Sex differences in atheroma burden and endothelial function in patients with early coronary atherosclerosis.

AIMS: Women and men have different clinical presentations and outcomes in coronary artery disease (CAD). We tested the hypothesis that sex differences may influence coronary atherosclerotic burden and coronary endothelial function before development of obstructive CAD. METHODS AND RESULTS: A total of 142 patients (53 men, 89 women; mean +/- SD age, 49.3 +/- 11.7 years) with early CAD simultaneously underwent intravascular ultrasonography and coronary endothelial function assessment. Atheroma burden in the left main and proximal left anterior descending (LAD) arteries was significantly greater in men than women (median, 23.0% vs. 14.1%, P = 0.002; median, 40.1% vs. 29.3%, P = 0.001, respectively). Atheroma eccentricity in the proximal LAD artery was significantly higher in men than women (median, 0.89 vs. 0.80, P = 0.04). The length of the coronary segments with endothelial dysfunction was significantly longer in men than women (median, 39.2 vs. 11.1 mm, P = 0.002). In contrast, maximal coronary flow reserve was significantly lower in women than men (2.80 vs. 3.30, P < 0.001). Sex was an independent predictor of atheroma burden in the left main and proximal LAD arteries (both P < 0.05) by multivariate analysis. CONCLUSION: Men have greater atheroma burden, more eccentric atheroma, and more diffuse epicardial endothelial dysfunction than women. These results suggest that men have more severe structural and functional abnormalities in epicardial coronary arteries than women, even in patients with early atherosclerosis, which may result in the higher incidence rates of CAD and ST-segment myocardial infarction in men than women.

Subclinical coronary and aortic atherosclerosis detected by magnetic resonance imaging in type 1 diabetes with and without diabetic nephropathy.

BACKGROUND: Patients with type 1 diabetes and nephropathy maintain an excess cardiovascular mortality compared with diabetic patients with normoalbuminuria. We sought to evaluate coronary and aortic atherosclerosis in a cohort of asymptomatic type 1 diabetic patients with and without diabetic nephropathy using cardiovascular magnetic resonance imaging. METHODS AND RESULTS: In a cross-sectional study, 136 subjects with long-standing type 1 diabetes without symptoms or history of cardiovascular disease, including 63 patients (46%) with nephropathy and 73 patients with normoalbuminuria, underwent cardiovascular magnetic resonance imaging. All subjects underwent cardiac exercise testing and noninvasive tests for peripheral artery disease and autonomic neuropathy. Coronary artery stenoses were identified in 10% of subjects with nephropathy (versus 0% with normoalbuminuria; P=0.007). Coronary plaque burden, expressed as right coronary artery mean wall thickness (1.7+/-0.3 versus 1.3+/-0.2 mm; P<0.001) and maximum right coronary artery wall thickness (2.2+/-0.5 versus 1.6+/-0.3 mm; P<0.001), was greater in subjects with nephropathy. The prevalence of thoracic (3% versus 0%; P=0.28) and abdominal aortic plaque (22% versus 16%; P=0.7) was similar in both groups. Subjects with and without abdominal aortic plaques had similar coronary plaque burden. CONCLUSIONS: In asymptomatic type 1 diabetes, cardiovascular magnetic resonance imaging reveals greater coronary plaque burden in subjects with nephropathy compared with those with normoalbuminuria.

Right ventricular dysfunction in children and adolescents conceived by assisted reproductive technologies.

Assisted reproductive technologies (ART) predispose the offspring to vascular dysfunction, arterial hypertension, and hypoxic pulmonary hypertension. Recently, cardiac remodeling and dysfunction during fetal and early postnatal life have been reported in offspring of ART, but it is not known whether these cardiac alterations persist later in life and whether confounding factors contribute to this problem. We, therefore, assessed cardiac function and pulmonary artery pressure by echocardiography in 54 healthy children conceived by ART (mean age 11.5 ± 2.4 yr) and 54 age-matched (12.2 ± 2.3 yr) and sex-matched control children. Because ART is often associated with low birth weight and prematurity, two potential confounders associated with cardiac dysfunction, only singletons born with normal birth weight at term were studied. Moreover, because cardiac remodeling in infants conceived by ART was observed in utero, a situation associated with increased right heart load, we also assessed cardiac function during high-altitude exposure, a condition associated with hypoxic pulmonary hypertension-induced right ventricular overload. We found that, while at low altitude cardiac morphometry and function was not different between children conceived by ART and control children, under the stressful conditions of high-altitude-induced pressure overload and hypoxia, larger right ventricular end-diastolic area and diastolic dysfunction (evidenced by lower E-wave tissue Doppler velocity and A-wave tissue Doppler velocity of the lateral tricuspid annulus) were detectable in children and adolescents conceived by ART. In conclusion, right ventricular dysfunction persists in children and adolescents conceived by ART. These cardiac alterations appear to be related to ART per se rather than to low birth weight or prematurity.

Analysis of flow dynamics in right ventricular outflow tract.

BACKGROUND: The mechanism behind early graft failure after right ventricular outflow tract (RVOT) reconstruction is not fully understood. Our aim was to establish a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model of RVOT to investigate the hemodynamic conditions that may trigger the development of intimal hyperplasia and arteriosclerosis. METHODS: Pressure, flow, and diameter at the RVOT, pulmonary artery (PA), bifurcation of the PA, and left and right PAs were measured in 10 normal pigs with a mean weight of 24.8 ± 0.78 kg. Data obtained from the experimental scenario were used for CFD simulation of pressure, flow, and shear stress profile from the RVOT to the left and right PAs. RESULTS: Using experimental data, a CFD model was obtained for 2.0 and 2.5-L/min pulsatile inflow profiles. In both velocity profiles, time and space averaged in the low-shear stress profile range from 0-6.0 Pa at the pulmonary trunk, its bifurcation, and at the openings of both PAs. These low-shear stress areas were accompanied to high-pressure regions 14.0-20.0 mm Hg (1866.2-2666 Pa). Flow analysis revealed a turbulent flow at the PA bifurcation and ostia of both PAs. CONCLUSIONS: Identified local low-shear stress, high pressure, and turbulent flow correspond to a well-defined trigger pattern for the development of intimal hyperplasia and arteriosclerosis. As such, this real-time three-dimensional CFD model may in the future serve as a tool for the planning of RVOT reconstruction, its analysis, and prediction of outcome.

Fluid dynamics simulation of right ventricular outflow tract oversizing.

OBJECTIVES: Repair of the right ventricular outflow tract (RVOT) in paediatric cardiac surgery remains challenging due to the high reoperation rate. Intimal hyperplasia and consequent arteriosclerosis is one of the most important limitation factors for graft durability. Since local shear stress and pressure are predictive elements for intimal hyperplasia and wall degeneration, we sought to determine in an oversized 12-mm RVOT model, with computed fluid dynamics simulation, the local haemodynamical factors that may explain intimal hyperplasia. This was done with the aim of identifying the optimal degree of oversizing for a 12-mm native RVOT. METHODS: Twenty domestic pigs, with a weight of 24.6 ± 0.89 kg and a native RVOT diameter of 12 ± 1.7 mm, had valve conduits of 12, 16, 18 and 20 mm implanted. Pressure and flow were measured at 75, 100 and 125% of normal flow at RVOT at the pulmonary artery, pulmonary artery bifurcation and at the left and right pulmonary arteries. Three-dimensional computed fluid dynamics (CFD) simulation in all four geometries in all flow modalities was performed. Local shear stress and pressure conditions were investigated. RESULTS: Corresponding to 75, 100 and 125% of steady-state flow, three inlet velocity profiles were obtained, 0.2, 0.29 and 0.36 m/s, respectively. At inflow velocity profiles, low shear stress areas, ranged from 0 to 2 Pa, combined with high-pressure areas ranging from 11.5 to 12.1 mmHg that were found at distal anastomosis, at bifurcation and at the ostia of the left and right pulmonary arteries in all geometries. CONCLUSIONS: In all three oversized geometries, the local reparation of shear stress and pressure in the 16-mm model showed a similar local profile as in the native 12 mm RVOT. According to these findings, we suggest oversizing the natural 12-mm RVOT by not more than 4 mm. The elements responsible for wall degeneration and intimal hyperplasia remain very similar to the conditions present in native RVOT.

Thromboxane prostaglandin receptor antagonist and carotid atherosclerosis progression in patients with cerebrovascular disease of ischemic origin: a randomized controlled trial.

BACKGROUND AND PURPOSE: Thromboxane prostaglandin receptors have been implicated to be involved in the atherosclerotic process. We assessed whether Terutroban, a thromboxane prostaglandin receptor antagonist, affects the progression of atherosclerosis, as measured by common carotid intima-media thickness and carotid plaques. METHODS: A substudy was performed among 1141 participants of the aspirin-controlled Prevention of Cerebrovascular and Cardiovascular Events of Ischemic Origin with Terutroban in Patients with a History of Ischemic Stroke or Transient Ischemic Attack (PERFORM) trial. Common carotid intima-media thickness and carotid plaque occurrence was measured during a 3-year period. RESULTS: Baseline characteristics did not differ between Terutroban (n=592) and aspirin (n=549) treated patients and were similar as in the main study. Mean study and treatment duration were similar (28 and 25 months, respectively). In the Terutroban group, the annualized rate of change in common carotid intima-media thickness was 0.006 mm per year (95% confidence interval, -0.004 to 0.016) and -0.005 mm per year (95% confidence interval, -0.015 to 0.005) in the aspirin group. There was no statistically significant difference between the groups in the annualized rate of change of common carotid intima-media thickness (0.011 mm per year; 95% confidence interval, -0.003 to 0.025). At 12 months of follow-up, 66% of Terutroban patients had no emergent plaques, 31% had 1 to 2 emergent plaques, and 3% had ≥3 emergent plaques. In the aspirin group, the corresponding percentages were 64%, 32%, and 4%. Over time, there was no statistically significant difference in the number of emergent carotid plaques between treatment modalities (rate ratio, 0.91; 95% confidence interval, 0.77-1.07). CONCLUSIONS: Compared with aspirin, Terutroban did not beneficially affect progression of carotid atherosclerosis among well-treated patients with a history of ischemic stroke or transient ischemic attacks with an internal carotid stenosis <70%. CLINICAL TRIAL REGISTRATION URL: http://www.controlled-trials.com. Unique identifier: ISRCTN66157730.

Single centre experience of the application of self navigated 3D whole heart cardiovascular magnetic resonance for the assessment of cardiac anatomy in congenital heart disease.

BACKGROUND: For free-breathing cardiovascular magnetic resonance (CMR), the self-navigation technique recently emerged, which is expected to deliver high-quality data with a high success rate. The purpose of this study was to test the hypothesis that self-navigated 3D-CMR enables the reliable assessment of cardiovascular anatomy in patients with congenital heart disease (CHD) and to define factors that affect image quality. METHODS: CHD patients ≥2 years-old and referred for CMR for initial assessment or for a follow-up study were included to undergo a free-breathing self-navigated 3D CMR at 1.5T. Performance criteria were: correct description of cardiac segmental anatomy, overall image quality, coronary artery visibility, and reproducibility of great vessels diameter measurements. Factors associated with insufficient image quality were identified using multivariate logistic regression. RESULTS: Self-navigated CMR was performed in 105 patients (55% male, 23 ± 12y). Correct segmental description was achieved in 93% and 96% for observer 1 and 2, respectively. Diagnostic quality was obtained in 90% of examinations, and it increased to 94% if contrast-enhanced. Left anterior descending, circumflex, and right coronary arteries were visualized in 93%, 87% and 98%, respectively. Younger age, higher heart rate, lower ejection fraction, and lack of contrast medium were independently associated with reduced image quality. However, a similar rate of diagnostic image quality was obtained in children and adults. CONCLUSION: In patients with CHD, self-navigated free-breathing CMR provides high-resolution 3D visualization of the heart and great vessels with excellent robustness.

Hemoptise maciça 14 anos após ferimento por projétil de arma de fogo

A 54 - year-old male returned 14 years after a gunshot wound to the chest with intermitent hemoptysis that progressed to frank pulmonary hemorrhage. The complications of retained intrapulmonary foreign body are briefly reviewed.

Outflow occlusion for circulatory arrest in dogs

The purpose of this study was to evaluate the possibility of producing circulatory arrest by occlusion of the pulmonary trunk as an alternative to the venous inflow occlusion through the left hemithorax. Eight healthy mongrel dogs were divided in two groups. Group I underwent 4 minutes of outflow occlusion and Group II was submitted to 8 minutes of circulatory arrest. Outflow occlusion was performed through left thoracotomy and pericardiotomy by passing a Rumel tourniquet around the pulmonary trunk. Physical examination, electrocardiography, echocardiography, blood gas analyses, hemodynamic, and oxygen transport variables were obtained before and after the procedure. The dogs from Group I did not have any clinical, electrocardiographic, echocardiographic, or hemo-dynamic abnormalities after anesthetic recover. In the Group II, only one dog survived, which had no clinical, electrocardiographic, or echocardiographic abnormalities. In this last dog, just after releasing the occlusion, it was detected increases in the following parameters: heart rate (HR), systolic, diastolic and mean arterial blood pressure (SAP; DAP; MAP), pulmonary artery pressure (PAP), pulmonary wedge pressure (PWP), central venous pressure (CVP), cardiac output (CO), systolic index (SI), cardiac index (CI), left and right ventricular stroke work (LVSW; RVSW), oxygen delivery index (DO2), oxygen consumption index (VO2), and oxygen extraction (O2 ext). Moreover, the oxygen content of arterial and mixed venous blood (CaO2; CvO2), and the arterial and mixed venous partial pressure of oxygen (PaO2; PvO2) were decreased 5 minutes after circulatory arrest. Outflow occlusion is a feasible surgical procedure for period of 4 minutes of circulatory arrest.

Autonomic control of cardiorespiratory interactions in fish, amphibians and reptiles

Control of the heart rate and cardiorespiratory interactions (CRI) is predominantly parasympathetic in all jawed vertebrates, with the sympathetic nervous system having some influence in tetrapods. Respiratory sinus arrhythmia (RSA) has been described as a solely mammalian phenomenon but respiration-related beat-to-beat control of the heart has been described in fish and reptiles. Though they are both important, the relative roles of feed-forward central control and peripheral reflexes in generating CRI vary between groups of fishes and probably between other vertebrates. CRI may relate to two locations for the vagal preganglionic neurons (VPN) and in particular cardiac VPN in the brainstem. This has been described in representatives from all vertebrate groups, though the proportion in each location is variable. Air-breathing fishes, amphibians and reptiles breathe discontinuously and the onset of a bout of breathing is characteristically accompanied by an immediate increase in heart rate plus, in the latter two groups, a left-right shunting of blood through the pulmonary circuit. Both the increase in heart rate and opening of a sphincter on the pulmonary artery are due to withdrawal of vagal tone. An increase in heart rate following a meal in snakes is related to withdrawal of vagal tone plus a non-adrenergic-non-cholinergic effect that may be due to humoral factors released by the gut. Histamine is one candidate for this role.

Sildenafil decreases rat tracheal hyperresponsiveness to carbachol and changes canonical transient receptor potential gene expression after antigen challenge

Inhibition of type-5 phosphodiesterase by sildenafil decreases capacitative Ca2+ entry mediated by transient receptor potential proteins (TRPs) in the pulmonary artery. These families of channels, especially the canonical TRP (TRPC) subfamily, may be involved in the development of bronchial hyperresponsiveness, a hallmark of asthma. In the present study, we evaluated i) the effects of sildenafil on tracheal rings of rats subjected to antigen challenge, ii) whether the extent of TRPC gene expression may be modified by antigen challenge, and iii) whether inhibition of type-5 phosphodiesterase (PDE5) may alter TRPC gene expression after antigen challenge. Sildenafil (0.1 µM to 0.6 mM) fully relaxed carbachol-induced contractions in isolated tracheal rings prepared from naive male Wistar rats (250-300 g) by activating the NO-cGMP-K+ channel pathway. Rats sensitized to antigen by intraperitoneal injections of ovalbumin were subjected to antigen challenge by ovalbumin inhalation, and their tracheal rings were used to study the effects of sildenafil, which more effectively inhibited contractions induced by either carbachol (10 µM) or extracellular Ca2+ restoration after thapsigargin (1 µM) treatment. Antigen challenge increased the expression of the TRPC1 and TRPC4 genes but not the expression of the TRPC5 and TRPC6 genes. Applied before the antigen challenge, sildenafil increased the gene expression, which was evaluated by RT-PCR, of TRPC1 and TRPC6, decreased TRPC5 expression, and was inert against TRPC4. Thus, we conclude that PDE5 inhibition is involved in the development of an airway hyperresponsive phenotype in rats after antigen challenge by altering TRPC gene expression.

Étude du rôle de l’auto-antigène nucléaire centromérique B (CENP-B) et des auto-anticorps anti-CENP-B dans l’activation des cellules musculaires lisses vasculaires : implication potentielle dans la pathophysiologie de la sclérose systémique

La sclérose systémique (ScS) est une maladie auto-immune dont l’un des principaux auto-anticorps, dirigé contre la protéine centromérique B (CENP-B), est fortement associé à l’hypertension artérielle pulmonaire, l’une des causes majeures de décès dû à la ScS. L’hypertension résulte de l’occlusion progressive des vaisseaux suite à une hyperactivation des cellules musculaires lisses (CML) de la paroi vasculaire. Cependant, les facteurs responsables de ce remodelage vasculaire restent inconnus. Plusieurs études récentes ont démontré que certains auto-antigènes possèdent des fonctions biologiques additionnelles lorsqu'ils se retrouvent dans le milieu extracellulaire. En effet, une fois libérés par nécrose ou apoptose, ces auto-antigènes adoptent une activité biologique qui s'apparente à celles des cytokines et peuvent ainsi participer aux processus normaux de réparation de blessure et/ou acquérir une activité pathogène qui contribue au développement de certaines maladies auto-immunes. Nos résultats suggèrent que la CENP-B peut être ajoutée à cette liste de molécules bifonctionnelles. À l'aide des techniques d'immunofluorescence, d'ELISA cellulaire et de cytométrie en flux, nous avons démontré que la CENP-B se liait spécifiquement à la surface des CML vasculaire de l’artère pulmonaire avec une plus grande affinité pour le phénotype contractile que synthétique. Cette liaison provoquait la migration des cellules ainsi que la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires telles que l’interleukine 6 et 8. Les mécanismes par lesquels la protéine exerçait ces effets impliquaient la phosphorylation de FAK et Src ainsi que la voie des MAP kinases, avec ERK1/2 et p38. Des études de signalisation intracellulaire effectuées à l’aide de plusieurs inhibiteurs spécifiques ainsi que des études de désensibilisation nous ont permis d’identifier le récepteur de la CENP-B en plus d’identifier les mécanismes complets de sa signalisation membranaire. Nous avons démontré que la CENP-B se liait de manière spécifique aux CML vasculaire via le récepteur de chémokine 3 (CCR3) pour ensuite transactiver le récepteur EGF, selon un mécanisme métalloprotéase-dépendant qui implique le relargage du HB-EGF. Cette transactivation est un processus important dans l’activation de la voie des MAP kinases ainsi que dans la sécrétion d’IL-8 induite par la CENP-B. Finalement, nous avons démontré que les auto-anticorps anti-CENP-B pouvaient abolir cette cascade de signalisation, empêchant ainsi la CENP-B d’exercer son rôle de cytokine. L’identification de la CENP-B comme ligand du CCR3 ouvre donc plusieurs perspectives quant à l’étude du rôle pathogène des auto-anticorps anti-CENP-B dans la ScS.

Modulation of Oxytocin Receptors in Right Ventricular Hypertrophy

L’hypertension pulmonaire (HP) est une maladie dont l’étiologie est inconnue et qui entraîne ultimement une défaillance du ventricule droit (VD) et le décès. L’HP peut être induite chez le rat par la la monocrotaline (MCT), un alcaloïde pyrrolizidique extrait de la plante Crotalaria Spectabilis, causant des lésions à l’endothélium des artères pulmonaires, menant à un épaississement de ces dernières et à une augmentation de la résistance vasculaire. Ceci à pour conséquence de causer une hypertrophie du VD, de l’inflammation, une dysfonction endothéliale NO-dépendante des artères coronariennes et une augmentation des peptides natriurétiques circulants. Objectif: Nous avons testé l’hypothèse selon laquelle l’étiopathologie de l’HP impliquerait le récepteur à ocytocine (OTR) dû à son implication fonctionnelle avec les cytokines inflammatoires et la libération du peptide natriurétique atrial (ANP) et du NO. Méthodes: Des rats mâles Sprague-Dawley pesant 220-250g reçurent une seule injection sous-cutanée de MCT (60 mg/kg). 6 à 7 semaines (46±1 jours) suivant l’injection, les rats furent sacrifiés et l’expression génique et protéique fut déterminée par PCR en temps réel et par western blot, respectivement, dans le VD et le ventricule gauche (VG) Résultats: Les rats traités au MCT démontrèrent une augmentation significative du VD. Une hypertrophie du VD était évidente puisque le ratio du VD sur le VG ainsi que le poids du septum étaient près de 77% plus élevés chez les rats traités au MCT que chez les rats contrôles. Le traitement au MCT augmenta l’expression génique d’ANP (3.7-fois dans le VG et 8-fois dans le VD) ainisi que le NP du cerveau (2.7-fois dans le VG et 10-fois dans le VD). Les transcrits de trois récepteurs de NP augmentèrent significativement (0.3-2 fois) seulement dans le VD. L’expression protéique de la NO synthase (iNOS) fut également augmentée de façon sélective dans le VD. Par contre, les transcripts de NOS endothéliale et de NOS neuronale étaient plus élevés (0.5-2 fold) dans le VG. L’ARNm et l’expression protéique d’OTR furent diminués de 50% dans le VD, tandis qu’une augmentation de l’expression des cytokines IL-1β and IL-6 fut observée. L’ARNm de Nab1, un marqueur d’hypertrophie pathologique, fut augmentée de deux-fois dans le VD. Conclusion: L’augmentation d’expression génique de NP dans le VD des rats traités au MCT est associée à une augmentation des transcripts du récepteur NP, suggérant une action locale de NP dans le VD durant l’HP. L’expression d’OTR est atténuée dans le VD, possiblement par des cytokines inflammatoires puisque le promoteur du gène de l’OTR contient de multiples éléments de réponse aux interleukines. Diminuer l’expression d’OTR dans le VD durant l’hypertension pulmonaire pourrait influencer de manière positive la fonction cardiaque car l’OTR régule la contractilité et le rythme cardiaque. Mots clés: hypertension pulmonaire, hypertrophie du ventricule droit monocrotaline, récepteur à ocytocine, inflammation, peptides natriurétiques.

Conditionnement de l’endothélium de l’artère pulmonaire par thérapie d’inhalation avant la circulation extracorporelle

La circulation extracorporelle (CEC) déclenche une réaction inflammatoire systémique, un dommage d’ischémie-reperfusion (I-R) et une dysfonction de l’endothélium dans la circulation pulmonaire. L’hypertension pulmonaire (HTP) est la conséquence de cette cascade de réactions. Cette HTP augmente le travail du ventricule droit et peut causer sa dysfonction, un sevrage difficile de la CEC et une augmentation des besoins de vasopresseurs après la chirurgie cardiaque. L’administration de milrinone et d’époprosténol inhalés a démontré une réduction de la dysfonction endothéliale dans l’artère pulmonaire. Le but de ce travail est d’évaluer différents types de nébulisateur pour l’administration de la milrinone et d’évaluer l’effet du traitement préventif de la combinaison de milrinone et époprosténol inhalés sur les résultats postopératoires en chirurgie cardiaque. Deux études ont été conduites. Dans la première, trois groupes de porcelets ont été comparés : (1) groupe milrinone avec nébulisateur ultrasonique ; CEC et reperfusion précédées par 2,5 mg de milrinone inhalée, (2) goupe milrinone avec nébulisateur à simple jet ; CEC et reperfusion précédées par 2,5 mg de milrinone inhalée et (3) groupe contrôle ; CEC et reperfusion sans traitement. Durant la procédure, les paramètres hémodynamiques, biochimiques et hématologiques ont été mesurés. Après sacrifice, la relaxation endothélium dépendante de l’artère pulmonaire à l’acétylcholine et à la bradykinine a été étudiée en chambres d’organe. Nous avons noté une amélioration de la relaxation de l’endothélium à la bradykinine et à l’acétylcholine dans le groupe avec inhalation de milrinone avec le nébulisateur ultrasonique. Dans la deuxième étude, une analyse rétrospective de 60 patients à haut risque chirurgical atteints d’HTP et opérés à l’Institut de Cardiologie de Montréal à été effectuée. Deux groupes ont été comparés : (1) 40 patients ayant reçu la combinaison de milrinone et d’époprosténol inhalés avant la CEC (groupe traitement) et (2) 20 patients avec des caractéristiques préopératoires n’ayant reçu aucun traitement inhalé avant la CEC (groupe contrôle). Nous avons observé que les besoins en support pharmacologique vasoactif était réduit à 12 heures et à 24 heures postopératoires dans le groupe traitement. L’utilisation de la nébulisation ultrasonique a un impact favorable sur l’endothélium de l’artère pulmonaire après la CEC lorsque comparée à la nébulisation standard à simple jet. Le traitement préventif des patients atteints d’HTP avec la combinaison de milrinone et d’époprosténol inhalés avant la CEC est associé avec une diminution importante des besoins de support vasoactif aux soins intensifs dans les 24 premières heures après la chirurgie.

Régulation moléculaire de la barrière hémo-encéphalique

La Sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immune inflammatoire démyélinisante du système nerveux central (SNC), lors de laquelle des cellules inflammatoires du sang périphérique infiltrent le SNC pour y causer des dommages cellulaires. Dans ces réactions neuroinflammatoires, les cellules immunitaires traversent le système vasculaire du SNC, la barrière hémo-encéphalique (BHE), pour avoir accès au SNC et s’y accumuler. La BHE est donc la première entité que rencontrent les cellules inflammatoires du sang lors de leur migration au cerveau. Ceci lui confère un potentiel thérapeutique important pour influencer l’infiltration de cellules du sang vers le cerveau, et ainsi limiter les réactions neuroinflammatoires. En effet, les interactions entre les cellules immunitaires et les parois vasculaires sont encore mal comprises, car elles sont nombreuses et complexes. Différents mécanismes pouvant influencer la perméabilité de la BHE aux cellules immunitaires ont été décrits, et représentent aujourd’hui des cibles potentielles pour le contrôle des réactions neuro-immunes. Cette thèse a pour objectif de décrire de nouveaux mécanismes moléculaires opérant au niveau de la BHE qui interviennent dans les réactions neuroinflammatoires et qui ont un potentiel thérapeutique pour influencer les interactions neuro-immunologiques. Ce travail de doctorat est séparé en trois sections. La première section décrit la caractérisation du rôle de l’angiotensine II dans la régulation de la perméabilité de la BHE. La seconde section identifie et caractérise la fonction d’une nouvelle molécule d’adhérence de la BHE, ALCAM, dans la transmigration de cellules inflammatoires du sang vers le SNC. La troisième section traite des propriétés sécrétoires de la BHE et du rôle de la chimiokine MCP-1 dans les interactions entre la BHE et les cellules souches. Dans un premier temps, nous démontrons l’importance de l’angiotensinogène (AGT) dans la régulation de la perméabilité de la BHE. L’AGT est sécrété par les astrocytes et métabolisé en angiotensine II pour pouvoir agir au niveau des CE de la BHE à travers le récepteur à l’angiotensine II, AT1 et AT2. Au niveau de la BHE, l’angiotensine II entraîne la phosphorylation et l’enrichissement de l’occludine au sein de radeaux lipidiques, un phénomène associé à l’augmentation de l’étanchéité de la BHE. De plus, dans les lésions de SEP, on retrouve une diminution de l’expression de l’AGT et de l’occludine. Ceci est relié à nos observations in vitro, qui démontrent que des cytokines pro-inflammatoires limitent la sécrétion de l’AGT. Cette étude élucide un nouveau mécanisme par lequel les astrocytes influencent et augmentent l’étanchéité de la BHE, et implique une dysfonction de ce mécanisme dans les lésions de la SEP où s’accumulent les cellules inflammatoires. Dans un deuxième temps, les techniques établies dans la première section ont été utilisées afin d’identifier les protéines de la BHE qui s’accumulent dans les radeaux lipidiques. En utilisant une technique de protéomique nous avons identifié ALCAM (Activated Leukocyte Cell Adhesion Molecule) comme une protéine membranaire exprimée par les CE de la BHE. ALCAM se comporte comme une molécule d’adhérence typique. En effet, ALCAM permet la liaison entre les cellules du sang et la paroi vasculaire, via des interactions homotypiques (ALCAM-ALCAM pour les monocytes) ou hétérotypiques (ALCAM-CD6 pour les lymphocytes). Les cytokines inflammatoires augmentent le niveau d’expression d’ALCAM par la BHE, ce qui permet un recrutement local de cellules inflammatoires. Enfin, l’inhibition des interactions ALCAM-ALCAM et ALCAM-CD6 limite la transmigration des cellules inflammatoires (monocytes et cellules T CD4+) à travers la BHE in vitro et in vivo dans un modèle murin de la SEP. Cette deuxième partie identifie ALCAM comme une cible potentielle pour influencer la transmigration de cellules inflammatoires vers le cerveau. Dans un troisième temps, nous avons pu démontrer l’importance des propriétés sécrétoires spécifiques à la BHE dans les interactions avec les cellules souches neurales (CSN). Les CSN représentent un potentiel thérapeutique unique pour les maladies du SNC dans lesquelles la régénération cellulaire est limitée, comme dans la SEP. Des facteurs qui limitent l’utilisation thérapeutique des CSN sont le mode d’administration et leur maturation en cellules neurales ou gliales. Bien que la route d’administration préférée pour les CSN soit la voie intrathécale, l’injection intraveineuse représente la voie d’administration la plus facile et la moins invasive. Dans ce contexte, il est important de comprendre les interactions possibles entre les cellules souches et la paroi vasculaire du SNC qui sera responsable de leur recrutement dans le parenchyme cérébral. En collaborant avec des chercheurs de la Belgique spécialisés en CSN, nos travaux nous ont permis de confirmer, in vitro, que les cellules souches neurales humaines migrent à travers les CE humaines de la BHE avant d’entamer leur différenciation en cellules du SNC. Suite à la migration à travers les cellules de la BHE les CSN se différencient spontanément en neurones, en astrocytes et en oligodendrocytes. Ces effets sont notés préférentiellement avec les cellules de la BHE par rapport aux CE non cérébrales. Ces propriétés spécifiques aux cellules de la BHE dépendent de la chimiokine MCP-1/CCL2 sécrétée par ces dernières. Ainsi, cette dernière partie suggère que la BHE n’est pas un obstacle à la migration de CSN vers le SNC. De plus, la chimiokine MCP-1 est identifiée comme un facteur sécrété par la BHE qui permet l’accumulation et la différentiation préférentielle de cellules souches neurales dans l’espace sous-endothélial. Ces trois études démontrent l’importance de la BHE dans la migration des cellules inflammatoires et des CSN vers le SNC et indiquent que de multiples mécanismes moléculaires contribuent au dérèglement de l’homéostasie du SNC dans les réactions neuro-immunes. En utilisant des modèles in vitro, in situ et in vivo, nous avons identifié trois nouveaux mécanismes qui permettent d’influencer les interactions entre les cellules du sang et la BHE. L’identification de ces mécanismes permet non seulement une meilleure compréhension de la pathophysiologie des réactions neuroinflammatoires du SNC et des maladies qui y sont associées, mais suggère également des cibles thérapeutiques potentielles pour influencer l’infiltration des cellules du sang vers le cerveau