Coeur, mitochondries, lésions d'ischémie-reperfusion : impact du diabète et du post-conditionnement par les ligands opiacés

Heart, mitochondria and ischemia reperfusion injuries : impact of diabetes and opioids postconditioning

• Auteur / Autrice : Romain Richer
• Direction : Stéphane Allouche, Laurent Coulbault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 21/06/2018
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Signalisation, électrophysiologie et imagerie des lésions d’ischémie-reperfusion myocardique (Caen ; 2012-2021)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Romain Guinamard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Allouche, Laurent Coulbault, Catherine Brenner-Jan, Delphine Baetz, Nicolas Marie
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Catherine Brenner-Jan, Delphine Baetz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Opioïdes

Agents cardioprotecteurs

Diabètes

Mitochondries

Coeur

Mots clés libres

Infarctus

Heart

Infarction

Mitochondria

Diabetes mellitus

Cardioprotective agent

Opioids

Résumé

Depuis plus de 30 ans, les progrès thérapeutiques ont permis de réduire la morbi-mortalité liée à l’infarctus du myocarde. La reperfusion est une étape essentielle dans la prise en charge des patients, mais est également à l’origine de lésions tissulaires cardiaques. Plusieurs travaux ont montré que le conditionnement ischémique ou pharmacologique du coeur permet de réduire ces lésions de reperfusion, mais que cet effet bénéfique reste limité dans un contexte de diabète.Dans ce travail, nous avons tout d’abord étudié l’impact du diabète de type 2 sur la fonction mitochondriale. Les études ont été réalisées sur des trabécules d’oreillette humaine, et dans deux sous-populations mitochondriales, les mitochondries sous-sarcolemmales (SSM) et interfibrillaires (IFM), par des approches polarographique, spectrophotométrique et protéomique. Alors que des différences sont observées en termes d’activité enzymatique et d’expression protéique entre SSM et IFM, nous n’avons pas observé d’effet lié au diabète sur la fonction mitochondriale.Dans un second temps, nous avons développé un modèle d’étude des lésions d’ischémie reperfusion chez la souris en utilisant la technique de Langendorff. Nous avons étudié les effets sur la fonction cardiaque et sur le volume de nécrose, du post-conditionnement pharmacologique par différents agonistes et antagonistes opioïdes (morphine, [D-Pen2,D-Pen5]-enkephaline (DPDPE), naloxone, naltrindole) après une ischémie globale. Chacune des molécules testées réduit le volume de nécrose. La fonction cardiaque était également améliorée après 60 minutes de reperfusion en présence de morphine seule, de naloxone seule, et des associations morphine-naloxone et DPDPE-naltrindole. Les mécanismes moléculaires impliqués dans ces effets cardioprotecteurs nécessitent d’être mieux compris avant d'envisager une application chez l’Homme, en particulier chez le patient diabétique, afin de limiter les lésions de reperfusion dans un contexte d’infarctus du myocarde.

The morbidity and the mortality of the heart stroke have been reduced over the last 30 years and it was related to an improvement of patient care. The early reperfusion of the heart is an essential step, but is responsible for ischemia-reperfusion injuries. Both ischemic and pharmacological conditionings were shown to increase heart function, but these beneficial effects are reduced in a context of diabetes mellitus.First, we studied the effect of type 2 diabetes mellitus on mitochondrial function. Studies were performed on heart trabeculae, and in subsarcolemmal (SSM) or interfibrillar (IFM) mitochondria extracted from human atrial appendages using polarographic, spectrophotometric and proteomic analyses. Whereas differences on enzymatic activities and in protein expression were observed between SSM and IFM, we did not find any deleterious effect of diabetes mellitus on mitochondrial function. Second, using a Langendorff’s apparatus, we developed an experimental model in mouse to study ischemia-reperfusion injuries. Pharmacological post-conditioning was tested by using various opioid agonists and antagonists, including morphine, [D-Pen2,D-Pen5]-enkephalin (DPDPE), naloxone, and naltrindole. The effects were observed on heart function and the volume of necrosis. All treatments were effective to reduce the necrosis in the heart compared to control condition. After 60 minutes of reperfusion, cardiac function was also improved with morphine, naloxone, and the association of morphine-naloxone, and DPDPE-naltrindole. A better understanding of the molecular mechanisms is needed to improve pharmacological post-conditioning in patients, particularly in diabetics, presenting with heart stroke.