A safety and feasibility study of cell therapy in dilated cardiomyopathy

The aim of this study was to determine if bone marrow mononuclear cell (BMMC) transplantation is safe for moderate to severe idiopathic dilated cardiomyopathy (IDC). Clinical trials have shown that this procedure is safe and effective for ischemic patients, but little information is available regarding non-ischemic patients. Twenty-four patients with IDC, optimized therapy, age 46 ± 11.6 years, 17 males, NYHA classes II-IV, and left ventricular ejection fraction <35% were enrolled in the study. Clinical evaluation at baseline and 6 months after stem cell therapy to assess heart function included echocardiogram, magnetic resonance imaging, cardiopulmonary test, Minnesota Quality of Life Questionnaire, and NYHA classification. After cell transplantation 1 patient showed a transient increase in enzyme levels and 2 patients presented arrhythmias that were reversed within 72 h. Four patients died during follow-up, between 6 and 12 weeks after therapy. Clinical evaluation showed improvement in most patients as reflected by statistically significant decreases in Minnesota Quality of Life Questionnaire (63 ± 17.9 baseline vs 28.8 ± 16.75 at 6 months) and in class III-IV NYHA patients (18/24 baseline vs 2/20 at 6 months). Cardiopulmonary exercise tests demonstrated increased peak oxygen consumption (12.2 ± 2.4 at baseline vs 15.8 ± 7.1 mL·kg-1·min-1 at 6 months) and walked distance (377.2 ± 85.4 vs 444.1 ± 77.9 m at 6 months) in the 6-min walk test, which was not accompanied by increased left ventricular ejection fraction. Our findings indicate that BMMC therapy in IDC patients with severe ventricular dysfunction is feasible and that larger, randomized and placebo-controlled trials are warranted.

Cell therapy in dilated cardiomyopathy: from animal models to clinical trials

Dilated cardiomyopathy can be the end-stage form and common denominator of several cardiac disorders of known cause, such as hypertensive, ischemic, diabetic and Chagasic diseases. However, some individuals have clinical findings, such as an increase in ventricular chamber size and impaired contractility (classical manifestations of dilated cardiomyopathy) even in the absence of a diagnosed primary disease. In these patients, dilated cardiomyopathy is classified as idiopathic since its etiology is obscure. Nevertheless, regardless of all of the advances in medical, pharmacological and surgical procedures, the fate of patients with dilated cardiomyopathy (of idiopathic or of any other known cause) is linked to arrhythmic episodes, severe congestive heart failure and an increased risk of sudden cardiac death. In this review, we will summarize present data on the use of cell therapies in animal models of dilated cardiomyopathies and will discuss the few clinical trials that have been published so far involving patients affected by this disease. The animal models discussed here include those in which the cardiomyopathy is produced by genetic manipulation and those in which disease is induced by chemical or infectious agents. The specific model used clearly creates restrictions to translation of the proposed cell therapy to clinical practice, insofar as most of the clinical trials performed to date with cell therapy have used autologous cells. Thus, translation of genetic models of dilated cardiomyopathy may have to wait until the use of allogeneic cells becomes more widespread in clinical trials of cell therapies for cardiac diseases.

GM1 improves neurofascin155 association with lipid rafts and prevents rat brain myelin injury after hypoxia-ischemia

White matter injury characterized by damage to myelin is an important process in hypoxic-ischemic brain damage (HIBD). Because the oligodendrocyte-specific isoform of neurofascin, neurofascin 155 (NF155), and its association with lipid rafts are essential for the establishment and stabilization of the paranodal junction, which is required for tight interaction between myelin and axons, we analyzed the effect of monosialotetrahexosyl ganglioside (GM1) on NF155 expression and its association with lipid rafts after HIBD in Sprague-Dawley rats, weighing 12-15 g, on day 7 post-partum (P7; N = 20 per group). HIBD was induced on P7 and the rats were divided into two groups: one group received an intraperitoneal injection of 50 mg/kg GM1 three times and the other group an injection of saline. There was also a group of 20 sham-operated rats. After sacrifice, the brains of the rats were removed on P30 and studied by immunochemistry, SDS-PAGE, Western blot analysis, and electron microscopy. Staining showed that the saline group had definite rarefaction and fragmentation of brain myelin sheaths, whereas the GM1 group had no obvious structural changes. The GM1 group had 1.9-2.9-fold more GM1 in lipid rafts than the saline group (fraction 3-6; all P < 0.05) and 0.5-2.4-fold higher expression of NF155 in lipid rafts (fraction 3-5; all P < 0.05). Injection of GM1 increased the content of GM1 in lipid rafts as well as NF155 expression and its lipid raft association in HIBD rat brains. GM1 may repair the structure of lipid rafts, promote the association of NF155 (or other important proteins) with lipid rafts, stabilize the structure of paranodes, and eventually prevent myelin sheath damage, suggesting a novel mechanism for its neuroprotective properties.

CPU0213, a novel endothelin type A and type B receptor antagonist, protects against myocardial ischemia/reperfusion injury in rats

The efficacy of endothelin receptor antagonists in protecting against myocardial ischemia/reperfusion (I/R) injury is controversial, and the mechanisms remain unclear. The aim of this study was to investigate the effects of CPU0123, a novel endothelin type A and type B receptor antagonist, on myocardial I/R injury and to explore the mechanisms involved. Male Sprague-Dawley rats weighing 200-250 g were randomized to three groups (6-7 per group): group 1, Sham; group 2, I/R + vehicle. Rats were subjected to in vivo myocardial I/R injury by ligation of the left anterior descending coronary artery and 0.5% sodium carboxymethyl cellulose (1 mL/kg) was injected intraperitoneally immediately prior to coronary occlusion. Group 3, I/R + CPU0213. Rats were subjected to identical surgical procedures and CPU0213 (30 mg/kg) was injected intraperitoneally immediately prior to coronary occlusion. Infarct size, cardiac function and biochemical changes were measured. CPU0213 pretreatment reduced infarct size as a percentage of the ischemic area by 44.5% (I/R + vehicle: 61.3 ± 3.2 vs I/R + CPU0213: 34.0 ± 5.5%, P < 0.05) and improved ejection fraction by 17.2% (I/R + vehicle: 58.4 ± 2.8 vs I/R + CPU0213: 68.5 ± 2.2%, P < 0.05) compared to vehicle-treated animals. This protection was associated with inhibition of myocardial inflammation and oxidative stress. Moreover, reduction in Akt (protein kinase B) and endothelial nitric oxide synthase (eNOS) phosphorylation induced by myocardial I/R injury was limited by CPU0213 (P < 0.05). These data suggest that CPU0123, a non-selective antagonist, has protective effects against myocardial I/R injury in rats, which may be related to the Akt/eNOS pathway.

Myocardial remodeling and bioelectric changes in tachycardia-induced heart failure in dogs

In this study, electrical and structural remodeling of ventricles was examined in tachycardia-induced heart failure (HF). We studied two groups of weight-matched adult male mongrel dogs: a sham-operated control group (n=5) and a pacing group (n=5) that underwent ventricular pacing at 230 bpm for 3 weeks. Clinical symptoms of congestive HF were observed in both groups. Their hemodynamic parameters were determined and the severity of the HF was evaluated by M-mode echocardiography. Changes in heart morphology were observed by scanning electron and light microscopy. Ventricular action potential duration (APD), as well as the 50 and 90% APD were measured in both groups. All dogs exhibited clinical symptoms of congestive HF after rapid right ventricular pacing for 3 weeks. These data indicate that rapid, right ventricular pacing produces a useful experimental model of low-output HF in dogs, characterized by biventricular pump dysfunction, biventricular cardiac dilation, and non-ischemic impairment of left ventricular contractility. Electrical and structural myocardial remodeling play an essential role in congestive HF progression, and should thus be prevented.

Role of Notch signaling in the mammalian heart

Notch signaling is an evolutionarily ancient, highly conserved pathway important for deciding cell fate, cellular development, differentiation, proliferation, apoptosis, adhesion, and epithelial-to-mesenchymal transition. Notch signaling is also critical in mammalian cardiogenesis, as mutations in this signaling pathway are linked to human congenital heart disease. Furthermore, Notch signaling can repair myocardial injury by promoting myocardial regeneration, protecting ischemic myocardium, inducing angiogenesis, and negatively regulating cardiac fibroblast-myofibroblast transformation. This review provides an update on the known roles of Notch signaling in the mammalian heart. The goal is to assist in developing strategies to influence Notch signaling and optimize myocardial injury repair.

The role of necroptosis in neurosurgical diseases

Programmed necrosis or necroptosis is an alternative form of cell death that is executed through a caspase-independent pathway. Necroptosis has been implicated in many pathological conditions. Genetic or pharmacological inhibition of necroptotic signaling has been shown to confer neuroprotection after traumatic and ischemic brain injury. Therefore, the necroptotic pathway represents a potential target for neurological diseases that are managed by neurosurgeons. In this review, we summarize recent advances in the understanding of necroptotic signaling pathways and explore the role of necroptotic cell death in craniocerebral trauma, brain tumors, and cerebrovascular diseases.

Histidine-tryptophan-ketoglutarate solution decreases mortality and morbidity in high-risk patients with severe pulmonary arterial hypertension associated with complex congenital heart disease: an 11-year experience from a single institution

Cardioplegic reperfusion during a long term ischemic period interrupts cardiac surgery and also increases cellular edema due to repeated solution administration. We reviewed the clinical experiences on myocardial protection of a single perfusion with histidine-tryptophan-ketoglutarate (HTK) for high-risk patients with severe pulmonary arterial hypertension associated with complex congenital heart disease. This retrospective study included 101 high-risk patients undergoing arterial switch operation between March 2001 and July 2012. We divided the cohort into two groups: HTK group, myocardial protection was carried out with one single perfusion with HTK solution; and St group, myocardial protection with conventional St. Thomas' crystalloid cardioplegic solution. The duration of cardiopulmonary bypass did not differ between the two groups. The mortality, morbidity, ICU stay, post-operative hospitalization time, and number of transfusions in HTK group were lower than those in St group (P<0.05). Univariate and multivariate analysis showed that HTK is a statistically significant independent predictor of decreased early mortality and morbidity (P<0.05). In conclusion, HTK solution seems to be an effective and safe alternative to St. Thomas' solution for cardioplegic reperfusion in high-risk patients with complex congenital heart disease.

L’implication du Stromal Cell-derived Factor-1 alpha dans le remodelage cardiaque une semaine après un infarctus du myocarde

L’injection de cellules souches provenant de la moelle osseuse est reconnue pour améliorer la fonction ventriculaire ainsi que le remodelage cicatriciel après un infarctus du myocarde (IM). Le Stromal Cell-derived factor-1 alpha (SDF-1 alpha), une chimiokine induite par l’ischémie cardiaque, représente une grande importance en raison de son rôle dans le recrutement de cellules inflammatoires et de cellules souches de la moelle osseuse vers les sites endommagés. Quoique les recherches sur le rôle de la chimiokine SDF-1 alpha dans le remodelage ventriculaire se multiplient, son implication dans la phase aiguë du remodelage reste inexplorée. Le but de la présente étude est de déterminer l’effet du SDF-1 alpha sur la taille de la cicatrice, l’hypertrophie cardiaque ainsi que la fonction ventriculaire chez des rats et des souris une semaine après un IM. La stratégie utilisée implique l’administration de l’AMD3100 (1 mg/kg, 24 heures après l’IM, pendant 6 jours), l’antagoniste sélectif du récepteur du SDF-1 alpha, le CXCR4. Ce récepteur est couplé à une protéine G alpha i et induit la migration et la prolifération cellulaire. Chez les rats du groupe IM, l’expression de la chimiokine a été détectée surtout dans les cellules musculaires lisses et les cellules endothéliales des vaisseaux cicatriciels. Le profil d’expression de la chimiokine dans le cœur infarci indique un gradient de concentration vers la cicatrice. Une semaine après l’IM, le traitement avec l’AMD3100 a diminué la taille de la cicatrice, résultant en une amélioration de la fonction ventriculaire et une diminution de l’élévation de l’expression de l’ARNm de l’ANP dans le ventricule gauche non infarci (VGNI). Chez les souris, le traitement avec l’AMD3100 a engendré les mêmes effets, soit une diminution de la taille de la cicatrice ainsi qu’une amélioration de la fonction ventriculaire. La réduction de la taille de la région infarcie chez les souris traitées avec l’AMD3100 est associée avec une atténuation de l’infiltration des neutrophiles dans la région ischémique. Ces résultats suggèrent que le blocage pharmacologique de l’axe SDF-1 alpha/CXCR4 lors de la phase aiguë du remodelage ventriculaire après un IM diminue la taille de la cicatrice et améliore la fonction ventriculaire, en partie, par la diminution de la réaction inflammatoire.

Validation des modèles de pharmacologie de sécurité et évaluation de la valeur thérapeutique de l'oxytocine dans le traitement de l'infarctus du myocarde

En février, 2009 un rapport de PHRMA (Pharmaceutical Research and Manufacturers of America) confirmait que plus de 300 médicaments pour le traitement des maladies cardiaques étaient en phase d’essais cliniques ou en révision par les agences règlementaires. Malgré cette abondance de nouvelles thérapies cardiovasculaires, le nombre de nouveaux médicaments approuvés chaque année (toutes indications confondues) est en déclin avec seulement 17 et 24 nouveaux médicaments approuvés en 2007 et 2008, respectivement. Seulement 1 médicament sur 5000 sera approuvé après 10 à 15 ans de développement au coût moyen de 800 millions $. De nombreuses initiatives ont été lancées par les agences règlementaires afin d’augmenter le taux de succès lors du développement des nouveaux médicaments mais les résultats tardent. Cette stagnation est attribuée au manque d’efficacité du nouveau médicament dans bien des cas mais les évaluations d’innocuité remportent la palme des causes d’arrêt de développement. Primum non nocere, la maxime d’Hippocrate, père de la médecine, demeure d’actualité en développement préclinique et clinique des médicaments. Environ 3% des médicaments approuvés au cours des 20 dernières années ont, par la suite, été retirés du marché suite à l’identification d’effets adverses. Les effets adverses cardiovasculaires représentent la plus fréquente cause d’arrêt de développement ou de retrait de médicament (27%) suivi par les effets sur le système nerveux. Après avoir défini le contexte des évaluations de pharmacologie de sécurité et l’utilisation des bio-marqueurs, nous avons validé des modèles d’évaluation de l’innocuité des nouveaux médicaments sur les systèmes cardiovasculaires, respiratoires et nerveux. Évoluant parmi les contraintes et les défis des programmes de développements des médicaments, nous avons évalué l’efficacité et l’innocuité de l’oxytocine (OT), un peptide endogène à des fins thérapeutiques. L’OT, une hormone historiquement associée à la reproduction, a démontré la capacité d’induire la différentiation in vitro de lignées cellulaires (P19) mais aussi de cellules souches embryonnaires en cardiomyocytes battants. Ces observations nous ont amené à considérer l’utilisation de l’OT dans le traitement de l’infarctus du myocarde. Afin d’arriver à cet objectif ultime, nous avons d’abord évalué la pharmacocinétique de l’OT dans un modèle de rat anesthésié. Ces études ont mis en évidence des caractéristiques uniques de l’OT dont une courte demi-vie et un profil pharmacocinétique non-linéaire en relation avec la dose administrée. Ensuite, nous avons évalué les effets cardiovasculaires de l’OT sur des animaux sains de différentes espèces. En recherche préclinique, l’utilisation de plusieurs espèces ainsi que de différents états (conscients et anesthésiés) est reconnue comme étant une des meilleures approches afin d’accroître la valeur prédictive des résultats obtenus chez les animaux à la réponse chez l’humain. Des modèles de rats anesthésiés et éveillés, de chiens anesthésiés et éveillés et de singes éveillés avec suivi cardiovasculaire par télémétrie ont été utilisés. L’OT s’est avéré être un agent ayant d’importants effets hémodynamiques présentant une réponse variable selon l’état (anesthésié ou éveillé), la dose, le mode d’administration (bolus ou infusion) et l’espèce utilisée. Ces études nous ont permis d’établir les doses et régimes de traitement n’ayant pas d’effets cardiovasculaires adverses et pouvant être utilisées dans le cadre des études d’efficacité subséquentes. Un modèle porcin d’infarctus du myocarde avec reperfusion a été utilisé afin d’évaluer les effets de l’OT dans le traitement de l’infarctus du myocarde. Dans le cadre d’un projet pilote, l’infusion continue d’OT initiée immédiatement au moment de la reperfusion coronarienne a induit des effets cardiovasculaires adverses chez tous les animaux traités incluant une réduction de la fraction de raccourcissement ventriculaire gauche et une aggravation de la cardiomyopathie dilatée suite à l’infarctus. Considérant ces observations, l’approche thérapeutique fût révisée afin d’éviter le traitement pendant la période d’inflammation aigüe considérée maximale autour du 3ième jour suite à l’ischémie. Lorsqu’initié 8 jours après l’ischémie myocardique, l’infusion d’OT a engendré des effets adverses chez les animaux ayant des niveaux endogènes d’OT élevés. Par ailleurs, aucun effet adverse (amélioration non-significative) ne fût observé chez les animaux ayant un faible niveau endogène d’OT. Chez les animaux du groupe placebo, une tendance à observer une meilleure récupération chez ceux ayant des niveaux endogènes initiaux élevés fût notée. Bien que la taille de la zone ischémique à risque soit comparable à celle rencontrée chez les patients atteints d’infarctus, l’utilisation d’animaux juvéniles et l’absence de maladies coronariennes sont des limitations importantes du modèle porcin utilisé. Le potentiel de l’OT pour le traitement de l’infarctus du myocarde demeure mais nos résultats suggèrent qu’une administration systémique à titre de thérapie de remplacement de l’OT devrait être considérée en fonction du niveau endogène. De plus amples évaluations de la sécurité du traitement avec l’OT dans des modèles animaux d’infarctus du myocarde seront nécessaires avant de considérer l’utilisation d’OT dans une population de patients atteint d’un infarctus du myocarde. En contre partie, les niveaux endogènes d’OT pourraient posséder une valeur pronostique et des études cliniques à cet égard pourraient être d’intérêt.

Réduction des dommages myocardiques par le célécoxib suite à une ischémie transitoire chez le rat

Cette étude a été conçue afin d’évaluer l’effet d’un pré-traitement à long terme au célécoxib sur la taille d’infarctus suite à un infarctus du myocarde. Sachant que le célécoxib est un anti-inflammatoire et que des dommages myocardiques peuvent découler des processus inflammatoires, l’inhibition de l’inflammation devrait hypothétiquement réduire la taille d’un éventuel infarctus. Pour ce faire, un traitement au célécoxib (3 mg/kg/jour i.p.) ou au véhicule (DMSO 50% ; EtOH 15% ; eau distillée) a été administré chroniquement pendant 28 jours à des rats mâles Sprague-Dawley (n=18 par groupe) par pompes osmotiques ALZET. Après avoir été anesthésiés, les animaux ont été sujets à l’occlusion de l’artère coronaire gauche descendante, suivie d’une période de reperfusion de 24 heures. Les résultats démontrent que la taille de l’infarctus des animaux traités au célécoxib est significativement réduite comparativement à celle du groupe témoin (37,5±2,5% versus 48,0±2,6% de la zone à risque, p < 0,05). Par la suite, l’accumulation de neutrophiles indique une hausse de ces leucocytes pour la zone ischémique, sans toutefois discriminer entre les groupes traité et non-traité, qui contenaient aussi les couches sub-endocardique et sous-épicardique. Cependant, aucune différence significative est notée entre les groupes traité et témoin au niveau de l’expression de la prostaglandine E2 plasmatique et du facteur de nécrose tumorale alpha. D’un autre côté, l’apoptose, déterminée par le ratio de Bax/Bcl2 et par un essai TUNEL est significativement réduite pour la couche sub-endocardique de la zone à risque des animaux traités au célécoxib. Enfin, l’agrégation plaquettaire, induite à l’adénosine diphosphate et analysée dans le sang complet, suggère que le célécoxib diminue l’agrégation plaquettaire. Cette étude indique alors qu’un pré-traitement au célécoxib peut réduire la taille d’infarctus par un mécanisme impliquant l’apoptose.

Caractérisation de l’apoptose observée dans le système limbique après une ischémie myocardique transitoire chez le rat

Au niveau clinique, il a été observé que de 15 à 30 % des patients qui ont subi un infarctus du myocarde développent une dépression majeure. De plus, la population atteinte de dépression post-infarctus présente un risque de mortalité de trois à quatre fois plus élevé, et ce, en comparaison avec la population non dépressive post-infarctus. Dans un modèle de rat développé pour étudier la dépression post-infarctus, des cellules apoptotiques ont été retrouvées au niveau du système limbique. Il apparaît que les cytokines seraient en partie responsables de cette mort cellulaire qui relie le cœur en ischémie et le système nerveux central. Donc, les objectifs de cette thèse sont : 1) de caractériser spatialement et temporellement la survenue de la mort cellulaire par apoptose dans les structures du système limbique du rat, à la suite d’un infarctus du myocarde ; 2) de déterminer l’effet de l’anti-inflammatoire celecoxib sur cette apoptose observée au niveau de l’amygdale et de déterminer l’implication de l’enzyme COX-2 ; 3) de déterminer l’implication de la cytokine pro-inflammatoire TNF-α dans l’apoptose observée au niveau des structures du système limbique du rat, à la suite d’un infarctus du myocarde. Afin d’atteindre ces objectifs, les rats ont subi une ischémie de 40 minutes, suivi d’une période de reperfusion qui varie d’un protocole à l’autre (15 minutes, 24, 48, 72 heures ou 7 jours). De plus, en fonction du protocole, ces rats ont été traités avec soit du célécoxib (inhibiteur sélectif de la COX-2), soit avec du PEG sTNF-R1 (inhibiteur du TNF-α). À la suite de ces protocoles, les rats ont été sacrifiés, la taille de l’infarctus a été déterminée et les différentes structures cérébrales du système limbique prélevées. Des tests biochimiques propres à chaque protocole ont été réalisés afin de documenter l'apoptose. Il a alors été observé qu’aucun des deux traitements ne présentait d’effet sur la taille de l’infarctus. L’étude de l’apoptose dans le système limbique a révélé que : 1) le processus apoptotique se mettait en place dans l’hippocampe dès les 15 premières minutes de reperfusion suivant l’infarctus du myocarde et que ce processus était spatialement dynamique dans le système limbique jusqu’au septième jour postreperfusion ; 2) il est apparu que la COX-2 était impliquée dans l'apoptose du système limbique ; 3) il a été observé que le TNF-α périphérique était impliqué dans ce processus apoptotique après 72 heures de reperfusion en activant la voie extrinsèque de l'apoptose. Ces résultats ont permis de caractériser la survenue de l’apoptose au niveau du système limbique chez le rat à la suite d’un infarctus du myocarde et de documenter l'implication de la COX-2 et du TNF-α dans ce processus. Bien que ces résultats n’apportent pas de schémas thérapeutiques clairs ou de mécanismes physiopathologiques globaux ces derniers permettent une meilleure compréhension de la relation existante entre le cœur et le système nerveux central dans le cadre de l’infarctus du myocarde. De manière moins spécifique ils précisent la relation entre le système inflammatoire et le système nerveux central.

Remodelage neuronal de la cicatrice cardiaque suite à un infarctus du myocarde

Suite à un infarctus du myocarde, la formation d’une cicatrice, nommée fibrose de réparation, représente un processus adaptatif et essentiel empêchant la rupture du myocarde. La cicatrice est constituée de myofibroblastes, de cellules vasculaires, de fibres sympathiques ainsi que de cellules souches neuronales cardiaques exprimant la nestine. Une perturbation au niveau de ces constituants cellulaires résulte en une formation maladaptative de la cicatrice et éventuellement, une diminution de la fonction cardiaque. La compréhension des événements cellulaires ainsi que les mécanismes sous-jacents participant à cette fibrose est alors d’une importance primordiale. Cette thèse est axée sur l’identification du rôle du système sympathique et des cellules souches neuronales cardiaques exprimant la nestine dans la formation de la cicatrice ainsi que leur interaction potentielle. Nos travaux examinent l’hypothèse que les cellules souches neuronales exprimant la nestine sont endogènes au cœur et que suite à un dommage ischémique, elles contribuent à la réponse angiogénique et à la réinnervation sympathique du tissu lésé. Les cellules souches neuronales exprimant la nestine sont retrouvées dans les cœurs de différentes espèces incluant le cœur infarci humain. Elles sont résidentes dans le cœur, proviennent de la crête neurale lors du développement et sont intercalées entre les cardiomyocytes n’exprimant pas la nestine. Suite à leur isolation de cœurs infarcis de rats, les cellules souches neuronales cardiaques prolifèrent sous forme de neurosphères et, dans des conditions appropriées in vitro, se différencient en neurones exprimant le neurofilament-M. Suite à un infarctus du myocarde, les niveaux de l’ARNm de nestine sont significativement augmentés au niveau de la région infarcie et non-infarcie. Nos résultats suggèrent que cette augmentation de l’expression de nestine dans la cicatrice reflète en partie la migration des cellules souches neuronales cardiaques exprimant la nestine de la région non-infarcie vers la région infarcie. Lors de la fibrose de réparation, ces cellules représentent un substrat cellulaire pour la formation de nouveaux vaisseaux et contribuent aussi à la croissance des fibres sympathiques dans la région infarcie. Finalement, nous démontrons que la formation de la cicatrice est associée à une innervation sympathique de la région infarcie et péri-infarcie. De plus, les fibres sympathiques présentes dans la région infarcie sont observées à proximité de vaisseaux de petits calibres. Ces données suggèrent indirectement que l’innervation de la cicatrice par les fibres sympathiques peut jouer un rôle dans la réponse angiogénique suite à un infarctus du myocarde. Suite à l’administration du corticostéroïde dexaméthasone, nous détectons un amincissement de la cicatrice, associé à une réduction significative des fibres sympathiques exprimant le neurofilament-M dans la région infarcie et péri-infarcie. La diminution de la densité de ces fibres par le dexaméthasone peut être reliée à une diminution de la prolifération des myofibroblastes et de la production de l’ARNm du facteur neurotrophique nerve growth factor.

Cerebral edema and acute liver failure : pathophysiological mechanisms and new therapeutic approaches

L’encéphalopathie hépatique (EH) se développe chez les patients atteints d’une maladie du foie et se caractérise par de nombreuses anomalies neuropsychiatriques. L’insuffisance hépatique aiguë (IHA) se caractérise par une perte progressive de l’état de conscience, par une augmentation rapide de l’œdème cérébral et une augmentation de la pression intracrânienne entraînant une herniation cérébrale et la mort. Plusieurs facteurs sont responsables du développement de l’EH mais depuis une centaine d’années, l’hyperammonémie qui peut atteindre des concentrations de l’ordre de plusieurs millimolaires chez les patients atteints d’IHA aux stades de coma est considérée comme un facteur crucial dans la pathogenèse de l’EH. La présente thèse comprend 4 articles suggérant l’implication de nouveaux mécanismes pathogéniques dans le développement de l’EH et de l’œdème cérébral associés à l’IHA et tente d’expliquer l’effet thérapeutique de l’hypothermie et de la minocycline dans la prévention de l’EH et de l’œdème cérébral: 1. L’IHA induite par dévascularisation hépatique chez le rat se caractérise par une augmentation de la production de cytokines pro-inflammatoires cérébrales (IL-6, IL-1, TNF-). Cette observation constitue la première évidence directe que des mécanismes neuro-inflammatoires jouent une rôle dans la pathogenèse de l’EH et de l’œdème cérébral associés à l’IHA (Chapitre 2.1, articles 1 et 2). 2. L’activation de la microglie telle que mesurée par l’expression de marqueurs spécifiques (OX42, OX-6) coïncide avec le développement de l’encéphalopathie (stade coma) et de l’œdème cérébral et s’accompagne d’une production accrue de cytokines pro-inflammatoires cérébrales (Chapitre 2.1, article 1 et 2). 3. Un stress oxydatif/nitrosatif causé par une augmentation de l’expression de l’oxyde nitrique synthétase et une augmentation de la synthèse d’oxyde nitrique cérébral participe à la pathogénèse des complications neurologiques de l’IHA (Chapitre 2.3, articles 3 et 4). 4. Des traitements anti-inflammatoires tels que l’hypothermie et la minocycline peuvent constituer de nouvelles approches thérapeutiques chez les patients atteints d’IHA (Chapitre 2.1, article 1; Chapitre 2.2, article 2). 5. Les effets bénéfiques de l’hypothermie et de la minocycline sur les complications neurologiques de l’IHA expérimentale s’expliquent, en partie, par une diminution du stress oxydatif/nitrosatif (Chapitre 2.3, article 3; Chapitre 2.4, article 4).

Étude de l’effet des médicaments antiplaquettaires sur la fonction plaquettaire : de la variabilité de réponse à l’effet rebond

En inhibant la formation de caillots dans le sang, les médicaments antiplaquettaires diminuent de façon importante le risque d’événements ischémiques aigus. Cependant, une sous-population de patients souffrant de maladie coronarienne présente une inhibition inadéquate de la fonction plaquettaire malgré la prise quotidienne d’acide acétylsalicylique (AAS). Le premier volet de cette thèse démontre qu’une régénération plaquettaire accélérée pourrait expliquer en partie la variabilité dans la persistance de l’effet antiplaquettaire de l’AAS chez certains sujets souffrant de maladie coronarienne. Ces données suggèrent qu’une augmentation de la fréquence d’administration d’AAS d’une à deux fois par jour pourrait être bénéfique chez ces sujets. Des méta-analyses ont suggéré qu’une réponse plaquettaire inadéquate à l’AAS pourrait augmenter le risque d’événements ischémiques récurrents. La nature rétrospective de ces analyses ne permet pas d’établir la causalité. Dans le deuxième volet de cette thèse, les résultats d’une étude prospective visant à comparer la pertinence clinique de 6 tests de fonction plaquettaire fréquemment utilisés pour évaluer la réponse plaquettaire à l’AAS est présentée. Les résultats démontrent qu’aucun des tests de fonction plaquettaire couramment employés ne prédit la survenue d’événements ischémiques aigus chez des patients souffrant de maladie coronarienne stable. Toutefois, la cessation de la prise d’AAS est un prédicteur important d’événements thrombotiques. La cessation de médicaments antiplaquettaires a souvent été associée à la survenue d’événements thrombotiques dans les jours suivant l’interruption. À savoir si la survenue de ces événements est attribuable uniquement au retrait d’un médicament protecteur ou plutôt à une sensibilisation plaquettaire, constitue un débat d’actualité. Dans le troisième volet de cette thèse, des données sont présentées démontrant que la cessation de clopidogrel après la période recommandée par les lignes directrices actuelles provoque une sensibilisation des plaquettes nouvellement formées aux stimuli plaquettaires physiologiques. Ces résultats encouragent la recherche sur différentes modalités pour atténuer le risque thrombotique accru chez ces patients souffrant de maladie coronarienne. En conclusion, cet ouvrage présente des études visant à identifier les sous-populations de patients qui sont plus à risque de complications cardiovasculaires récurrentes. Dans ce contexte, la personnalisation de traitement est une avenue thérapeutique prometteuse, où chaque patient pourra recevoir un traitement ciblé en fonction de ses besoins et de ses contre-indications. Ce changement de paradigme d’une thérapie empirique issue d’études de grande envergure sur des données populationnelles à une thérapie ajustée aux besoins individuels représente un vaste champ de recherche, où la majorité des découvertes sont à faire.