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Faculté de Médecine Université Libre de Bruxelles

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Academic year: 2021

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Texte intégral

(1)

Université Libre de Bruxelles

Faculté de Médecine

LABORATOIRE

DE

PHYSIOLOGIE

ET PHARMACOLOGIE

PATHOBIOLOGIE

DE

LA

HERNIE

DIAPHRAGMATIQUE

CONGENITALE

EXPERIMENTALE

INDUITE

PAR

L’EXPOSITION

AU

NITROFENE

CHEZ

LE

RAT

M

ARTINE

M

AKANGA

T

HESE PRESENTEE EN VUE DE L

OBTENTION DU TITRE DE

D

OCTEUR EN

S

CIENCES

B

IOMEDICALES ET

P

HARMACEUTIQUES

P

ROMOTEUR

:

P

ROF

.

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OBERT

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UPERVISEUR

:

D

R

L

AURENCE

D

EWACHTER

(2)

2

Composition du jury de thèse

Président

Prof. Jacques DEVIERE, Faculté de Médecine, ULB, Bruxelles

.

Secrétaire

Prof. Jean-Marie VANDERWINDEN, Faculté de Médecine, ULB, Bruxelles.

Membres de l’Université Libre de Bruxelles

Prof. Jean-Jacques HOUBEN, Faculté de Médecine, ULB, Bruxelles.

Prof. Stéphane LOURYAN, Faculté de Médecine, ULB, Bruxelles.

Prof. Kathleen Mc ENTEE, Faculté de Médecine, ULB, Bruxelles.

Prof. Robert NAEIJE, Faculté de Médecine, ULB, Bruxelles.

Experts extérieurs

(3)

3

Remerciements

Je voudrais témoigner ma profonde gratitude,

Aux Missionnaires Médicales de Marie (Medical Missionaries of Mary) plus spécialement aux sœurs: Sr Philomena Sheerin, Sr Margaret Quinn, Sr Siobhan Corkery, Sr Dervilla O’Donnell, Sr Ursula Sharpe, Sr Kay Lawlor, Sr Carla Simmons, Sr Rose Mary Mohan, Sr Geneviève Van Waesberghe, et à la communauté MMM d’Artane de Dublin (Irlande) de m’avoir soutenue, et accompagnée, grâce à leur fonds, à leur hospitalité et à leur charisme de MMM, j’ai pu faire cette formation doctorale. "All my gratitude to you, May God bless you in the MMM healing ministry".

Je remercie et j’aimerais exprimer ma profonde reconnaissance:

Aux professeurs Robert Naeije, Kathleen Mc Entee qui m’ont bien accueillie dans leur département de Physiologie et Physiopathologie de l’Université Libre de Bruxelles, grâce à vos supervisions et expertises sur le plan scientifique, j’ai pu arriver à faire ces études doctorales.

Aux professeurs Marie-Christine Seghaye, Jacques Devière, Jean-Marie Vanderwinden, Jean-Jacques Houben, Stéphane Louryan et Christophe Chardot, tous mes sincères remerciements d’avoir accepté d’être les membres du jury de ma thèse.

Aux Docteurs Benoit Rondelet, Pierre Lingier, Hidekazu Maruyama, Céline Dewachter, Laurence Dewachter, toute ma gratitude pour votre bienveillance, vos conseils et encouragements pendant mon séjour en formation à l’ULB.

Un grand Merci particulièrement au Dr Laurence Dewachter qui par sa disponibilité quotidienne, sa patience, sa gentillesse, son expertise m’a guidée, accompagnée tout au long de mes études ici à l’ULB, et plus spécialement lors de la rédaction de ce travail. J’ai admiré sa passion pour la recherche scientifique qui m’a motivée pendant mon séjour au laboratoire de Physiologie à l’ULB.

Aux Drs Vadim Shlyonsky, Dr Frédérique Mies et à toute l’équipe du laboratoire de Physiologie de l’Université Libre de Bruxelles, merci pour votre hospitalité et vos encouragements tout au long de ces études doctorales. À Mes dames Amira Khouiled, et Pascale Jespers, merci pour votre disponibilité et votre assistance technique. Un Merci cordial à Hidekazu Maruyama, Ielham Haddad, Samantha Gomart, Agnès Mendes Da Costa, Asmae Elhaj et Aline Vuckovic.

À ma famille Makanga, à ma mère Denise, mon père Théodore, Merci de m’avoir donné la vie et soutenu tout au long de ces études et dans la pratique de l’exercice de la médecine.

(4)

4

Table des matières

LISTE DES ABREVIATIONS ... 9

RESUME ... 14

INTRODUCTION GENERALE ... 18

1.1 Définition ... 18 1.2 Historique ... 18 1.3 Epidémiologie ... 19 1.3.1 Etiologie ... 19 1.3.2 Malformations associées ... 20 1.4 Embryologie ... 21 1.4.1 Embryologie du diaphragme ... 21

1.4.2 Développement pulmonaire normal ... 23

1.4.3 Embryogenèse de la hernie diaphragmatique congénitale. ... 25

1.4.4 Embryologie du cœur ... 28

1.5 Anatomie du diaphragme ... 28

1.6 Classification anatomique des HDC ... 29

1.7 Pathophysiologie de HDC ... 31

1.7.1 Anomalies structurelles pulmonaires ... 31

1.7.2 Anomalies fonctionnelles ... 31

1.7.3 Hypertension artérielle pulmonaire persistante du nouveau-né (HTAPP) ... 33

1.7.3.1 Définition-Classification ... 33

1.7.3.2 Physiopathologie – Etiologies ... 35

1.7.3.3 Prise en charge de l’HTAPP ... 36

1.7.4 Anomalies cardiaques dans la HDC ... 36

1.8 Modèles expérimentaux de hernie diaphragmatique congénitale ... 37

1.8.1 Les modèles chirurgicaux de HDC ... 37

1.8.2 Le modèle tératogénique de HDC avec le nitrofène ... 38

1.8.2.1 Distribution, métabolisme et mécanismes pathogéniques du nitrofène ... 39

1.8.3 Les modèles génétiques de HDC ... 40

1.8.3.1. Les modèles génétiques de HDC postérieures ... 41

1.8.3.1.1 Le gène WT1 (gène suppresseur de la tumeur de Wilms). ... 41

1.8.3.1.2 Le gène Fog-2 ... 41

1.8.3.1.3 Le gène GATA-4 ... 41

1.8.3.1.4 Le gène COUP-TFII ... 41

1.8.3.1.5 Le récepteur du facteur de croissance des dérivés des plaquettes α (PDGFRα) ... 42

1.8.3.2 Les modèles génétiques de HDC centrale et antérieure ... 42

1.8.3.2.1 Le gène Slit3 ... 42

1.8.3.2.2 L’enzyme LOX ... 42

(5)

5

1.10 Diagnostic de la HDC dans l’espèce humaine ... 46

1.11 Prise en charge de la HDC chez l’espèce humaine ... 47

1.11.1 Prise en charge prénatale et pronostic de la HDC... 47

1.11.2 Prise en charge post - natale ... 49

1.12 Suivi à long terme ... 51

1.13 La voie des protéines de morphogenèse osseuse (BMP) et leur récepteur de type II (BMPR2) ... 52

1.13.1 Les protéines de morphogenèse osseuse (BMP) ... 52

1.13.2 Voie de signalisation du BMP/BMPR ... 52

1.13.2.1 Voie de signalisation dépendante des Smads ... 52

1.13.2.2 Voie de signalisation des BMP antagonistes ... 53

1.13.2.3 Voie de signalisation dépendante des MAPK ... 54

1.13.2.4 Interaction entre les voies de signalisation Smad et MAPK ... 55

1.13.2.5 Implication de la voie du BMP/BMPR2 dans la maturation pulmonaire, le développement cardiaque et dans le remodelage vasculaire pulmonaire. ... 55

1.13.2.5.1 Rôle des BMP dans la maturation pulmonaire ... 55

1.13.2.5.2 Rôle de la voie BMP/BMPR2 dans le remodelage vasculaire pulmonaire ... 56

1.13.2.5.3 Rôle de la voie BMP/BMPR2 dans le développement cardiaque... 57

POSITION DU PROBLEME - OBJECTIFS ... 58

MATERIEL ET METHODES ... 59

1.1 Protocole expérimental: Etablissement du modèle expérimental par administration du nitrofène chez le rat. Protocole 1 ... 59

1.2 Administration anténatale de la simvastatine (inhibiteur de l’enzyme hydroxymethylglutaryl CoA réductase) et du sildénafil (inhibiteur de la phosphodiestérase-5) dans un modèle expérimental de hernie diaphragmatique congénitale ... 60

1.2.1 Protocole expérimental : modèle animal rat et administration de la simvastatine, du sildénafil. Protocole 2 ... 60

2.1 Evaluation de l’hypoplasie pulmonaire et du remodelage vasculaire par la morphométrie pulmonaire sur coupes histologiques pulmonaires en microscopie optique ... 62

2.1.1 Préparation des coupes histologiques. ... 62

2.1.2 Morphométrie pulmonaire ... 62

2.1.2.1 Le comptage radial alvéolaire (RAC). ... 63

2.1.2.2 L’intersection linéaire moyenne alvéolaire [Mean linear intercept (Lm) ] ... 63

2.1.2.3 Longueur transversale moyenne des septa alvéolaires (Mean wall transection length : Lmw) .. 63

2.1.3 Morphométrie artérielle pulmonaire ... 64

2.1.3.1 Epaisseur de la média des artérioles pulmonaires ... 64

2.1.3.2 La densité vasculaire pulmonaire... 64

(6)

6

2.2.1 Extraction de l’ARN messager (ARNm)... 64

2.2.1.1 Principe ... 64

2.2.1.2 Méthode ... 65

2.2.2 Transcription inverse ... 65

2.2.2.1 Principe ... 65

2.2.2.2 Méthode ... 65

2.2.3 RTPCR quantitative en temps réel (RTQ-PCR) ... 66

2.2.3.1 Principe ... 66

2.2.3.2 Méthode ... 67

2.3 Caractérisation de l’expression des protéines ... 70

2.3.1 Western blotting ... 70

2.3.1.1 Principe ... 70

2.3.1.2 Méthode ... 70

2.3.2 Test ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay) ... 71

2.3.2.1 Principe ... 71

2.3.2.2 Méthode ... 72

2.4 Caractérisation de la localisation de protéines spécifiques au sein des tissus pulmonaires par immunohistochimie et microscopie optique ... 72

2.4.1 Principe ... 72

2.4.2 Méthode ... 73

2.5 Mise en évidence de la fragmentation de l’ADN par la méthode de marquage TUNEL (Terminal deoxynucleotidyl transferase biotin dUTP Nick-End Labeling) au sein des tissus pulmonaires en microscopie optique ... 74

2.5.1 Principe du marquage TUNEL ... 75

2.5.2 Méthode ... 76

2.6 Analyses Statistiques ... 76

Partie 1 : HERNIE DIAPHRAGMATIQUE CONGENITALE (HDC) INDUITE

PAR LE NITROFENE CHEZ LE RAT ET VOIE DE SIGNALISATION DU

RECEPTEUR DES PROTEINES DE MORPHOGENESE OSSEUSE TYPE 2

(BMPR2) ... 77

I. Résultats ... 77

1.1 Incidence de la hernie diaphragmatique congénitale et paramètres morphologiques . 77 1.2 Evaluation morphométrique de l’hypoplasie pulmonaire et du remodelage vasculaire pulmonaire ... 78

1.2.1 Structure du parenchyme pulmonaire ... 78

1.2.1.1 Morphométrie pulmonaire (alvéoles et septa alvéolaires) ... 78

1.2.1.2 Morphométrie artérielle pulmonaire et densité vasculaire pulmonaire ... 79

1.3 Evaluations pathobiologiques au niveau pulmonaire ... 80

(7)

7

1.3.1.1 Expression pulmonaire des agonistes (BMP4, BMP7) et des antagonistes (gremlin, noggin) de la

voie BMP/BMPR2 ... 80

1.3.1.2 Expression pulmonaire des récepteurs de la voie BMP/BMPR2 ... 82

1.3.2 Apoptose au niveau pulmonaire ... 86

1.4 Evaluation pathobiologique des anomalies cardiaques ... 88

1.4.1 Anomalies cardiaques et voie de signalisation de la voie BMP/BMPR2 ... 88

1.4.2 Anomalies cardiaques, apoptose et expression génique de SERCA-2A ... 90

II. Discussion ... 92

Partie 2: EFFETS DE L’ADMINISTRATION ANTENATALE DE LA

SIMVASTATINE COMPAREE AUX EFFETS DE L’ADMINISTRATION

ANTENATALE DU SILDENAFIL DANS UN MODELE EXPERIMENTAL DE

HERNIE DIAPHRAGMATIQUE CONGENITALE CHEZ LE RAT ... 96

I. Résultats ... 97

2.1 Effet du traitement anténatal avec la simvastatine sur l’incidence de la HDC ... 97

2.2 Paramètres morphologiques ... 97

2.3 Evaluations morphométriques pulmonaires ... 98

2.3.1 Effets de l’administration anténatale de la simvastatine sur la structure pulmonaire des fœtus ayant une HDC induite par l’exposition au nitrofène ... 98

2.3.2 Effets de l’administration anténatale de la simvastatine sur la morphométrie artérielle pulmonaire des fœtus ayant une HDC induite par le nitrofène ... 99

2.4 Evaluations pathobiologiques au niveau pulmonaire ... 101

2.4.1 Effets de l’administration anténatale de la simvastatine sur les molécules régulant la vasomotion pulmonaire chez les fœtus ayant une HDC induite par le nitrofène ... 101

2.4.2 Effets de l’administration anténatale de la simvastatine sur la signalisation de la voie BMP/BMPR2 ... 104

2.4.3 Effets de l’administration anténatale de la simvastatine sur l’apoptose au niveau pulmonaire .. 105

(8)

8

Article 1: Makanga M, Dewachter C, Maruyama H, Vuckovic A, Rondelet B, Naeije R,

Dewachter L. Downregulated bone morphogenetic protein signaling in nitrofen-induced congenital diaphragmatic hernia. Pediatr Surg Int 2013; 29: 823-834. ... 141

Annexe 2 ... 141 Article 2: Makanga M, Maruyama H,Hupkens E, de Medina G, Dewachter C, Mendes da

Costa A, Naeije R, Dewachter L. Prevention of pulmonary hypoplasia and pulmonary vascular remodeling by antenatal Simvastatin treatment in nitrofen-induced congenital diaphragmatic hernia. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2015; 308:L672-682. ... 141

Annexe 3 ... 141 Titre de la thèse annexe ... 141

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9

LISTE DES ABREVIATIONS

ABC: Avidine-Biotine peroxydase Complexe ACE: Angiotensin Converting Enzyme ADN: Acide Désoxyribo Nucléique

ADNc: Acide Désoxyribo Nucléique Complémentaire AIF: Facteur Inducteur de l’Apoptose

AKT: Proteine kinase B (serine thréonine kinase) ALK: Activin Like Kinase

Ang: Angiopoiétine

APAF-1: Facteur Protéique Activateur de l’Apoptose AP-1: Activator Receptor-1

ATP: Adénosine TriPhosphate ARN: Acide RiboNucléique

ARN m: Acide RiboNucléique Messager

Bcl-2: B - Cell- Leukemia /lymphoma 2-like protein

BMP: Bone Morphogenetic Protein (ou protéine de morphogenèse osseuse) BMPR: Bone Morphogenetic Protein Receptor

Ca: CAlcium Cav: CAVeolin

cGMP: Cyclic Guanosine MonoPhosphate

C-JNK/SAPK: C-Jun N-terminal Kinase / Stress Activated Protein Kinase Co-A: Co enzyme-A

Co-Smad: COmmon-mediator Son of Mother Against Decapentaplegic CO2: Dioxyde de carbone

COUP-TFII: Chicken Ovalbumin Upstream Promoter-Transcription Factor II

(10)

10

Cyt C: Cytochrome C DAB: DiAminoBenzidine

dATP: Désoxy Adénosine TriPhosphate dCTP : DésoxyCytidine TriPhosphate dGTP: DésoxyGuanosine TriPhosphate DNAse: Désoxyribo Nucléase

dNTP: DésoxyNucléotide TriPhosphate DO: Densité Optique

dTTP: DésoxyThymidine TriPhosphate DTT: DiThioThréitol

E: jour Embryonnaire

ECE-1: Endothelin Converting Enzyme -1

ECMO: Extra Corporeal Membrane Oxygenation DE: Diamètre Externe

EGF: Epidermal Growth Factor

ENos: Endothelial Nitric Oxide Synthase ENG: ENdoGlin

ERK: Extracellular-Signal-Regulated Kinase ET-1: EndoThéline-1

ET-A: EndoThelin Receptor-A ET-B: EndoThelin Receptor –B

FAO: Food and Agriculture Organisation FBLN: FiBuLiNe

FETO: Fetal Endoscopic Tracheal Occlusion FGF: Fibroblast Growth Factor

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11

Grem: Gremlin

HDC: Hernie Diaphragmatique Congénitale Hg: mercure

HFOV: High Frequency Oscillation Ventilation (ou Ventilation par Oscillation à Haute

Fréquence)

H2O2: peroxyde d’hydrogène

HPRT: Hypoxanthine PhosphoRibosylTransferase HTP: Hyper Tension Pulmonaire

HTAP: HyperTension Artérielle Pulmonaire

HTAPP: HyperTension Artérielle Pulmonaire Persistante du nouveau-né IAP: Protéine inhibitrice de l’Apoptose

DI: Diamètre interne

Id 1: Inhibitor binding protein DNA 1 IgG: Immunoglobuline G

IL: InterLeukine

INO : Oxyde Nitrique Inhalé

iNos: Inducible Nitric Oxide Synthase IRM: Imagerie par Résonance Magnétique

I-Smad: Inhibitor-Son of Mother Against Decapentaplegic

JNK/SAPK: Jun N terminal Kinase /Stress Activated Protein Kinase LHR: Lung over Head Ratio

LHRo/a: LHR Observé/Attendu

Lm: Mean Linear intercept (Intersection linéaire moyenne alvéolaire)

LMW: Mean Wall transection Length (Longueur transversale moyenne du septa alvéolaire) LOX: Lysyl Oxidase

(12)

12

MAPK: Mitogen-Activated Protein Kinase MT: Medial Thickness (Epaisseur de la média) MMP: Matrix MetalloProteinase

NO: Nitric Oxide ( monoxyde d’azote) NOS: Nitric Oxide Synthase

NOX: Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate OXidase O2: Oxygène

O/E FLV: Volume Fœtal pulmonaire Observé/Attendu P: (valeur de p) Probabilité de l’hypothèse nulle P: jours de vie après la naissance

PaO2: Pression partielle Artérielle en Oxygène

PaC02: Pression partielle Artérielle en en dioxyde de carbone (C02)

PBS: Phosphate Buffered Saline PCR: Polymerase Chain Reaction PDGF: Platelet-Derived Growth Factor

PDGFR-β: Platelet Derived Growth Factor Receptor-β PI3 K: Phospho Inositide 3-Kinase

PKA: Protéine Kinase A

P38: member of Mitogen activated protein kinase PKC: Protéine Kinase C

PPET 1: PréProEndoThelin 1 RAC: Radial Alveolar Count

RALDH2: RetinALdehyde DesHydrogenase RAR: Retinoid Acid Receptor

(13)

13

R-Smads: Receptor-Regulated Smads (Son of Mother Against Decapentaplegic) RTQ-PCR: Real Time Quantitative Polymerase Chain Reaction

SERCA-2A: Sarcoplasmic Endoplasmic Reticulum CAlcium ATpase SA: Semaine d’Aménorrhée

SDS-page: Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide gel electrophoresis SEM: Standard Error of the Mean

SMURF: Smad Ubiquitation and Regulatory Factor SP: Surfactant

TdT: Désoxynucleotidyl Transferase Terminale TGF-β: Transforming Growth Factor-Beta

TIMP: Inhibiteur Tissulaire de MetalloProteinase TNF-α: Tumor Necrosis Factor-alpha

TUNEL: Terminal desoxyNucleotidyl Transferase d-UTP Nick -End Labeling VEGF: Vascular Endothelial Growth Factor

WHO: World Health Organisation

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RESUME

La hernie diaphragmatique congénitale

(HDC)

se caractérise par un défaut de fermeture du diaphragme entrainant une herniation des viscères abdominaux dans le thorax. Ceci compromet la croissance pulmonaire in utero. La HDC constitue une cause de détresse respiratoire sévère du nouveau-né principalement due à l’hypoplasie pulmonaire et au remodelage vasculaire pulmonaire conduisant à l’hypertension pulmonaire persistante du nouveau-né. Ces deux facteurs limitent principalement le pronostic des nouveau-nés et contribuent à la mortalité néonatale élevée d’environ 30-40%.

Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à la pathobiologie de l’hypoplasie pulmonaire et de l’hypertension pulmonaire persistante dans un modèle de HDC expérimentale induite par l’exposition au nitrofène chez le rat. De plus, comme la simvastatine avait précédemment montré des effets préventifs sur le développement de l’hypertension pulmonaire dans des modèles expérimentaux, dans la deuxième partie de notre étude, nous avons émis l’hypothèse que l’administration anténatale de la simvastatine empêcherait le développement de l’hypertension pulmonaire en diminuant le remodelage vasculaire pulmonaire dans ce modèle expérimental de HDC induite par le nitrofène chez le rat. Le modèle expérimental de HDC consistait en l’administration par gavage au 9ème jour de gestation embryonnaire (E9) du nitrofène (100mg) à des rates gestantes.

Les fœtus souffrant d’une HDC induite par l’administration de nitrofène (par gavage au 9ème jour de gestation à des rates gestantes) présentaient au niveau pulmonaire :

- une hypoplasie pulmonaire caractérisée par une immaturité pulmonaire, avec une diminution du rapport du poids du poumon sur le poids total du corps, une diminution du comptage radial alvéolaire et un épaississement de septa alvéolaires chez les embryons de 21 jours par rapport aux embryons contrôles; - un remodelage vasculaire pulmonaire caractérisé par une augmentation de

l’épaisseur de la média des artérioles pulmonaires, avec une diminution de leur taille et du nombre des artères pulmonaires chez les embryons de 21 jours par rapport aux embryons contrôles;

- une diminution de l’expression pulmonaire des différents membres de la voie des protéines de morphogenèse osseuse (BMP) et de leur récepteur de type 2, le BMPR2, caractérisée par: une diminution de l’expression du BMPR2 et des agonistes de la voie BMP/BMPR2 (incluant le BMP4 chez les embryons de 17 et de 21 jours et le BMP7 chez les embryons de 21 jours de gestation), associée à une augmentation de l’expression des antagonistes de la voie du BMP/BMPR2 (le gremlin);

(15)

15

BMP/BMPR2 par rapport aux embryons contrôles. De plus, il existait une corrélation entre l’expression pulmonaire de Id1 et les expressions pulmonaires du BMP4 et du BMPR2. Par contre il existait une corrélation inverse entre l’expression pulmonaire d’Id1 et de l’expression pulmonaire de gremlin, suggérant que l’activation de la voie de signalisation BMP/BMPR2 est diminuée dans les poumons des embryons ayant une HDC;

- et une diminution de l’activation des processus apoptotiques avec une diminution de l’expression du rapport pro-apoptotique Bax/Bcl-2 au niveau pulmonaire.

Les fœtus souffrant d’une HDC présentaient également:

- une hypoplasie cardiaque avec une diminution du rapport du poids du cœur sur le poids total du corps;

- une diminution de l’expression des différents acteurs de la voie du BMP/BMPR2, caractérisée par une diminution de l’expression myocardique des récepteurs BMPR2 et BMPR1A, de l’expression myocardique d’Id1 et de l’agoniste, le BMP7, associée à une augmentation de l’expression myocardique des antagonistes de la voie du BMP/BMPR2, le gremlin-1 et le noggin chez les embryons de 17 et 21 jours, suggérant une diminution de l’activation de la voie de signalisation BMP/BMPR2 dans les cœurs des embryons souffrant d’HDC;.

- une diminution de l’expression myocardique de la Ca2+ATPase du réticulum

endoplasmique (SERCA-2A), une protéine impliquée dans le cycle contraction relaxation calcium dépendante chez les embryons de 17 jours. De plus, une corrélation a été mise en évidence entre les expressions myocardiques du BMPR2, du BMPR1A avec l’expression myocardique de SERCA-2A. Il existait une corrélation inverse entre les expressions myocardiques du BMPR2, du BMPR1A et le rapport pro-apoptotique Bax/Bcl-2, suggérant un lien entre l’altération de la voie de signalisation BMP/BMPR2 et l’altération de la contraction myocardique calcium dépendante ainsi que l’activation des processus apoptotiques au niveau cardiaque (Makanga M. et al. Down regulated bone morphogenetic protein signaling in

nitrofen-induced congenital diaphragmatic hernia.Pediatr Surg Int.2013; 29: 823-834).

(16)

16

délivrés par césarienne, sacrifiés et examinés pour la présence de HDC. Les poumons des fœtus étaient prélevés pour l’évaluation pathobiologique.

Dans la HDC induite par le nitrofène, l’administration anténatale de la simvastatine ne permettait pas de réduire l’incidence de la HDC dans la portée des fœtus ratons, ni d’augmenter le poids total des fétus. Cependant la simvastatine avait un effet bénéfique sur les fœtus. Chez les fœtus présentant une HDC induite par le nitrofène, l’administration anténatale de la simvastatine:

- améliorait le rapport du poids du poumon sur le poids total des ratons et la structure du parenchyme pulmonaire (augmentation du comptage radial alvéolaire avec une diminution de l’épaisseur des septa inter alvéolaires);

- restaurait la densité vasculaire pulmonaire et le diamètre externe des artères pulmonaires;

- réduisait le remodelage artériel pulmonaire (en diminuant l’épaisseur de la média des artères pulmonaires de petite taille, c’est-à-dire ≤ à 25 micromètres), et augmentait la taille du diamètre externe des artères pulmonaires;

- restaurait l’expression des différents activateurs et l’activation pulmonaire de la voie du BMP/BMPR2 caractérisée par une augmentation des expressions géniques du BMPR2, de l’inhibiteur de la protéine de liaison à l’ADN (Id1), un gène cible de la voie du BMP/BMPR2 et une restauration de l’expression de gremlin1;

- restaurait l’expression pulmonaire du précurseur de l’endothéline (la préproendothéline 1), de l’enzyme de conversion de l’endothéline 1 (ECE-1)et de l’expression protéique de l’endothéline 1;

- restaurait l’expression des récepteurs à l’endothéline de type A et B, de la synthétase endothéliale et inductible de l’oxyde nitrique et de l’expression protéique de Nox représentant l’oxyde nitrique;

- restaurait l’activation des processus apoptotiques pulmonaires au niveau de l’épithélium (restauration du pourcentage de noyaux apoptotiques au niveau épithélial pulmonaire évalué par la méthode TUNEL) et l’expression du rapport pro-apoptotique Bax/Bcl-2;

L’administration anténatale du sildénafil présentait des effets similaires sur la HDC induite par le nitrofène que l’administration anténatale de la simvastatine. L’administration anténatale de la simvastatine améliorait les caractéristiques pathologiques de l’hypoplasie pulmonaire et de l’hypertension pulmonaire persistante du nouveau-né chez les rats ayant une HDC induite par le nitrofène. (Makanga M. et al. Prevention of pulmonary hypoplasia

and pulmonary vascular remodeling by antenatal Simvastatin treatment in nitrofen-induced congenital diaphragmatic hernia. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2015; 308: L672- 682).

(17)

17

(18)

18

INTRODUCTION GENERALE

La hernie diaphragmatique congénitale 1.1 Définition

La hernie diaphragmatique congénitale (HDC) se caractérise par un défaut de fermeture du diaphragme au niveau de la coupole diaphragmatique. Cette anomalie diaphragmatique embryonnaire est responsable de l’ascension des viscères abdominaux dans la cavité thoracique, compromettant ainsi la croissance pulmonaire in utero (Figure 1). La HDC représente une cause de détresse respiratoire sévère chez le nouveau - né due à l’hypoplasie pulmonaire et à l’hypertension pulmonaire persistante, menaçant la vie (Kitagawa et al., 1971; Kotecha et al. , 2012).

Figure 1. Hernie diaphragmatique congénitale (adapté de Kotecha et al., 2012) 1.2 Historique

La première description de hernie diaphragmatique congénitale (HDC) date de 1575 (Puri et al., 1997). Morgagni (professeur d’anatomie à Padova), décrit en 1769 les différents types de hernie diaphragmatique dont la forme antérieure qui porte son nom (Granovsky et al., 2009). Bochdalek à Prague, décrit la hernie due à une anomalie postéro-latérale au niveau du diaphragme en 1848 et il suggère un moyen de réparation, en insistant sur le rôle fondamental de l’hypoplasie pulmonaire comme prédicteur du pronostic (Granovsky et al., 2009). La chirurgie réparatrice a commencé en 1888 avec le diagnostic prénatal et les implications du poumon hypoplasique associé à la HDC (Granovsky et al., 2009). La réussite de la première intervention chirurgicale de la HDC chez un enfant a été réalisée par le professeur Lothar Heidenhain en 1902, puis d’autres succès d’interventions chirurgicales sur la HDC ont été rapportés dans les années 1940 (Ladd et al., 1940) comme celle faite chez un

(19)

19

nouveau né dans les premières 24 heures de vie, rapportée en 1946 par Gross (Puri et al., 1997; Haller, 1986). En 1971, ce fut la première découverte de la présence de l’hypertension pulmonaire dans la HDC. A partir de 1976, on a commencé l’utilisation de l’oxygénation par la circulation extracorporelle (ECMO) comme traitement dans la HDC (Irish et al., 1996). Kuster a décrit le traitement par laparoscopie des HDC en 1991. La première observation de traitement de HDC par laparoscopie a été décrite par l’équipe de David Van der Zee et Klaas Bax en 1995 chez un enfant de 6 mois (Van der Zee et al., 1995). Trois observations d’enfants traités par thoracoscopie pour hernie à révélation tardive ont été publiées en 2001. Le groupe d’étude en celio-chirurgie infantile (GECI) a entrepris un travail de recensement des observations de hernie de Bochdalek opérées par laparoscopie ou par thoracoscopie à partir de 2001 (Becmeur, 2008). Baird a présenté l’occlusion trachéale fœtale, comme méthode interventionnelle anténatale permettant la croissance pulmonaire fœtale en 2008 (Baird et al., 2008).

Malgré la détection précoce de la HDC grâce à l’échographie prénatale, et les progrès de la réanimation néonatale, la mortalité néonatale des enfants porteurs de HDC reste encore élevée près de 30-40% (Storme et al., 2009). Depuis lors, des efforts énormes ont été faits par des groupes de recherche à travers le monde pour décrire la pathogenèse et la pathophysiologie de la HDC et appliquer ces découvertes à la pratique clinique. Le défi dans le futur est de continuer à développer des approches thérapeutiques afin d’améliorer la survie des nouveau-nés ayant une HDC.

1.3 Epidémiologie

La HDC survient dans un cas sur 3000 naissances vivantes (Keijzer et al., 2000), et représente 8% des anomalies congénitales majeures (Gallot et al., 2005). La HDC postéro-latérale gauche est la forme la plus fréquente (85-90% des cas). Elle survient à droite dans 13% des cas, et elle est bilatérale dans 2% des cas (Langham et al, 1996; Torfs et al., 1992; de Buys Roessingh et al., 2009). Elle est plus fréquente chez les garçons que chez les filles, et moins fréquente chez les noirs (Torfs et al., 1992; Yang et al., 2006). Les malformations cardiovasculaires associées sont de l’ordre de 11-15% chez le nouveau né avec une HDC isolée (Lin et al., 2007), et constituent un facteur de mauvais pronostic, avec une mortalité de l’ordre de 90% (Langham et al., 1996). La mortalité globale dans la HDC isolée avoisine les 30-40% (Benachi et al., 2012).

1.3.1 Etiologie

(20)

20

de dégradation d’un récepteur antagoniste thromboxane A2), la bis-diamine [(N,N’-octo-méthylène (dichloroacetamide)] un inhibiteur de la spermatogenèse, le SB-210661 (dérivé de l’urée benzofuranyle) inhibe la 5-lipoxygenase et le nitrofène (2,dichlorophenyl 4-nitrophenyl éther), un herbicide ont été incriminés comme des facteurs favorisant la survenue de la HDC (Clugston et al., 2007; Manson, 1986; Tovar, 2012). Il est admis de nos jours que l’altération dans la voie de signalisation de l’acide rétinoïque est impliquée dans la pathogenèse de la HDC (Veema et al., 2012).

1.3.2 Malformations associées

La HDC est souvent associée à d’autres malformations. Les anomalies associées non syndromiques représentent 16-53%, incluant les anomalies cardiovasculaires (14-27%), telles que les malformations du septum auriculo-ventriculaire (communication inter-auriculaire, communication inter-ventriculaire), la tétralogie de Fallot, les anomalies des gros vaisseaux telles que la sténose aortique, la sténose des artères pulmonaires, l’anévrysme de l’aorte, la tortuosité aortique et l’anomalie de retour de la veine pulmonaire) (Bielinska et al., 2007); les anomalies musculo-squelettiques (7-16%), telles que les réductions de la taille et du nombre des membres polydactylie, syndactylie, anomalies minimes du rayon radial parfois limitées à une anomalie des pouces (10%); les anomalies spinales (spina bifida); les anomalies gastro-intestinales (6%), telles que la malrotation intestinale; les anomalies cranio-faciales (5%) oculaires, telles que la microphtalmie, l’anophtalmie ; les anomalies du tractus urogénital (5-18%), comme l’ectopie testiculaire avec pseudohermaphrodisme 46XY (Granovsky et al., 2009); les malformations rénales (reins ectopiques, reins en fer à cheval, ou agénésie rénale) (Bielinska et al., 2007); les anomalies du système nerveux central (10-13%) tels que l’hydrocéphalie, l’anencéphalie, les anomalies du tube neural, et les anomalies pulmonaires notamment l’hypoplasie pulmonaire ) (Pober, 2007 ;Gallot et al., 2005).

Les anomalies chromosomiques sont essentiellement les trisomies 13 et 18, ou les anomalies chromosomiques structurales complexes (les translocations dans les chromosomes 11, 22, les délétions 12q, 4p, 8p) qui s’observent dans 3- 40% des HDC (Granovsky et al., 2009). Les formes familiales de HDC représentent 2% des cas.

(21)

21

développement vasculaire pulmonaire anormal), la sévérité de l’hypertension pulmonaire persistante du nouveau né (Tenbrick et al., 1992), et l’hypoplasie cardiaque gauche (Gallot et al., 2006; Pober et al., 2005). La survie est de l’ordre de 60-80% grâce aux nouvelles thérapies anténatales (les corticoïdes, l’occlusion trachéale fœtale) et post natales telles que l’ECMO, le monoxyde d’azote, les inhibiteurs de la phosphodiestérase de type 5 (le sildénafil), les inhibiteurs de l’endothéline-1 (le bosentan) (Kotecha et al., 2012; Frenckner et al., 2008). Actuellement, le taux de survie ne s’est pas amélioré, les patients avec HDC présentent une hypertension pulmonaire persistante réfractaire à l’oxyde nitrique (NO), ils développent plus tard une hypertension pulmonaire chronique (Storme et al., 2009 ). Il est donc important de pouvoir améliorer la survie des enfants ayant une HDC en favorisant la croissance pulmonaire avant la naissance (par exemple grâce à l’occlusion trachéale fœtale) ou d’autre traitement adéquat et de développer des stratégies plus efficaces pour le traitement de l’hypertension pulmonaire persistante du nouveau né.

1.4 Embryologie

1.4.1 Embryologie du diaphragme

La mise en place du diaphragme se fait entre la quatrième et la dixième semaine de gestation chez l’homme, et chez l’embryon de rat entre le huitième et le dix-septième jour de gestation. Le diaphragme chez l’homme a les mêmes caractéristiques que chez les rongeurs. Le diaphragme se forme grâce à la fusion de trois structures embryonnaires: le

septum transversum, les membranes pleuro-péritonéales et le méso-œsophage (Figure 2).

Le muscle diaphragmatique qui nait du développement du septum transversum qui se développe embryologiquement d’arrière en avant. Le septum transversum apparait en regard des somites cervicaux durant la quatrième semaine de développement. Il nait de la partie la plus craniale du mésenchyme puis descend, s’attache sur les parois ventrales et latérales de l’embryon et en arrière sur l’intestin primitif. Il va séparer la cavité abdominale de la cavité thoracique mais pas complètement. En effet, il laisse persister une communication de chaque côté au niveau de la région postérieure. Ces orifices sont appelés canaux pleuro-péritonéaux. Ces canaux sont ensuite comblés, entre la cinquième et la septième semaine, grâce à l’apparition des membranes pleuro-péritonéales qui prennent naissance au niveau des parois thoraciques postéro-latérales et fusionnent avec le septum

transversum et le mésentère dorsal de l’œsophage (Ackerman et al., 2007; Labbé et al.,

2006).

Clugston et collaborateurs ont décrit l’embryologie du diaphragme chez le rat. Le développement du diaphragme se fait entre le 8ème et le 13ème jour de gestation. Brièvement, chez l’embryon de rat au huitième jour de gestation, le développement du

septum transversum de l’embryon rat commence par la gastrulation, formation d’un disque

(22)

22

en forme de pyramide. Ils sont complètement formés chez l’embryon rat au 13ème jour de gestation (E13.5), puis ils se projettent au mur du corps latéralement en fusionnant médialement avec le mésentère de l’œsophage. Les cellules myogéniques, et les axones phréniques sont destinés à former la neuro-musculature du diaphragme. Ces cellules précurseurs musculaires migrent vers les canaux pleuro-péritonéaux. Leur prolifération et distribution conduit à la formation complète du diaphragme parallèlement avec la muscularisation du diaphragme. Le nerf phrénique va innerver le diaphragme. Ce processus a lieu entre le 15ème et le 17ème jour de gestation (E15) et (E17) chez l’embryon de rat. Le processus de formation du diaphragme est complet au 17ème jour de gestation (E17) chez le rat et est suivi par le commencement des mouvements respiratoires fœtaux (Clugston et al., 2007). Ceci correspond à la dixième semaine chez l’embryon humain (Theoretical biology, 2006). La fermeture incomplète du septum transversum laisse subsister un hiatus qui peut provoquer une hernie de Bochdalek à gauche.

A. Fétus humain de cinq semaines ; B. Fétus humain de quatre mois.

(23)

23

Figure 3: A. Vue de Face du diaphragme chez un rat de E16.5 exposé au nitrofène (Adapté de

Clugston et al., 2007). Embryon de rat (E16.5) exposé au nitrofène dont l’anomalie diaphragmatique est située à gauche avec des traits pointillés (Clugston et al., 2007).

1.4.2 Développement pulmonaire normal

Chez l’embryon humain, le développement pulmonaire commence à la 3ème semaine de vie embryonnaire et continue après la naissance jusqu’au début de l’âge adulte. Le développement pulmonaire est divisé en 5 phases (Tables 1,2,3) (Kinane, 2007; Joshi et al., 2007; Labbé et al., 2011):

- La phase embryonnaire: de 1 à 7 semaines de gestation dans l’espèce humaine. Pendant cette phase, il y a la formation des structures suivantes : la trachée, les bronches droite et gauche, la segmentation bronchique et la vasculogenèse autour des bourgeons des voies aériennes. L’ébauche pulmonaire apparait à trois semaines (au 26ème jour de gestation). Un diverticule ventral de l’intestin antérieur apparait à l’extrémité caudale du sillon laryngo-trachéal. Il constitue l’ébauche trachéale. A son extrémité apparaissent des bourgeons bronchiques droits et gauches, puis les bourgeons lobaires qui subissent une série de divisions dichotomiques permettant l’apparition des conduits aériens et d’échanges jusqu’aux canaux alvéolaires.

- La phase pseudo-glandulaire: de 7 à 17 semaines de gestation dans l’espèce humaine. Pendant cette phase, l’endoderme distal est indifférencié. Il se produit la différentiation des cellules épithéliales, la formation des conduits des voies aériennes et des bronchioles terminales. La vascularisation débute par la formation des artères et veines pulmonaires. - La phase canaliculaire: de 17 à 27 semaines de gestation dans l’espèce humaine. L’endoderme distal commence à former les sacs terminaux. Pendant cette phase, se développent les conduits aériens distaux d’échanges, se forment les bronchioles respiratoires, les canaux alvéolaires et puis les alvéoles primitives, il y a également la différentiation des pneumocytes de type I et de type II et la formation de la barrière alvéolo-capillaire.

(24)

24

sacs terminaux. Il y a une augmentation des surfaces d’échanges gazeux,. Les structures alvéolaires se développent et la membrane alvéolaire s’amincit. L’endoderme se différencie en pneumocytes de type I et II dans les secteurs aériens distaux, les cellules ciliées, les cellules de Clara se développent dans les conduits bronchiolaires.- La phase alvéolaire: de la 34ème semaine de gestation jusqu’à l’âge de 2 à 3 ans dans l’espèce humaine. Les sacs terminaux se développent en canaux alvéolaires matures et en alvéoles. Il se produit ainsi la septation et la multiplication des alvéoles. Jusqu’à l’âge de 18-22 ans, il se produit l’élargissement des bronchioles terminales et des alvéoles. Les alvéoles primitives sont individualisées dans la paroi des sacs. Le développement structural et vasculaire du poumon est étroitement lié (Joshi et al., 2007; Labbé et al., 2011).

Le développement pulmonaire murin se fait de la même manière que le développement pulmonaire humain. Il se divise en 5 stades: le stage embryonnaire (0 au 9.5ème jour de gestation), le stade pseudo – glandulaire (du 9.5 au 16.5ème jour de gestation), le stade canaliculaire (du 16.5 au 17.5ème jour de gestation), le stade sacculaire (du 17.5ème jour de gestation au 5ème jour postnatal) et le stade alvéolaire (du 5ème au 30ème jour de vie) (Kinane, 2007).

Hernie Diaphragmatique Congénitale

Embryonnaire Pseudo glandulaire

Canaliculaire Sacculaire Alvéolaire

Age Homme

0 - 7 sem 7 - 17 sem 17 - 27 27 - 34 sem 34 sem - 2 à 3 ans Age rat 0 - 9.5 jours 9.5 - 16.5

jours 16.5 - 17.5 jours 17.5 - 5 jours PN 5-30 jours PN

Table 1. Phases de développement pulmonaire

(25)

25

derived growth factor (PDGF) sont également impliqués dans le processus de ramification

pulmonaire (Labbé et al., 2011).

1.4.3 Embryogenèse de la hernie diaphragmatique congénitale.

Dans la HDC, l’anomalie diaphragmatique apparait durant la phase pseudo glandulaire (E9.5-E16.5) chez le rat et entre la sixième et la seizième semaine de gestation dans l’espèce humaine lors du développement pulmonaire (Tables 2 et 3). Les origines et les mécanismes de la formation de la hernie diaphragmatique sont encore mal connus et de nombreuses hypothèses ont été émises. La première hypothèse suggère que l’anomalie pulmonaire précède la formation de l’anomalie diaphragmatique. On constate des anomalies pulmonaires bilatérales et pas uniquement du côté où se trouve la brèche diaphragmatique. Le poumon présente un développement anormal avant même que le diaphragme ne soit formé (Iritani, 1984). En effet, la hernie des viscères dans la cage thoracique entraine une déviation médiastinale controlatérale qui est aussi responsable d’un phénomène de compression sur le poumon controlatéral à la HDC, d’où des anomalies pulmonaires diffuses. Une seconde hypothèse est que la malformation diaphragmatique est secondaire à une anomalie d’innervation par les nerfs phréniques. Elle a été évoquée sur la constatation d’une diminution de la taille et du nombre des axones au niveau du nerf phrénique homolatéral à la HDC (Allan et al., 1997). Cette donnée a placé l’hypotrophie du nerf phrénique homolatéral comme une conséquence de la hernie et non comme une cause. Ces théories semblent cependant controversées.

Une troisième hypothèse est celle d’une anomalie au niveau des membranes pleuro-péritonéales. En effet, Allan et Greer ont retrouvé des membranes pleuro-péritonéales anormales très tôt dans le développement du diaphragme lors de la HDC induite par le nitrofène (Allan et al., 1997). Le défaut de comblement des canaux pleuro-péritonéaux par les membranes pleuro-péritonéales serait dû à une anomalie au niveau de leur précurseur: le mésenchyme amusculaire issu des somites cervicaux (Labbé et al., 2011). Selon Babiuk, la pathogenèse de la HDC induite par le nitrofène est due à la malformation des canaux pleuro-péritonéaux plutôt qu’à un défaut de fermeture de ceux-ci (Babiuk et al., 2003).

Keijzer a émis l’hypothèse de la double atteinte pulmonaire («double hit» en anglais), pour expliquer l’hypoplasie pulmonaire dans la HDC. Cette théorie est à l’heure actuelle acceptée. En effet, il a démontré que l’hypoplasie pulmonaire commence pendant l’embryogenèse avant même le développement de la HDC (Keijzer et al., 2000). Il existerait d’abord une hypoplasie pulmonaire avant même le développement du diaphragme, suivi plus tard par une accentuation de l’hypoplasie pulmonaire due à la compression des poumons par les organes intra thoraciques (Keijzer et al., 2000; Jesudason , 2002 ).

(26)

26

Age embryon (Rat)

Etapes du développement normal du diaphragme Développement anormal du diaphragme (Effets du nitrofène) Phases du développement pulmonaire normal chez le rat (Kinane et al., 2009) Développement anormal pulmonaire observé chez le rat

(suite à l’administration du

nitrofène)

E8-9 Formation du

septum transversum

E9.5- E12.5 Toxicité nitrofène

Embryonnaire (E0

-E9.5)

E12.5 Développement des

membranes

pleuro-péritonéales (précurseur du

muscle diaphragme) (Mayer et al. 2011 ; Clugston et al., 2010) Pseudoglandulaire (E9.5 - E16.5) E9.5-E12.5 Hypoplasie pulmonaire (Toxicité nitrofène)

E13 Formation de la plaque

mésenchymateuse post-hépatique et des canaux

pleuropéritonéaux

E13 Anomalie des

membranes

pleuropéritonéales. Plaque

post hépatique petite malformée (Mayer et al., 2011 ; Allan et al.,1997)

Pseudoglandulaire

(E9.5 - E16.5)

E14 Fermeture des canaux

pleuropéritonéaux (E14.75-E15.25)

E14-E16 Séparation des cavités pleurales et péritonéales

E14 Herniation hépatique à travers l’anomalie diaphragmatique visible

dans la cavité thoracique (Mayer et al. ,2011 ; Allan et al. ,1997) Pseudoglandulaire (E9.5 - E16.5) E15. Signes d’hypoplasie pulmonaire visibles si orifice diaphragmatique large (Mayer et al.

,2011)

E17 Fin du développement du diaphragme

Canaliculaire (E16.5 -

E17.5)

Sacculaire (E17.5- 5

jours post-naissance)

E17- E18 Hypoplasie pulmonaire accentuée par la compression des organes (foie, estomac..) dans la cavité thoracique (Allan et al. ,1997) E20-E21 Aggravation de l’hypoplasie pulmonaire par réduction de l’espace intra thoracique par l’avancée des organes.

(Mayer et al.,2011 ;Kluth et al. ,1993)

(27)

27

post-naissance- 30jours post-naissance)

Table 2. Séquence du développement diaphragmatique et pulmonaire chez le rat.

Age embryon humain. Etapes du développement normal du diaphragme (Clugston et al. ,2010) Développement anormal du diaphragme Phases du développement pulmonaire normal chez l’homme (Joshi et al. ,2007) Développement anormal pulmonaire chez l’homme

4ème sem Formation du

septum transversum Embryonnaire (0 - 7 sem) Hypoplasie pulmonaire (Keijzer et al. ,2000)

5ème sem- 7ème sem

6ème sem formation des canaux pleuropéritonéaux.Comblement des canaux pleuropéritonéaux Développement des membranes pleuropéritonéales (précurseur du muscle diaphragme), visualisation de la membrane pleuropéritonéale dès la 6ème sem (Clugston et al. ,2010)

Anomalies du diaphragme entre la 5ème et la 7ème sem (HDC) avant la 10ème sem

Pseudoglandulaire (7

- 17 sem)

10ème sem Développement complet du diaphragme (fusion

de la membrane pleuropéritonéale, du septum transversum et du mésentère dorsal) ( Clugston et al.,2010) Intégration de l’intestin dans la cavité abdominale. Canaliculaire (17 – 27 sem) Hypoplasie pulmonaire accentuée par l’invasion de la cavité thoracique par les organes

(foie,estomac..)

Terme chez l’espèce humaine (41 sem.) Sacculaire (27- 34 sem) Alvéolaire (34 sem – 2 à 3 ans) Aggravation de l’hypoplasie pulmonaire par réduction de l’espace intra thoracique par l’avancée des organes (foie, estomac,intestins) (Keijzer et al., 2000; Labbé et al. ,2011).

(28)

28

1.4.4 Embryologie du cœur

Le muscle cardiaque se développe à partir du mésoderme de l’embryon. Le développement cardiaque se fait de la même manière chez l’homme que chez le rat. Il commence dès le début de l’embryogenèse à E5 chez le rat, et au milieu de la 3ème semaine de gestation chez l’humain. Les cellules du mésoderme s’engagent dans la voie de différentiation cardiaque pour donner naissance aux cardiomyocytes, qui vont proliférer. Puis, il y aura la formation d’une paire de tubes endocardiques à E19. Les mouvements de plicature embryonnaire permettent la coalescence des tubes endocardiques au niveau de la ligne médiane et leur fusion pour former un vaisseau unique et médian, le tube cardiaque primitif à E 7-7,5 chez le rat, et à la troisième semaine de gestation chez l’humain. Le réseau vasculaire se met en place et se connecte au tube cardiaque primitif à E22. Le tube cardiaque primitif se cloisonne en quatre cavités. L’allongement du tube cardiaque primitif se fait par incorporation à ses extrémités antérieure et postérieure des cellules des crêtes neurales rhombencéphaliques. Vers E21, quatre compartiments s’individualisent d’arrière en avant, le long du tube cardiaque primitif: le sinus veineux, l’oreillette primitive, le ventricule primitif et le conus. Entre E23-28, l’accroissement inégal des blocs primitifs imprime au tube cardiaque primitif une courbure, en forme d’un «U». Le remodelage du tube cardiaque primitif survient entre la 5ème et la 8ème semaine de gestation et se caractérise par la croissance inégale des segments, le cloisonnement des cavités, la séparation et l’alignement des orifices (Encha- Razavi et al., 2008). Le tube cardiaque primitif subit des changements externes pour aboutir à la formation du cœur définitif à quatre cavités: oreillettes et ventricules droits et gauches et des changements internes (trabéculation, formation des septums) (Grépin et al., 1995).

1.5 Anatomie du diaphragme

(29)

29

trèfle avec au milieu l'orifice de la veine cave inférieure. Elle présente un contact étroit avec le péricarde. De part et d'autre, on individualise les 2 dômes dont la position varie avec la respiration. Le dôme droit est un peu plus haut. Les orifices du diaphragme font communiquer les cavitéspleurales et péritonéales(Figure 4) (Bordoni et al., 2013; Nason et al., 2012).

Figure 4. Anatomie du diaphragme (d’après Nason et al., 2012)

1.6 Classification anatomique des HDC

Une classification anatomique a été établie pour les HDC (Figure 5). On distingue:

- les hernies de Bochdalek où le défaut musculaire est situé dans 90- 95% des cas dans la partie postéro latérale gauche de la musculature.

Hiatus oesophagien Veine Cave inférieure Ligament arqué latéral Pilier Gauche Pilier Droit Ligament arqué médian

(30)

30

- les hernies de Morgagni se situent au niveau de la fente para sternale antérieure à droite, la hernie de Larrey au niveau de la fente para-sternale antérieure à Gauche; la hernie de Morgagni est plus fréquente que la hernie de Larrey.

- les hernies antérieures, sont situées dans la partie antérieure du diaphragme.

- les hernies centrales sont observées dans la portion tendineuse centrale non musculaire du diaphragme.

- la hernie œsophagienne se situe au niveau du hiatus œsophagien.

- l’éventration est constituée par la présence anormale d’un feuillet fin, diaphragmatique qui permet la migration des organes abdominaux dans la cavité thoracique.

(31)

31

1.7 Pathophysiologie de HDC

1.7.1 Anomalies structurelles pulmonaires

Elles sont dominées par une hypoplasie pulmonaire. - Anomalies de la structure du parenchyme pulmonaire

L’hypoplasie pulmonaire comporte une réduction du nombre de divisions bronchiques expliquant une diminution du nombre des bronchioles; une diminution du nombre d’alvéoles (Storme et al., 2009), une immaturité des pneumocytes de type I et II. Ces anomalies du parenchyme pulmonaire occasionnent ainsi des troubles fonctionnels.

1.7.2 Anomalies fonctionnelles

- Anomalies vasculaires pulmonaires Elles comportent :

- une diminution des ramifications vasculaires et des artérioles pulmonaires,

-un épaississement de la média et de l’adventice des artères pulmonaires de toutes les tailles avec une hyper-muscularisation des artérioles pulmonaires avec prolifération des cellules musculaires lisses entrainant un remodelage vasculaire (Figure 6),

-une réduction de la surface d’échange alvéolo artérielle du fait de l’altération de l’alvéolisation (Storme et al., 2009),

-une augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire, avec augmentation de la vasoconstriction (de Buys Roessingh et al., 2009).

Ces anomalies vasculaires structurelles (lit vasculaire restrictif, remodelage de la paroi vasculaire et ses anomalies fonctionnelles) expliquent la fréquence de l’échec de l’adaptation à la vie extra utérine du nouveau-né.

(32)

32

Figure 6. Remodelage vasculaire pulmonaire (d’après Shehata et al., 1999). Remodelage des artères pulmonaires (épaississement de la média et de l’adventice) dans les poumons d’autopsie de nouveau-nés avec HDC avant terme.

- Le surfactant

(33)

33

la HDC (Mysore et al., 1998) et contribuerait à la sévérité de la défaillance respiratoire chez les patients ayant une HDC.

1.7.3 Hypertension artérielle pulmonaire persistante du nouveau-né (HTAPP) 1.7.3.1 Définition-Classification

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34

Groupe 1. Hypertension artérielle pulmonaire (HTAP)

1.1 HTAP Idiopathique 1.2 HTAP Héréditaire 1.2.1 BMPR2

1.2.2 ALK1, ENG, SMAD-9, CAV1, KCNK3 1.2.3 Inconnue

1.3 Induite par une drogue ou une toxine 1.4 Associée à:

1.4.1 Des maladies du tissu conjonctif;

1.4.2 Une infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH); 1.4.3 Une hypertension portale;

1.4.4 Une cardiopathie congénitale; 1.4.5 Une schistosomiase.

Groupe 1’. Maladie veino-occlusive pulmonaire et/ou hémangiomatose capillaire pulmonaire (HCP)

Groupe1’’. Hypertension pulmonaire persistante du nouveau-né

Groupe 2. Hypertension pulmonaire associée à des maladies du cœur gauche

2.1 Dysfonction systolique du ventricule gauche 2.2 Dysfonction diastolique du ventricule gauche 2.3 Maladies valvulaires

2.4 Obstructions congénitales ou acquises au niveau du tract d’éjection ou de remplissage du ventricule gauche et cardiomyopathies congénitales

Groupe 3. Hypertension pulmonaire associée à des maladies pulmonaires et/ou une hypoxémie

3.1 Broncho-pneumopathie chronique obstructive 3.2 Maladie pulmonaire interstitielle (MPI)

3.3 Autres maladies pulmonaires avec pattern restrictif et obstructif mixte 3.4 Troubles respiratoires du sommeil

3.5 Hypoventilation alvéolaire

3.6 Exposition chronique aux hautes altitudes 3.7 Anomalies du développement

Groupe 4. Hypertension pulmonaire thromboembolique chronique

Groupe 5. Hypertension pulmonaire ayant des mécanismes multifactoriels incertains

5.1 Troubles hématologiques: anémie hémolytique chronique, syndrome myéloprolifératif, splénectomie

5.2 Troubles systémiques: sarcoïdose, histiocytose à cellules de Langherans pulmonaire, lymphangioléiomyomatose

5.3 Troubles métaboliques: glycogénose, maladie de Gaucher, dysthyroidie

5.4 Divers : Obstruction tumorale, médiastinite fibrosante, insuffisance rénale chronique, hypertension pulmonaire segmentaire

(35)

35

L’HTAPP résulte de la persistance d’une élévation des résistances vasculaires pulmonaires par un défaut de la vasodilatation de la circulation pulmonaire et un remodelage vasculaire pulmonaire à la naissance (Dumas de la Roque et al., 2011). Cette affection sévère s’observe chez les nouveau-nés à terme ou près du terme, chez environ 1 à 2 nouveau-nés pour 1000 naissances vivantes (Stayer et al., 2010). Son taux de mortalité avoisine 10 à 20% (Stayer et al., 2010).

1.7.3.2 Physiopathologie – Etiologies

Ce syndrome d’HTAPP est caractérisé par une élévation des résistances vasculaires pulmonaires causant un shunt sanguin droit-gauche au travers du canal artériel et du

foramen ovale, responsable d’une hypoxie sévère et d’une acidose et une réduction du

retour veineux pulmonaire entrainant une baisse des pressions de remplissage du ventricule gauche et du débit aortique (Storme et al., 2009; Dumas de la Roque et al., 2011; Storme et al., 2013).

L’HTAPP est présente dans trois types d’anomalies de la circulation pulmonaire:

- une insuffisance de développement, caractérisée par une hypoplasie pulmonaire avec un remodelage vasculaire pulmonaire, comme rencontré dans la HDC (Steinhorn et al., 2010), entrainant une augmentation des résistances pulmonaires. Ce groupe représente les cas les plus sévères d’HTAPP (Steinhorn et al., 2010).

- un développement vasculaire pulmonaire anormal, où la média des artérioles pulmonaires est anormalement épaissie avec prolifération des cellules musculaires lisses surtout dans les petits vaisseaux, tel que observé dans le syndrome d’aspiration du méconium (Stayer et al., 2010).

- une maladaptation du lit vasculaire pulmonaire. Dans ce contexte, le lit vasculaire pulmonaire est normalement développé. Cependant, les résistances vasculaires ne baissent pas à la naissance et sont associées à des conditions défavorables qui entrainent une vasoconstriction anormale de la vaisseaux pulmonaire tels que dans les infections bactériennes causées par le Streptocoque du groupe B (Stayer et al., 2010; Nicholls et al., 2012).

En résumé, chez le nouveau né, les causes d’HTAPP les plus fréquentes sont de trois types : l’asphyxie périnatale avec troubles de l’adaptation à la vie extra-utérine, la détresse respiratoire aigue sévère du nouveau-né et l’hypoplasie pulmonaire (Dumas de la Roque et al., 2011).

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contribuant à la vasoconstriction ont été évoqués tels que le taux d’endotheline-1 élevé chez les patients ayant une HTAPP (Vitali et al., 2005) et la diminution de la synthèse de l’oxyde nitrique (Endo et al., 2001). Les nouveau-nés ayant une HTAPP développent à la naissance une détresse respiratoire sévère, une hypoxémie, et une acidose. Cette défaillance circulatoire et respiratoire, menacent la vie du nouveau-né (Storme et al., 2009; de Buys Roessingh et al., 2009).

1.7.3.3 Prise en charge de l’HTAPP

L’HTAPP est une urgence médicale dont la prise en charge immédiate initiale des nouveau-nés est impérative. Le traitement de l’HTAPP dépend de la cause de la pathologie d’origine. Les mesures générales après la naissance sont:

- maintenir une température normale du nouveau-né, un équilibre électrolytique ; corriger les anomalies métaboliques favorisant l’élévation des résistances pulmonaires tels que l’hypoglycémie, l’hypocalcémie, l’hypothermie, l’acidose;

- assurer une assistance ventilatoire pour une oxygénation optimale (oxygénothérapie par canule nasale ou par masque), intubation et ventilation mécanique, voire l’oxygénation extracorporelle sur membrane si l’hypoxie est persistante;

- assurer une sédation et une analgésie suffisante contre le stress, et une relaxation musculaire (Fentanyl, Pancuronium);

- assurer un support hémodynamique pour maintenir un débit cardiaque et une pression sanguine systémique optimale, en utilisant une thérapie cardiotonique avec les vasopresseurs tels que (Dobutamine, Dopamine) ;

- en association au traitement spécifique de l’HTAPP pour la vasodilatation des artérioles pulmonaires par l’utilisation des vasodilatateurs pulmonaires tels que l’oxyde nitrique inhalé, les inhibiteurs de la phosphodiestérase de type 5 (sildénafil) (Steinhorn et al., 2010; Sharma et al., 2011 ).

1.7.4 Anomalies cardiaques dans la HDC

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E10.5 et E12.5, où des anomalies du mésenchyme des somites cervicaux 2, 3, 4 sont observés à E10.5, 24h après l’exposition au nitrofène et plus latéralement dans le mésoderme intermédiaire adjacent aux même somites 48h après (Miggliaza et al, 1999). Une étude faite sur les patients ayant une HDC, a montré que les malformations les plus fréquentes sont les anomalies du septum ventriculaire, du septum auriculaire, et la tétralogie de Fallot (Miggliaza et al., 1999; Losty et al., 1999). Les malformations les moins fréquentes sont la transposition des gros vaisseaux, la persistance du canal artériel. Les anomalies de gros vaisseaux sont représentées par la coarctation aortique, la persistance de la veine cave supérieure gauche, et l’artère sous-clavière droite aberrante (Miggliaza et al., 1999). Dans le modèle de HDC induite par le nitrofène, les anomalies cardiovasculaires les plus fréquentes sont la tétralogie de Fallot avec des gros défauts au niveau du septum ventriculaire (16% des fœtus), la persistance du canal artériel (15% des fœtus), l’anomalie du septum ventriculaire péri-membraneux (14%). Dans les deux cas, il y a diminution du poids du fœtus et du poids du cœur. La survie des patients ayant une HDC avec des malformations cardiaques est basse (41,1%) par rapport à ceux n’ayant pas de malformations cardiaques (70,2%) (Graziano et al. , 2005).

1.8 Modèles expérimentaux de hernie diaphragmatique congénitale

Trois types de modèles expérimentaux mimant la HDC existent chez l’animal, le modèle chirurgical chez les brebis et lapins; le modèle génétique avec les souris transgéniques; et le modèle tératogène avec le nitrofène chez le rat. Notons aussi le modèle avec la vitamine A dans lequel les rates gestantes soumises à un régime alimentaire déficient en vitamine A ont une portée de fœtus ayant une incidence élevée de HDC (Clugston et al., 2006). Ce modèle est plus proche du modèle tératogène. Ces modèles expérimentaux ont permis d’étudier et de comprendre la pathogenèse de la HDC et de tester l’efficacité des thérapies anténatales.

1.8.1 Les modèles chirurgicaux de HDC

Les modèles chirurgicaux ont été crées chez les ovins et les lapins. Le principe consiste à créer chirurgicalement une anomalie diaphragmatique chez les fœtus de lapin ou de brebis à la fin du deuxième trimestre de gestation (Fauza et al., 1994; Delorimier et al., 1967). Dans le modèle chirurgical de HDC, le fœtus a des caractéristiques similaires à celles de la HDC dans l’espèce humaine. Ce modèle de HDC chez la brebis a été décrit pour la première fois par Delorimier et coll. en 1967 (Delorimier et al., 1967). La hernie est chirurgicalement créée entre les 72-75ème jours de gestation (le terme étant de 145-149 jours), les intestins sont placés dans le thorax pour imiter la HDC de l’espèce humaine. Chez la brebis, 72-75 jours de gestation correspondent à 10 semaines de gestation dans l’espèce humaine. C’est la phase pseudo glandulaire du développement pulmonaire qui correspond au moment de la fusion du canal pleuro-péritonéal pendant le développement diaphragmatique.

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moindre coût (Flemmer et al., 2007). Les modèles chirurgicaux de HDC ont permis d’étudier les anomalies vasculaires pulmonaires et de faire des recherches sur les thérapies interventionnelles, telles que l’administration des corticoïdes, la réparation chirurgicale in

utero de l’anomalie diaphragmatique, l’occlusion trachéale fœtale. Ils ont permis ainsi de

valider certaines techniques de thérapies fœtales, notamment l’occlusion fœtale avec des résultats très prometteurs (Bratu et al., 2004; Bratu et al., 2001; Sylvester et al., 1998). Les inconvénients de ces modèles chirurgicaux de HDC sont l’absence d’anomalies associées notamment cardiaques (Labbé et al., 2011). De plus, ils ne renseignent pas sur l’étiologie et ni sur la pathogenèse de la HDC (Beurskens et al., 2007; Harrison et al., 1980; Ohi et al., 1976).

1.8.2 Le modèle tératogénique de HDC avec le nitrofène

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