ATP intracellulaire et accélérer la survenue de la mort cellulaire. De nouvelles molécules ayant un effet similaire à l'IF1 permettent de bloquer cette inversion d'activité de l'ATP synthase, de préserver l'ATP et donc d'améliorer la survie cellulaire par un effet de type préconditionnement ischémique. Ces 2 techniques, très différentes mais non antinomiques, pourraient faire partie de l'arsenal thérapeutique dans les années à venir

Implication du PTP dans la mort cellulaire β pancréatique L'hyperglycémie, l'hyperfructosémie et l'ischémie-reperfusion sont délétères pour la viabilité cellulaire β pancréatique, jouant un rôle majeur dans la perte de la masse cellulaire β. Le pore de transition de perméabilité mitochondriale (PTP) est un canal mitochondrial impliqué dans le déclenchement de la mort cellulaire. Des données récentes montrent l'implication du PTP et du stress oxydant dans la toxicité induite par l'ischémie-reperfusion sur cardiomyocytes et également dans la glucotoxicité induite sur cellules endothéliales. La première partie de notre étude a visé à étudier l'implication de l'ouverture du PTP dans la mort cellulaire des cellules INS-1 et des îlots pancréatiques humains soumis à de fortes concentrations de glucose et de fructose. Nous démontrons que l'incubation des cellules INS-1 et des îlots pancréatiques humains en présence de 30 mM de glucose ou 2,5 mM de fructose déclenche une ouverture du PTP et induit la mort cellulaire. La metformine et la Cyclosporine A (CsA) préviennent l'ouverture du PTP et la mort cellulaire induite par le glucose et le fructose. La deuxième partie de notre travail montre que l'exposition des INS-1 à une heure de carence en substrat concomitante d'une hypoxie, suivie d'une restauration des conditions basales conduit à l'ouverture du PTP et à une majoration drastique de la mort cellulaire. Ces deux évènements sont totalement prévenus par l'incubation préalable par la CsA et la metformine mais aussi par la N-Acétyl-Cystéine (NAC) ou par l'exposition à une anoxie, soulignant ainsi le rôle fondamental du stress oxydant dans le déclenchement de l'ouverture du PTP et de la mort cellulaire. Nous montrons qu'au cours de l'ischémie-reperfusion simulée, la production de superoxide est bi-phasique : nous décrivons un premier pic de production au cours de la carence en substrat, lié à un flux reverse d'électrons au sein du complexe I de la chaîne respiratoire. Ce premier pic est suivi d'un deuxième pic de production après la restauration du niveau de substrats et d'O2, lié à l'ouverture du PTP. La NAC, l'anoxie ou la metformine préviennent les deux pics de production de superoxide tandis que la CsA prévient seulement le second pic. Enfin, nous montrons que l'hypoxie seule n'induit ni stress oxydant, ni ouverture du PTP ni mortalité cellulaire. L'ensemble de notre travail démontre le rôle central du PTP dans la gluco-fructotoxicité et dans la toxicité induite par l'ischémie-reperfusion sur la cellule β pancréatique. Ainsi, prévenir l'ouverture du PTP peut-être une approche intéressante pour préserver la viabilité cellulaire β.

Diverses études épidémiologiques ont mis en évidence une relation étroite entre pollution urbaine au monoxyde de carbone (CO) et mortalité cardiovasculaire. Récemment il a été mis en évidence, chez le rat, qu'une exposition prolongée à ce polluant urbain avait pour conséquence le développement d'un phénotype cellulaire pathologique, pouvant influencer la vulnérabilité du coeur à un stress aigu. L'objectif de nos travaux était donc i) d'évaluer l'impact de la pollution au CO, sur la sensibilité du myocarde de rats au syndrome d'ischémie-reperfusion (IR) ; et ii) d'évaluer les effets potentiellement cardioprotecteurs d'un exercice pratiqué régulièrement à intensité modérée, sur le remodelage phénotypique cellulaire myocardique. Pour cela, 187 rats Wistar ont été séparés en 3 groupes : des rats contrôles, des rats exposés pendant 4 semaines au CO (30-100 ppm), et des rats entraînés en endurance avant d'être exposés au CO. La sensibilité à l'IR était évaluée par ischémie régionale réalisée sur modèle de coeur isolé perfusé de Langendorff. La fonction et les mouvements calciques de cardiomyocytes isolés était évalués en condition basale et consécutivement à un protocole d'anoxie-réoxygénation. Les résultats de ce travail confirment l'apparition d’un phénotype pathologique chez les rats exposés de façon prolongée au CO. Ce phénotype pathologique caractérisé dans notre travail par une altération de l’homéostasie calcique et du statut redox cellulaire ainsi qu'une expression tissulaire de iNOS apparait comme à l'origine de la plus grande vulnérabilité du coeur à un stress d’IR. Un autre résultat majeur de ce travail est qu’une stratégie de cardioprotection par un exercice d'intensité modérée pratiqué de manière régulière, permet de prévenir le remodelage pathologique cardiomyocytaire et ainsi l'augmentation de la sensibilité du myocarde à l'IR / Epidemiological studies suggested that carbon monoxide (CO) urban air pollution is mainly related to cardiovascular mortality. In addition, recent experimental studies have highlighted that CO exposure was responsible for the development of cardiomyocytes’ pathological remodeling, which can render the heart more vulnerable to acute stresses. Therefore, the aim of this experimental work was to i) evaluate the impact of prolonged exposure to simulated CO urban pollution on the sensitivity of the myocardium to IR ; and ii) evaluate potential cardioprotective effects of regular bouts of endurance training in this model. 187 Wistar rats were separated into 3 groups : control rats, CO rats exposed during 4 weeks to CO (30-100 ppm), and CO exercised rats. Myocardial sensibility to IR was evaluated with a regional ischemia performed on a Langendorff model of isolated heart. Moreover, the cardiomyocytes’ function and calcium handling were evaluated at basal conditions, following a protocol of cellular anoxia and reoxygenation. The results of this study confirm that chronic exposure to CO is responsible for cardiac phenotypic changes, which are characterized in this work by an imbalance in the cardiomyocytes’ oxidative status, an impairment of calcium handling and iNOS expression. These phenotypic changes were associated in this work with higher heart vulnerability to IR. Another major result of this study is that regular bouts of endurance training conducted prior to CO exposure prevented the pathological cardiac remodeling, consequently leading to higher heart vulnerability due to IR

L'ischémie myocardique est caractérisée par la survenue de désordres ioniques et métaboliques responsables de la perte de l'intégrité structurale et fonctionnelle cellulaire, notamment au niveau des mitochondries et, en conséquence, de l'altération de l'activité électromécanique cardiaque. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés : 1) à l'étude des lésions d'ischémie-reperfusion (I/R) et des moyens pharmacologiques de cardioprotection avec amlodipine (antagoniste calcique), perindorpilate (Inhibiteur de l'enzyme de conversion). Après avoir mis en évidence les différentes altérations électrophyiologiques, hémodynamiques, structurales et fonctionnelles mitochondriales induite par un épisode d'I/R, les molécules précédemment citées sont administrées seules ou en association, en bolus IV, avant l'induction de l'ischémie myocardique par ligature de l'artère interventriculaire antérieure dans sa partie distale et à une minute seulement après la reperfusion (Etude I, n=36 porcelets domestiques) ; 2) à la cardiotoxicité aigue d'un anesthésique local en l'occurrence la lévobubivacaine à la suite d'une injection intravasculaire (IV). Cette toxicité a été évaluée dans deux situations distinctes : circulation coronaire préservée ou ischémie myocardique. Ces deux situations permettent de « mimer » respectivement une intoxication à la levobupivacaïne chez un sujet sain ou coronarien ; 3) à l'effet bénéfique éventuel des émulsions lipidiques (Intralipid®) dans les mêmes conditions expérimentales. Les émulsions lipidiques ont été administrées quelques minutes après l'injection (IV) de la levobupivacaïne (Etude II, n=48 porcelets domestiques). Ces études ont été menées, in vivo, sur des porcs anesthésiés et ventilés. Les paramètres électrophysiologiques et hémodynamiques ont été déterminés tout au long de l'expérimentation à des intervalles réguliers. A la fin des expériences, les animaux ont été euthanasiés et des fragments de ventricule gauche ont été prélevés pour l'évaluation structurale cellulaire et fonctionnelle mitochondriale / Myocardial ischemia is characterized by the development of ionic and metabolic disorders that result in the loss of the structural and functional cellular integrity, especially within mitochondria and, consequently, in alterations of cardiac electromechanical activity. In the context of this thesis, the following aspects have been investigated: (1) ischemia-reperfusion (I/R) lesions and pharmacological measures of cardioprotection involving the calcium antagonist amlodipine, and the converting enzyme inhibitor perindorpilate. After describing the various electrophysiological, hemodynamic, and mitochondrial (both structural and functional) alterations induced by I/R, amlodipine and perindorpilate were administered either alone or combined, via a bolus IV injection, prior to a distal ligation of the anterior interventricular artery, and then one minute after reperfusion (Study II; n = 36 domestic piglets); (2) the acute cardiotoxicity of the local anesthetic levobupivacaine following an IV injection. Cardiotoxic effects were evaluated in two distinctive situations: preserved coronary circulation and experimental myocardial ischemia. Using both situations allows for mimicking levobupivacaine overdose in a healthy patient or a patient with coronary disease, respectively; (3) the possibly beneficial effect of lipid emulsions (Intralipid®) in both experimental conditions. Lipid emulsions were administered a few minutes following the IV injection of levobupivacaine (Study II, n=48 domestic piglets). These investigations were conducted in vivo on piglets anesthetized and ventilated. Electrophysiological and hemodynamic parameters were measured at given intervals throughout the study. At the end of the study, the animals were sacrificed and tissue samples of the left ventricles were withdrawn to measure the structure and function of mitochondria

L’ischémie-reperfusion (IR) du muscle squelettique est à l’origine de lésions au niveau local et au niveau systémique. Au niveau musculaire, l’IR est caractérisée par une atteinte de la chaîne respiratoire mitochondriale, une production de ROS et une activation de l’inflammation. Au niveau systémique, ces lésions peuvent aboutir à un tableau de défaillance multiviscérale. La physiopathologie et la chronologie précise de ces évènements demeurent néanmoins imprécises. Enfin, différentes stratégies ont été développées pour limiter ces lésions. Récemment, le dérivé Bβ (15-42) de la fibrine (nommé FX06) et le perconditionnement ont permis de protéger le myocarde des lésions d’IR. Les objectifs de notre travail sont de préciser, au niveau du muscle squelettique, les mécanismes à l’origine de ces lésions et d’évaluer ces deux nouvelles stratégies. Sur un modèle animal d’IR du muscle squelettique, nous avons observé une production de ROS pendant l’ischémie, préalable à l’atteinte mitochondriale et peut-être à l’origine de l’inflammation, et enfin une absence d’atteinte systémique au niveau mitochondrial après 2 heures et 24 heures de reperfusion. En ce qui concerne les traitements étudiés dans ce travail, nous n’avons pas pu démontrer l’efficacité du perconditionnement ischémique. Nous avons pu constater par contre que le peptide FX06 dérivé de la fibrine permet de prévenir l’apparition de ces lésions. Ces nouvelles connaissances vont nous permettre d’élaborer de nouvelles stratégies pour prévenir le développement des lésions d’IR. / Lower limb ischemia-reperfusion (IR) results in skeletal muscle mitochondrial alterations, production of reactive oxygen species (ROS), inflammation and remote organ impairments which are largely involved in patients prognosis. However, whether ischemia without reperfusion increases ROS production and preceedes mitochondrial alteration and whether mitochondrial dysfunction occurs early in remote organ is unknown. Remote ischemic perconditioning (PerC) and Fibrin-derived peptide Bβ(15-42) (FX06) prevent during cardiac IR but whether and how PerC and FX06 might protect skeletal muscle is unknown. This study tested whether PerC and FX06 would decrease skeletal muscle inflammation and reduce reactive oxygen species (ROS) production and mitochondrial dysfunction during IR. In an animal lower limb ischemia-reperfusion model, the objectives of our study were therefore to determine simultaneously the kinetic of ROS production, mitochondrial respiration and inflammation changes in skeletal muscle and remote organs during ischemia reperfusion and to challenge the effect of PerC and FX06 on mitochondrial respiratory chain complexes activities, ROS production and inflammation. We observed that oxidative stress preceedes skeletal muscle mitochondrial dysfunction and probably may be seen before inflammation activation. FX06 decreased inflammation, normalized ROS production and restored mitochondrial oxidative capacity during experimental skeletal muscle IR. PerC not only failed to protect ischemic skeletal muscle but impaired contralateral non ischemic suggesting that such therapy should be used with caution. This better knowledge will allow us to develop new strategies to prevent the development of IR lesions.