Relaxation médiée par l'ACh
Etude 2 Sacrifice prévu 7j post-LC
sham Control-LC endoSelT-/--LC
157 croissante de la cavité du ventricule gauche, traduite par une augmentation des diamètres systoliques et diastoliques du ventricule gauche. De plus, nous avons pu montrer l’existence d’une taille d'infarctus comparable aux deux temps mesurés, nous permettant de distinguer les deux phases de remodelage cardiaque traditionnellement décrites, à savoir la phase d'expansion de l'infarctus ainsi que la phase de dilatation du VG, en nous focalisant sur l’étude de la seconde phase du remodelage.
De plus, ces modifications morphologiques ne sont pas isolées mais sont associées à des altérations de la fonction du VG. En effet, nous avons pu montrer une diminution progressive de la fraction de raccourcissement du VG ainsi qu'une chute du débit cardiaque. En outre, la mesure de l'hémodynamique cardiaque invasive, par évaluation des courbes pression-volume, nous a permis d'évaluer la fonction cardiaque indépendamment de la charge et de la fréquence cardiaque. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence une altération de la capacité contractile du cœur, illustrée par une diminution significative de la pente des relations pression-volume en télé-systole, reflet d'une diminution de l'élastance ventriculaire gauche ; associée à une atteinte de la fonction diastolique, illustrée par une augmentation significative de la pente des relations pression-volume en télé- diastole, reflet d'une diminution de la compliance cardiaque. Ces résultats, que nous avons obtenus à moyen et à long terme, sont comparables à ceux observés classiquement dans la littérature, que ce soit moyennant des modèles d'I/R ou des modèles de ligature coronaire définitive. A l’heure actuelle, aucune étude expérimentale ou clinique n’a démontré de corrélation entre les taux de SelT et le remodelage cardiaque induit par l’ischémie. Néanmoins, nous avons également pu montrer que la SelT était réexprimée précocement et durablement suite à une ligature coronaire chez la souris (donnée non détaillées dans ce manuscrit). En effet, la SelT est réexprimée au niveau cardiaque dès 30 minutes d’ischémie et son expression reste significativement augmentée 7 jours après la ligature coronaire. Ces données sont en concordance avec celles observées lors d'une hypoxie cérébrale chez la souris. En effet, Ikematsu et ses collaborateurs ont pu montrer une augmentation de l'expression de la SelT au niveau cérébral dès 30 minutes d’hypoxie. Cette hypoxie modérée a été suggérée comme étant à l’origine de cette augmentation d’expression, mais ne l’est probablement pas en ce qui concerne l’augmentation précoce observée au niveau cardiaque. En effet, au niveau cardiaque, une hypoxie/ischémie tissulaire dans la zone non infarcie ne s’installe que très progressivement dans les heures qui suivent l’infarctus, secondairement, d’une part, à une diminution de la perfusion tissulaire causée par une raréfaction capillaire et d’autre part, à une augmentation du travail cardiaque398. Ainsi, durant la première semaine suivant la ligature coronaire,
158 correspondant à notre étude, ce phénomène n’est pas encore opérationnel dans la zone non infarcie et laisse au contraire place à une hyper-perfusion du tissu viable399. Au vu de ces données et de l’absence de publication relative à l’implication de la SelT dans le post-infarctus, nos travaux se sont dirigés vers la mise en évidence d’un rôle potentiel de la SelT au cours de cette pathologie et au cours du développement de l’insuffisance cardiaque chronique. De ce fait, le but principal de notre étude a été d’évaluer les effets d’une supplémentation/surexpression en SelT (moyennant soit la perfusion de peptide via des minipompes osmotiques, soit la surexpression génique de la SelT moyennant deux vecteurs rAAV différents) sur la fonction cardiaque et vasculaire dans un modèle d’ischémie cardiaque chez le rat. De plus, nous avons fait le choix d’initier notre traitement 7 jours après l’épisode ischémique afin de nous affranchir de la phase d’expansion de l’infarctus et de nous focaliser sur la phase de remodelage tardif observé consécutivement à l’infarctus du myocarde.
Nous avons ainsi pu montrer que la supplémentation en SelT lors d’une thérapie protéique permet, à moyen terme, d’améliorer l’amincissement de la paroi antérieure du VG à la fois en systole et en diastole, mais également la dilatation ventriculaire gauche par rapport aux animaux non traités. Cette limitation du remodelage cardiaque à moyen terme n’est pas liée à une modification de la taille de l’infarctus. Ceci s’explique par le fait qu’à 7 jours de reperfusion, date à laquelle est initié le traitement, la zone infarcie est entièrement remplacée par une zone cicatricielle fibreuse. Ainsi, nos résultats témoignent pour la première fois d’une action bénéfique de la SelT dans le mécanisme de remodelage post-I/R de la zone saine du myocarde. Parallèlement à ces améliorations morphologiques, nous avons pu montrer une amélioration de la fonction du VG suite au traitement protéique. En effet, la thérapie protéique par la SelT entraîne une amélioration de la FR et du DC en comparaison des animaux non traités. De même, l’altération des paramètres hémodynamiques ventriculaires gauche est clairement améliorée par le traitement. Ainsi, en améliorant considérablement la fonction et l’altération de la morphologie du VG, nos données montrent pour la première fois l’intérêt du ciblage thérapeutique de la SelT dans le post-infarctus.
Ces données ont été confirmées dans les différents modèles de thérapie génique que nous avons utilisés. En effet, le traitement des animaux ICC par un rAAV-SelT (soit 8, soit 9, exprimant la forme classique de la protéine), permet d’améliorer significativement la fonction cardiaque mesurée par échocardiographie à 90 jours. La SelT permet donc de limiter le remodelage tardif du myocarde et de restreindre la perte fonctionnelle observée classiquement dans l’ICC.
159 L’amélioration de la fonction cardiaque après traitement par la SelT pourrait s’expliquer par les effets de la SelT sur la signalisation calcique. En effet, il a été montré dans des travaux expérimentaux réalisés par Grumolato et ses collaborateurs que la SelT était impliquée dans la régulation de la signalisation calcique 124. De plus, la localisation subcellulaire de la SelT dans le réticulum endoplasmique, source majeure du calcium intracellulaire souligne son rôle potentiel sur cette signalisation. Nous avons ainsi pu montrer que l’ICC entraînait une altération significative de la contractilité des cardiomyocytes par fonction isolée. Dans nos travaux, la stimulation de l’expression de la SelT permet une nette amélioration de ces paramètres, et pourrait donc expliquer l’amélioration de la fonction cardiaque. De plus, comme décrit précédemment, les dommages cardiaques au cours du remodelage et de l’ICC se caractérisent notamment par une altération de la compliance cardiaque. L’augmentation de la rigidité cardiaque a souvent été associée à la présence d’une importante fibrose interstitielle. Nos mesures de la fibrose cardiaque par coloration au Rouge Sirius ont révélé une augmentation de la densité en collagène, attendue du fait des processus de cicatrisation et de remodelage observés consécutivement à l’infarctus. La mise en place d’une fibrose cicatricielle pourrait participer à la dégradation de la fonction cardiaque. Il semblerait donc dans notre modèle que la SelT ait un rôle à jouer sur la fibrose interstitielle dès lors qu’elle est significativement diminuée dans l’ensemble de nos modèles expérimentaux, expliquant en partie l’amélioration de la fonction cardiaque.
Outre ces mécanismes, le statut rédox cardiaque semble être un facteur majeur afin d’expliquer les effets bénéfiques d’une stimulation de la Selt dans le remodelage VG et l’ICC. En effet, il est désormais clairement établi que la mort cellulaire engendrée par l’ischémie, l’inflammation ainsi que la déplétion en O2, résultent en un déséquilibre de la balance pro-/anti-oxydante et donc en l’instauration d’un stress oxydant majeur au niveau cardiaque400. Plusieurs études ont montré, à l’aide d’outils pharmacologiques, que la supplémentation en enzymes antioxydantes au cours du remodelage VG est capable de diminuer l’apoptose, de limiter la fragmentation de l’ADN et in fine d’améliorer la fonction cardiaque .
Ainsi, il semblerait que l’amélioration de la fonction cardiaque induite par la stimulation de l’expression de la SelT soit due à l’amélioration des flux calciques permettant ainsi une diminution globale du stress oxydant au sein du VG. Ceci est illustré par la diminution des enzymes pro- oxydantes telles que la NOX4, mais également par une augmentation des défenses antioxydantes telles que les SOD.
160 De plus, l’amélioration de la relaxation coronaire permet également d’étayer cet argument, avec notamment une augmentation des taux de NO au niveau cardiomyocytaire qui permet d’améliorer la contractilité et la relaxation398. Cette amélioration de la relaxation coronaire contribue à l’amélioration de la perfusion myocardique et ainsi à une diminution de l’hypoxie. Ceci entraîne donc par conséquence une diminution de l’activation des mécanismes du remodelage cardiaque, tels que l’inflammation et l’activation du système RAA.
Parallèlement, nous avons également souhaité investiguer l’implication de la sélénocystéine dans les différents effets médiés par la SelT au niveau cardiaque et vasculaire. Pour ce faire, nous avons utilisé deux vecteurs rAAV différents, l’un permettant l’expression de la SelT sous sa forme native, et l’autre permettant l’expression d’un gène dans lequel le résidu Sec a été modifié par une Ala. Nous avons pu montrer que la thérapie génique par l’utilisation du rAAV8-SelTSec permet une amélioration franche de la fonction et du remodelage cardiaque ainsi que de la relaxation coronaire. En revanche, l’utilisation du rAAV8-SelTAla ne modifie pas l’ensemble de ces paramètres en comparaison des animaux non traités. Il semblerait donc que l’ensemble des effets bénéfiques de la SelT soient médiés par le résidu Sec.
L’implication du résidu Sec dans les effets bénéfiques de la SelT a été suggérée au travers de la séquence CXXU 401–403. En effet, des travaux réalisés in vitro dans une lignée de neuroblastomes humains (SH-5Y) et in vivo, dans un modèle murin invalidé pour la SelT dans les cellules neurales, révèlent que la SelT protège les cellules du stress oxydatif via son motif CXXU402. Castex et ses collaborateurs ont montré que la SelT est nécessaire à la survie des neurones durant le développement cérébral en prévenant l’augmentation des ERO403. Enfin, Abid et ses collaborateurs ont montré l’implication de la SelT dans une cascade de signalisation cellulaire qui intervient dans la survie cellulaire contre le stress oxydant (Abid et al., soumis). De plus, il est établi que certaines sélénoprotéines (GPx5, 7, 8 et Trx2) conservent leur fonction lorsque le résidu Sec est remplacé par une Cys62. En effet, l’avantage que procure la présence d’une Sec en comparaison du Cys au sein des sélénoprotéines fait l’objet de débats actuellement. Il semble que l’environnement du résidu Sec ait plus d’influence sur le potentiel rédox que la nature Sec ou Cys du résidu présent au niveau du site actif 404. En revanche, l’incorporation du sélénium dans les sélénoprotéines leur confère un niveau de régulation supplémentaire dont sont dépourvus les homologues contenant une Cys.
161 Nos résultats semblent donc conforter cette hypothèse d’importance du résidu Sec en comparaison d’une alanine, résidu simple et sans propriété antixodyante. Néanmoins, la part d’importance de la Sec en comparaison de la Cys reste encore à déterminer en ce qui concerne la SelT.
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