The Origin and Stimuli Implicated in the Expression of Nestin(+) Cardiac Myocyte-like Cells in the Ischemic Heart

Nos études ont démontrées que la formation de la cicatrice et la guérison sont associées avec l’apparition de cellules de type myocytes cardiaques nestine(+) dans la région péri-infarcie. Présentement, l’étude examine le mécanisme, tel que l’hypoxie ou les hormones neuronales, possiblement impliqué dans leur recrutement et de dévoiler leur origine cellulaire. La présence de ces cellules a été détectée dans les coeurs infarcies d’une semaine et maintenue après neuf mois suite à une sujétion coronaire complète. Aussi, ces cellules de type myocytes cardiaques nestine(+) ont été observées dans le coeur infarci humain. L’hypoxie représente un événement prédominant suite à un infarctus de myocarde, mais l’exposition des rats normaux à un environnement hypoxique n’a pas pu promouvoir l’apparition de ces cellules. Autrement, l’infusion de l’agoniste -adrénergique non-sélectif isoprotérénol (ISO) dans les rats adultes Sprague-Dawley a augmenté la protéine nestine dans le ventricule gauche et a été associé avec la réapparition de cellules de type myocytes cardiaques nestine(+). Cela représente possiblement un effet secondaire suite à la nécrose des myocytes cardiaques par l’administration d’isoprotérénol. Dernièrement, on a identifié une sous-population de cellules nestine(+) dans le coeur normal du rat qui co-exprime les marqueurs de cellules cardiaques progénitrices Nkx-2.5 et GATA-4. Cette sous-population de cellules nestine/Nkx-2.5/GATA-4 pourrait représenter des substrats cellulaires qui puissent se différentier en cellules de type myocytes cardiaques nestine(+) suite à une ischémie. Mots clés: nestine, isoprotérénol, nécrose, cellule souche, cellule progénitrice, myocyte cardiaque

L'effet pathologique du monoxyde d'azote est diminué dans les myocytes cardiaques hypertrophiés

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'effet pathologique du monoxyde d'azote est diminué dans les myocytes cardiaques hypertrophiés

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Myocyte enhancer factor 2C : an osteoblast transcription factor identified by DMSO enhanced mineralization

Rapid mineralization of cultured osteoblasts could be a useful characteristic in stem-cell mediated therapies for fracture and other orthopaedic problems. Dimethyl sulfoxide (DMSO) is a small amphipathic solvent molecule capable of simulating cell differentiation. We report that, in primary human osteoblasts, DMSO dose-dependently enhanced the expression of osteoblast differentiation markers alkaline phosphatase (ALP) activity and extracellular matrix mineralization. Furthermore, similar DMSO mediated mineralization enhancement was observed in primary osteoblast-like cells differentiated from mouse mesenchymal cells derived from fat, a promising source of starter cells for cell-based therapy. Using a convenient mouse pre-osteoblast model cell line MC3T3-E1 we further investigated this phenomenon showing that numerous osteoblast-expressed genes were elevated in response to DMSO treatment and correlated with enhanced mineralization. Myocyte enhancer factor 2c (Mef2c) was identified as the transcription factor most induced by DMSO, among numerous DMSO-induced genes, suggesting a role for Mef2c in osteoblast gene regulation. Immunohistochemistry confirmed expression of Mef2c in osteoblast-like cells in mouse mandible, cortical and trabecular bone. shRNAi-mediated Mef2c gene silencing resulted in defective osteoblast differentiation, decreased ALP activity and matrix mineralization and knockdown of osteoblast specific gene expression, including osteocalcin and bone sialoprotein. Flow on knockdown of bone specific transcription factors, Runx2 and osterix by shRNAi knockdown of Mef2c suggests that Mef2c lies upstream of these two important factors in the cascade of gene expression in osteoblasts.

Mathematical models on the impact of noise and dyadic molecular structures on the properties of a cardiac myocyte

In cardiac myocytes (heart muscle cells), coupling of electric signal known as the action potential to contraction of the heart depends crucially on calcium-induced calcium release (CICR) in a microdomain known as the dyad. During CICR, the peak number of free calcium ions (Ca) present in the dyad is small, typically estimated to be within range 1-100. Since the free Ca ions mediate CICR, noise in Ca signaling due to the small number of free calcium ions influences Excitation-Contraction (EC) coupling gain. Noise in Ca signaling is only one noise type influencing cardiac myocytes, e.g., ion channels playing a central role in action potential propagation are stochastic machines, each of which gates more or less randomly, which produces gating noise present in membrane currents. How various noise sources influence macroscopic properties of a myocyte, how noise is attenuated and taken advantage of are largely open questions. In this thesis, the impact of noise on CICR, EC coupling and, more generally, macroscopic properties of a cardiac myocyte is investigated at multiple levels of detail using mathematical models. Complementarily to the investigation of the impact of noise on CICR, computationally-efficient yet spatially-detailed models of CICR are developed. The results of this thesis show that (1) gating noise due to the high-activity mode of L-type calcium channels playing a major role in CICR may induce early after-depolarizations associated with polymorphic tachycardia, which is a frequent precursor to sudden cardiac death in heart failure patients; (2) an increased level of voltage noise typically increases action potential duration and it skews distribution of action potential durations toward long durations in cardiac myocytes; and that (3) while a small number of Ca ions mediate CICR, Excitation-Contraction coupling is robust against this noise source, partly due to the shape of ryanodine receptor protein structures present in the cardiac dyad.

Indications à la stimulation cardiaque dans la syncope vasovagale [Pacing in vasovagal syncope].

This article presents a critical review of the literature about the potential benefit of cardiac pacing in patients suffering from vasovagal or neurocardiogenic syncope. The manifestation of vasovagal syncope comprises some reflex bradycardia and vasoplegia resulting in cerebral hypoperfusion that ultimately leads to a loss of consciousness. The literature reports conflicting results of the potential benefit of cardiac pacing on the prevention of recurrence of vasovagal events. A detailed analysis of the inclusion criteria of these studies permits to clarify the discrepancy. Only patients older than 50 years with prolonged sinus pause at time of syncope benefit of the implantation of a cardiac pacemaker.

Options chirurgicates pour l'insuffisance cardiaque terminale [Surgical options for terminal heart failure]

Terminal heart failure can be the cause or the result of major dysfunctions of the organisms. Although, the outcome of the natural history is the same in both situations, it is of prime importance to differentiate the two, as only heart failure as the primary cause allows for successful mechanical circulatory support as bridge to transplantation or towards recovery. Various objective parameters allow for the establishment of the diagnosis of terminal heart failure despite optimal medical treatment. A cardiac index <2.0 l/min, and a mixed venous oxygen saturation <60%, in combination with progressive renal failure, should trigger a diagnostic work-up in order to identify cardiac defects that can be corrected or to list the patient for transplantation with/without mechanical circulatory support.

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.

Les récepteurs intracellulaires de l'angiotensine II : nouvelles cibles thérapeutiques pour le remodelage cardiaque

L'angiotensine-II (Ang-II), synthétisée à partir de sources extracardiaques et intracardiaques, régule l'homéostasie cardiaque en favorisant des effets mitogéniques et en promouvant la croissance cellulaire résultant d’une altération de l'expression génique. Dans cette étude, nous avons évalué la possibilité que les récepteurs de l'angiotensine-1 (AT1) ou les récepteurs de l'angiotensine-2 (AT2) situés sur l'enveloppe nucléaire régulent l’expression génique des cardiomyocytes. En analysant les noyaux cellulaires retenus des fractions de cœur de rat par immunobuvardage Western, nous avons détecté une co-purification préférentielle des protéines AT1 et AT2 avec un marqueur de la membrane nucléaire (Nup 62), par rapport aux marqueurs de la membrane plasmique (Calpactin I), de l’appareil de Golgi (GRP 78) ou du réticulum endoplasmique (GM130). La microscopie confocale a permis de démontrer la présence des AT1 et AT2 dans les membranes nucléaires. La microinjection de l’Ang-II-FITC sur des cardiomyocytes a provoqué une liaison de préférence aux sites nucléaires. Les enregistrements de transients calciques ont illustré que les AT1 nucléaires régulent le relâchement du Ca2+. L’incubation des ligands spécifiques d’AT1 et d’AT2 avec l’UTP [α32P] a résulté en une synthèse de novo d’ARN (par exemple, 16,9 ± 0,5 cpm/ng ADN contrôle vs 162,4 ± 29,7 cpm/ng ADN-Ang II, 219,4 ± 8,2 cpm/ng ADN L -162313 (AT1) et 126,5 ± 8,7 cpm/ng ADN CGP42112A (AT2), P <0,001). L’incubation des noyaux avec Ang-II augmente de façon significative l’expression de NFκB, une réponse qui est réprimée partiellement par la co-administration de valsartan ou de PD123177. Les expériences dose-réponse avec Ang-II administrée à l'ensemble des noyaux purifiés vs. aux cardiomyocytes seuls a montré une augmentation plus importante dans les niveaux d'ARNm de NFκB avec une affinité de ~ 3 fois plus grande (valeurs d’EC50 = 9 contre 28 pmol/L, respectivement), suggérant un rôle préférentiel nucléaire dans la signalisation. Par conséquent, nous avons conclu que les membranes cardiaques nucléaires possèdent des récepteurs d’Ang-II couplés à des voies de signalisation et à la transcription génique. La signalisation nucléaire pourrait jouer un rôle clé dans les changements de l'expression de gènes cardiaques, entraînant ainsi des implications mécanistiques et thérapeutiques diverses.

Comparaison entre deux stratégies transfusionnellles en postopératoire de chirurgie cardiaque pédiatrique

L’anémie est fréquente chez les patients pédiatriques en postopératoire de chirurgie cardiaque. Malgré le nombre important de patients transfusés, le taux d’hémoglobine (Hb) pour lequel les bénéfices surpassent les risques est inconnu chez ces patients. Récemment, Lacroix et al. ont démontré qu’une stratégie transfusionnelle restrictive n’était pas inférieure à une stratégie libérale en ce qui concerne le développement ou la progression du syndrome de défaillance multiviscérale (SDMV) et la mortalité chez les patients de soins intensifs pédiatriques (SIP).Devant le manque d’évidence, une analyse de sous-groupes des patients en postopératoire de chirurgie cardiaque de l’étude Transfusion Requirements in Pediatric Intensive Care (TRIPICU) a été réalisée. L’objectif de cette étude était de déterminer l’impact d’une stratégie transfusionnelle restrictive comparée à une stratégie libérale sur l’acquisition ou l’aggravation du syndrome de défaillance multiviscérale (SDMV) chez les enfants en postopératoire de chirurgie cardiaque. Cette étude n’a pas démontré de différences statistiquement, ni cliniquement significatives du nombre de patients ayant acquis ou aggravés un SDMV, ni des issues secondaires entre les stratégies transfusionnelles restrictive et libérale. L’analyse de sous-groupes permet de générer une hypothèse de recherche et les résultats devraient être confirmés par un essai randomisé contrôlé.

Étude de la fonction vasculaire et du remodelage cardiaque avant l’établissement de l’obésité et de la dyslipidémie chez les rats femelles Sprague-Dawley recevant une diète riche en gras

Des lacunes existent au niveau des connaissances concernant les modifications cardiovasculaires manifestées avant l’établissement d’obésité et en absence d’hyperlipidémie. Dans cette optique, la présente étude a testé l'hypothèse générale qui stipule que l’administration d’une diète riche en gras pour une période de 8 semaines chez les rats femelles influence négativement la fonction et le remodelage cardiaque, avant le développement de l’obésité et en absence d’hyperlipidémie et d’hyperglycémie. Afin de répondre à cette problématique, des rats femelles Sprague-Dawley ont été assignés à une diète standard (SD; 12,5% lipides, kcal) ou riche en gras (HF; 42% lipides, kcal) pour une période de 8 semaines. Cette durée était insuffisante pour induire le développement d’une dyslipidémie ou une augmentation significative de la masse corporelle chez les animaux HF(329±14g) comparativement aux rates SD (300±10g). Toutefois, une hypertension artérielle s’est développée chez les rates HF (130±4 vs 108±6 mmHg, p<0,05), accompagnée d’une altération des relaxations aortiques dépendantes de l’endothélium (relaxation maximale : 22±5% versus 53±8%, pour les animaux HF et SD respectivement, p<0,05). L’administration orale chronique de l’antioxydant resvératrol (RES; 20 mg·kg-1·jr-1) a prévenu le développement de ces altérations pathologiques, attestant d’une implication du stress oxydant. Au niveau cardiaque, le RES n’a toutefois pas inhibé le développement de fibrose périvasculaire secondaire à l’administration de la diète riche en gras. Suite à une insulte d’ischémie-reperfusion, la taille (SD : 0,29±0,09 versus HF : 0,32±0,13 cm), l’épaisseur (SD : 0,05±0,02 versus HF : 0,06±0,01 cm) et le contenu en collagène α1 type 1 (SD : 0,21±0,04 versus HF : 0,20±0,04 unités arbitraires/mm2) de la cicatrice du coeur infarci des rats HF étaient comparables au coeur infarci des rats SD. Malgré ces similitudes, le taux de décès était significativement (p<0,05) plus élevé chez les rats HF (56%) comparativement aux rats SD (5%). L’approche par électrophysiologie a démontré que l’administration de la diète riche en gras était associée à une augmentation (p<0,05) du nombre d’extrasystoles ventriculaires induites. Cette élévation de l’incidence était associé à une hyperinnervation sympathique fonctionnelle, tel que démontré par une élévation (p<0,05) de la densité des fibres neurofilament-M (HF : 2830±250 versus SD : 2020±260 μm2/mm2) et de la protéine de l’hydroxylase de la tyrosine. La fonctionnalité des jonctions intercellulaires était également atteinte, caractérisée par une latéralisation et internalisation de connexine 43 ainsi qu’une diminution de l’expression de connexine 40 au niveau des disques intercalaires. Ainsi, avant l’établissement de l’obésité et d’une dyslipidémie, les rats femelles modestement hypertendus présentent un phénotype arythmogénique cardiaque en partie dû à une hyperinnervation sympathique et une expression altérée concomitante de la distribution et de l’expression des jonctions intercellulaires. L’absence de symptômes cliniques d’obésité dans la présente étude ne fournit aucun indice au clinicien quant à la susceptibilité accrue aux arythmies ventriculaires. Ainsi, en présence d’une hypertension artérielle modérée chez un patient non-obèse, une mesure de l’activité sympathique par la quantification des niveaux circulants de catécholamines pourrait être bénéfique afin de détecter les patients à risque de mort subite.