Soutenance mémoire
Insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (ICFEP)
L’ICFEP est difficilement diagnostiquée et les traitements qui existent pour les patients qui en sont atteints sont très limités. L’ICFEP estun syndrome clinique défini comme étant une insuffisance cardiaque à fraction d’éjection non altérée associée à une dysfonction diastolique détectée par les techniques d’imagerie cardiovasculaire, notamment l’échocardiographie. Les principaux facteurs de risque qui sont associés à l’ICFEP sont l’hypertension artérielle (HTA), l’âge, le sexe féminin, l’obésité et le diabète . Il a été montré que l’ICFEP est associée à une réserve coronaire limitée, à une dysfonction endothéliale, à une dysfonction ventriculaire droite et à une dysfonction atriale gauche. L’ICFEP est caractérisée par une pression de remplissage ventriculaire élevée observée au repos ou pendant l’effort contribuant ainsi à une hypertension pulmonaire secondaire.
Insuffisance cardiaque à fraction d’éjection réduite (ICFER)
L’ICFER comme son nom l’indique est définie par unefraction d’éjection diminuée suite à une pathologie cardiaque ischémique ou non-ischémique. Contrairement à l’ICFEP, les médicaments prescrits contre l’ICFER sont plus nombreux et les traitements sont plus efficaces malgré les effets secondaires qu’ils présentent. Les principaux médicaments prescrits en cas d’ICFER sont les béta-bloquants, les bloqueurs du système rénineangiotensine-aldostérone, les agents inotropes tel que la digoxine et les vasodilatateurs. Tous ces médicaments ont montré une efficacité thérapeutique chez les patients atteints d’ICFER.
Notre laboratoire a participé à l’identification et à la caractérisation de plusieurs molécules pharmacologiques améliorant la fonction cardiaque post-infarctus, comme l’Ivabradine , un inhibiteur de la protéine tyrosine phosphatase-1-B , des antagonistes du récepteur minéralocorticoïde et un inhibiteur de l’époxyde hydrolase soluble.
La phase de prolifération
Cette phase commence par le recrutement des monocytes non-classiques (Ly6-C low/CX3CR1 high) et leur différenciation en macrophages de type M2. Ces macrophages favorisent la cicatrisation de l’infarctus tout en sécrétant plusieurs facteurs de croissance induisant l’activation des fibroblastes. Ces derniers une fois activés, se mettent à proliférer et à sécréter du collagène et d’autres composantes de la matrice extracellulaire. Les macrophages M2 sont aussi capables de sécréter différents facteurs de croissance notamment le vascular endothelial growth factor-A (VEGF-A) et des métalloprotéases matricielles (MMPs) afin de stimuler la croissance des vaisseaux sanguins. Ce mécanisme appelé angiogenèse, permet d’optimiser la phase de réparation post-ischémique.
La phase de maturation
Cette phase est caractérisée par la transformation de la zone infarcie en un tissu cicatriciel massif et dense. Une augmentation du taux d’enzymes telles que la lysyl-oxidase a lieu pendant la phase de maturation. Cette enzyme est impliquée dans la réticulation du collagène et conduit à la consolidation et à la stabilisation du réseau fibrotique. Cette étape est caractérisée finalement par la mort des fibroblastes laissant place à un tissu cicatriciel akinétique9 .Figure 1
Le remodelage cardiaque tardif
Le remodelage cardiaque tardif est caractérisé par une stimulation de l’hypertrophie cardiaque et par des altérations de l’architecture du ventricule gauche. Ces modifications permettent au cœur de s’adapter aux nouvelles contraintes mécaniques afin de distribuer les forces d’étirement d’une façon homogène entre les différentes zones de la paroi ventriculaire gauche. En effet, il a été mis en évidence une augmentation de l’ordre de 70% du volume des myocytes, engendrée par une réplication des sarcomères en série sans changement de leurs longueurs, alors que la taille de la zone nécrosée, non contractile, est plutôt réduite. Sur le plan physiologique, une hypertrophie cardiaque est considérée comme un mécanisme adaptatif. Ainsi, on peut noter une hypertrophie cardiaque physiologique et réversible ayant lieu chez les femmes enceintes et les athlètes afinde s’adapter aux besoins métaboliques de l’organisme.
Cependant, l’hypertrophie associée à un remodelage cardiaque n’est pas physiologique et peut persister d’une façon chronique et irréversible. À long terme, l’hypertrophie cardiomyocytaire entraîne un écrasement des vaisseaux sanguins si l’angiogenèse n’est pas efficace et aboutit, par conséquent à une réduction de la perfusion. Le mécanisme hypertrophique initialement compensateur est rapidement dépassé et les contraintes pariétales ne sont plus sous contrôle. Ainsi, la persistance de la dilatation ventriculaire altère davantage la fonction cardiaque entraînant la mise en place d’un véritable cercle vicieux et aboutissant au final à une IC chronique . Le remodelage du VG est considéré comme un marqueur de mauvais pronostic. Plusieurs études ont montré que la dilatation ventriculaire est corrélée à une diminution de la survie. Des études ont montré un taux de mortalité supérieur chez les patients ayant subi un infarctus et présentant une dilatation du VG par rapport à ceux qui n’ont pas développé cette dilatation.
Les principaux mécanismes induisant une hypertrophie cardiomyocytaire sont :
L’activation neuro-hormonale médiée par la noradrénaline, l’étirement mécanique du myocarde et l’activation tissulaire locale du système rénine-angiotensine.
L’inflammation cardiaque post-infarctus du myocarde
Les cellules immunitaires sont les principaux médiateurs de l’inflammation cardiaque.
Cependant à l’état basal et en l’absence de toute pathologie cardiovasculaire une faible proportion de ces cellules existe au niveau du cœur et sont dites cellules immunitaires résidentes. Figure 3Le rôle de ces cellules est largement inconnu. En effet, une étude récente a montré que les macrophages résidents favorisent la conduction électrique cardiaque via un mécanisme dépendant de la connexine 43 qu’ils l’expriment.
Dans ce chapitre, les différents médiateurs et mécanismes inflammatoires mis en place suite à un IDM seront détaillés.
Le stress oxydant
Le stress oxydant augmente après la reperfusion d’un cœur ischémique. Il s’agit d’une génération excessive ou d’une accumulation des radicaux libres. Ces derniers sont des molécules ou des atomes présentant un ou plusieurs électrons non appariés sur leur couche externe. On distingue deux sous-classes de radicaux libres : Les espèces réactives de l’oxygène (ROS) et les espèces réactives de l’azote(ERA). Parmi les ROS on trouve l’anion superoxyde ( . O2 -), le radical hydroxyl ( . OH) et le peroxyde d’hydrogène (H2O2 ). Parmi les ERAs on trouve le monoxyde d’azote (NO), le dioxyde d’azote (NO 2 ) et le peroxynitrite (ONOO -). Les radicaux libres formés peuvent induire une pré-oxydation des lipides, une oxydation de certaines protéines aboutissant à leur perte de fonction ou à une cassure des brins d’ADN.
Les principales sources de radicaux libres sont la membrane plasmique des cardiomyocytes, les mitochondries et les cellules endothéliales. La monoxyde d’azote synthétase inductible (iNOS) est activée suite à une reperfusion induisant une production massive de NO. Ce dernier présente des effets pro-apoptotiques à des concentrations très élevées. D’autre part, suite à une ischémie-reperfusion les taux de ROS augmentent remarquablement. Ces derniers attaquent tout type cellulaire en altérant son intégrité membranaire et sa perméabilité. De même, les ROS peuvent dénaturer certaines protéines aboutissant à leur perte d’activité enzymatique. Les ROS interfèrent aussi avec le transport calcique du réticulum sarcoplasmique et potentialisent la réponse inflammatoire en agissant comme des agents chimio-attractants. Une activité oxydo-réductive non contrôlée peut altérer la synthèse protéique, l’activité enzymatique et larégulation du cycle cellulaire. L’altération des protéines membranaires par les ROS est l’un des facteurs les plus importants dans l’aggravation des signes de l’ischémie-reperfusion.Les radicaux libres attaquent les organites cellulaires aboutissant à des dérégulations structurales et métaboliques et induisant la mort cardiomyocytaire par apoptose et par nécrose.
La production des radicaux libres est contrebalancée par un mécanisme de défense naturel incluant différentes enzymes anti-oxydantes comme la superoxyde dismutase (SOD), la catalase (CAT) et la glutathion peroxydase (GPx). En conditions physiologiques, l’équilibre oxydo réductif est maintenu. En revanche, suite à une ischémie-reperfusion, les taux des radicaux libres augmentent favorisant la production des enzymes anti-oxydantes afin de rétablir l’équilibre oxydo-réductif.
Les signaux de danger
Les signaux de danger ou encore appelés : Motifs moléculaires associés au danger (DAMPs) sont des petites molécules relarguées en conditions ischémiques et sont responsables d’une réponse inflammatoire dite « stérile ». Ainsi les DAMPs sont capables de se lier aux différents récepteurs de type Pathogen Recognition Receptors (PRRs), qui sont exprimés par les cellules de l’immunité innée comme les cellules dendritiques et les macrophages. De cette façon les DAMPs amplifient la réponse inflammatoire au sein du myocarde en post-infarctus. Les principaux DAMPs retrouvés dans le myocarde ischémique sont : Le high mobility box 1 (HMGB1), les heat shock proteins 60 et 70 (HSP60 et HSP70), l’adénosine triphosphate (ATP), l’ADN mitochondrial, la fibronectine-EDA et certaines protéines de la matrice extracellulaire comme la Ténascine-C, l’Ostéopontine, les protéines riches en cystéine et les galéctines. Ces moléculesreconnaissent différents récepteurs comme les Toll Like Receptors (TLRs), les Nod Like Receptors (NLRs) et le Receptor for Advanced Glycation End-products (RAGE).
Il a été montré que l’ATP est capable d’activer la composante NLRP3 de l’inflammasome via son récepteur P2X7 afin d’induire l’expression d’IL-1β et d’IL-18. Cette voie de signalisation est impliquée dans l’aggravation de l’inflammation cardiaque post-ischémie et dans l’augmentation de la taille d’infarctus 16.
Les éosinophiles
Les éosinophiles présentent un effet cardiotoxique majeur induit par la libération du contenu de leurs vésicules. En effet, les éosinophiles sécrètent 4 principales protéines cationiques : Le Major Basic Protein (MBP), l’Eosinophil Cationic Protein (ECP), l’Eosinophil–Derived Neurotoxine (EDN) et l’Eosinophil Peroxydase (EPO). Ces protéines exercent plusieurs effets délétères tout en induisant la production des radicaux libres et en favorisant l’apoptose et la nécrose. Elles sont capables également d’activer les plaquettes et d’inhiber les effets anticoagulants de la thrombomoduline. En effet, l’action délétère des éosinophiles est étalée sur 3 phases consécutives : La première consiste à la déposition des protéines cationiques et à l’induction de la mort cardiomyocytaire. La deuxième consiste à l’effet coagulant et à la formation du thrombus vasculaire. La troisième est définie par la stimulation de la fibrose cardiaque notamment dans les valvulopathies cardiaques. Les protéines cationiques sécrétées par les éosinophiles sont impliquées également dans la survenue des lésions coronariennes.
Les vaisseaux lymphatiques
Les vaisseaux lymphatiques sont présents au niveau de la peau et de la plupart des organes internes, à l’exception du parenchyme nerveux central, de la moelle osseuse et des tissus non vascularisés comme le cartilage et la cornée . On peut classer les vaisseaux lymphatiques en 3 grandes catégories : Les capillaires lymphatiques, les pré-collecteurs et les collecteurs.
Les capillaires lymphatiques
Les capillaires lymphatiques ont un diamètre qui varie entre 10 et 60 µm et l’épaisseur de leur paroi varie entre 50 et 100 nm. La microscopieélectronique montre que les capillaires lymphatiques ne présentent pas une membrane basale. Si cette dernière existe, elle est discontinue.
Ces capillaires sont composés d’une monocouche de cellules endothéliales lymphatiques (LECs) interdigitées et non-fenestrées qui ressemblent aux feuilles de chêne. Les LECs sont associées à des filaments d’ancrage, ayant un diamètre qui varie entre 6 et 10 nm. Ces filaments empêchent les capillaires lymphatiques dese collapser. Ainsi, lorsque la pression interstitielle augmente, les filaments d’ancrage s’étirent et permettent d’écarter les LECs favorisant la diffusion du liquide interstitiel vers la lumière des capillaires. Lorsque la pression intra-capillaire augmente, les filaments d’ancrage se relâchent, empêchant le retour lymphatique vers les tissus. De cette façon, ces filaments favorisent le passage du liquide interstitiel dans un sens unique : Du tissu vers la lumière des capillaires lymphatiques.
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Table des matières
Remerciements
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des abréviations
Résumé
Abstract
Avant propos
Revue bibliographique
I. L’insuffisance cardiaque
1. Epidémiologie des maladies cardiovasculaires
2. Insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (ICFEP)
3. Insuffisance cardiaque à fraction d’éjection réduite (ICFER)
II. L’infarctus du myocarde
1. Le remodelage cardiaque précoce
a) La phase inflammatoire
b) La phase de prolifération
c) La phase de maturation
2. Le remodelage cardiaque tardif
III. L’inflammation cardiaque post-infarctus du myocarde
1. Le stress oxydant
2. Les signaux de danger
3. Les chimiokines
4. Les cytokines
5. Le complément
6. L’immunité innée
a) La protéine C réactive (CRP)
b) Les neutrophiles
c) Les éosinophiles
d) Les mastocytes
e) Les cellules dendritiques
f) Les monocytes
g) Les macrophages
7. L’immunité adaptative
a) Les Natural Killers
b) Les lymphocytes B
c) Les lymphocytes T
IV. Le système lymphatique
1. Les structures et les composants lymphatiques
a) Le canal thoracique et le conduit lymphatique droit
b) Les ganglions lymphatiques
c) La lymphe
2. Les vaisseaux lymphatiques
a) Les capillaires lymphatiques
b) Les pré-collecteurs
c) Les collecteurs
d) Les valves lymphatiques
3. L’origine embryonnaire des vaisseaux lymphatiques
4. Les marqueurs des vaisseaux lymphatiques et leurs rôles
5. Les régulateurs de la lymphangiogenèse
a) Les facteurs pro-lymphangiogéniques
b) Les facteurs anti-lymphangiogéniques
6. Le rôle physiologique du réseau lymphatique
a) La régulation de la pression hydro-osmotique
b) L’absorption des lipides
c) Le transport des cellules immunitaires
7. Le système lymphatique cardiaque
a) Historique
b) Développement
c) Structure et organisation
d) Fonction
V. Lien entre l’inflammation et les vaisseaux lymphatiques
1. La lymphangiogenèse induite par l’inflammation
2. Les médiateurs de la lymphangiogenèse inflammatoire
a) Les cellules immunitaires
b) Les cellules non-immunitaires
c) Les médiateurs moléculaires
3. L’effet anti-lymphangiogénique de l’inflammation
4. L’effet des différentes cytokines sur le réseau lymphatique
a) Les cytokines pro-lymphangiogéniques
b) Les cytokines anti-lymphangiogéniques
5. L’effet des différents médiateurs inflammatoiresnon-cytokiniques sur le réseau lymphatique
a) Les médiateurs inflammatoires pro-lymphangiogénique
b) Les médiateurs inflammatoires anti-lymhangiogéniques
6. L’effet de l’inflammation sur la structure et lafonction des vaisseaux lymphatiques
a) L’expression des molécules d’adhésion
b) L’expression des chimiokines
c) Les jonctions cellulaires
d) La fonction des vaisseaux lymphatiques
7. L’effet immunomodulateur des vaisseaux lymphatiques
a) La sécrétion des chimiokines
b) Le récepteur D6
c) Les molécules d’adhésion
d) Le drainage lymphatique
e) La tolérisation immunitaire
8. Le lien entre les cellules myéloïdes et les cellules endothéliales lymphatiques
a) Marqueurs en commun
b) Transdifférenciation
9. Le rôle direct du VEGF-C dans l’inflammation
VI. La lymphangiogenèse : Une cible thérapeutique
1. Les approches thérapeutiques stimulant la lymphangiogenèse
a) L’inflammation cutanée
b) L’inflammation des voies respiratoires
c) La polyarthrite rhumatoïde
d) Les maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI)
e) Le lymphœdème
f) Le choc septique
2. Les approches thérapeutiques inhibant la lymphangiogenèse
a) La maladie du greffon contre l’hôte (GVH)
b) Le rejet de greffe
c) Le cancer
3. Les essais thérapeutiques cardiovasculaires avecdes facteurs pro-lymphangiogéniques
Objectifs
Partie expérimentale
I. Protocoles expérimentaux
1. Modèles animaux
2. Traitements
3. Anesthésiants
4. Analgésique
II. Évaluations de la fonction cardiaque
1. L’échocardiographie
a) Mode Temps-Mouvements
b) Mode Doppler pulsé
2. L’hémodynamique
3. Imagerie par résonance magnétique
a) Mesure de la perfusion cardiaque
b) Cartographie T2
III. La gravimétrie
IV. La lymphangiographie
V. La cytométrie en flux
1. Le sang
2. Le cœur
VI. Le Whole Mount
VII. Microscopie
1. Le confocal
2. Le microscope à feuille de lumière
VIII. Histologie
1. Préparation des échantillons
2. Préparation des coupes
3. Coloration au rouge Sirius
4. Coloration à l’hématoxyline et à l’éosine
5. Coloration à l’x-gal
6. L’immunohistochimie
7. Analyse d’images issues de l’histochimie
a) Mesure histologique de la taille d’infarctus
b) Mesure histologique de la fibrose cardiaque
8. Analyse d’images issues de l’immunohistochimie
a) Évaluation de la densité vasculaire
b) Évaluation de l’hypertrophie cardiaque
c) Évaluation de la densité artériolaire :
d) Quantification des vaisseaux lymphatiques
e) Évaluation de l’infiltrat inflammatoire
IX. Analyses moléculaires
a) Western Blot
b) Purification des anticorps
c) L’extraction des ARN
d) La reverse transcription
e) La q-PCR
f) Dosage plasmatique du VEGF-C par ELISA
X. Analyses statistiques
Partie résultats
Premier article
Supplément de la première étude
Discussion
Conclusions
Perspectives
Références bibliographiques
Annexe
