Signalisation et physiopathologie cardiovasculaire

La cardiopathie ischémique est l'une des principales causes de décès dans le monde. Elle se manifeste cliniquement par un infarctus du myocarde et une cardiomyopathie ischémique. Une reperfusion cardiaque rapide est essentielle pour minimiser les lésions au cœur. Cependant, cette dernière entraîne également l'apparition de lésions responsables de la progression de l'infarctus (jusqu'à 50 % de sa taille finale). La taille de l'infarctus est directement corrélée à la mortalité des patients. Limiter sa progression améliore la survie et le bien-être des patients. Il n'existe toujours pas de thérapie efficace pour prévenir la progression de l'infarctus lors de la reperfusion. La connexine-43 (Cx43) est la protéine responsable de la propagation des signaux de mort cellulaire pendant la reperfusion. La Cx43 joue un rôle direct dans la détermination de la taille finale de l'infarctus. Ainsi, la Cx43 est une cible thérapeutique de choix pour réduire la taille de l'infarctus. Nous avons développé et caractérisé un nouveau peptide mimétique de la Cx43 (Cx43MP) qui ralentit la communication intercellulaire sans altérer la propagation du potentiel d'action. Pour minimiser les effets toxiques et maximiser l'index thérapeutique de notre Cx43MP, il est essentiel de l'associer à un système de délivrance capable de cibler spécifiquement les cardiomyocytes. À cette fin, nous proposons de l'associer à un peptide d’adressage cardiaque (SCHoP1) que nous avons précédemment conçu. Nous avons démontré que SCHoP1 a une capacité à transduire et à délivrer des molécules thérapeutiques spécifiquement aux cardiomyocytes. Nous supposons que la combinaison de ces deux peptides permettra de créer une nouvelle molécule thérapeutique ciblant spécifiquement la Cx43 des cardiomyocytes. Cette molécule limitera la progression de la taille de l'infarctus lorsqu'elle sera administrée au début de la reperfusion après une ischémie cardiaque. Le projet combine des outils spécifiques et complémentaires pour : 1. Évaluer la capacité in vitro de SChoP1-Cx43MP à transduire les cardiomyocytes, à réduire la communication intercellulaire et à entraver la propagation de l'apoptose/nécrose sans provoquer d'arythmies, tout en déchiffrant les mécanismes moléculaires sous-jacents ; 2. Évaluer l'efficacité de SChoP1-Cx43MP dans un modèle ex vivo d'ischémie/reperfusion cardiaque (I/R), en particulier pour cibler les cardiomyocytes ventriculaires, à réduire la taille de la zone infarcie et à prévenir des épisodes d'arythmie ; 3. Examiner la pharmacocinétique et la biodistribution de SChoP1-Cx43MP in vivo dans un modèle I/R, en mettant l'accent sur l’étude de la fonction cardiaque et la réduction de la taille de l'infarctus. Ce projet permettra de mieux comprendre la régulation fonctionnelle de la communication intercellulaire médiée par la Cx43 au cours de l'état physiopathologique de l'I/R. Il améliorera notre compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de la taille de l'infarctus et permettra le développement de nouvelles thérapies cardioprotectrices pour limiter la taille de l'infarctus au moment de la reperfusion cardiaque.

La réponse inflammatoire incontrôlée est une pathologie multi-organes, qui, comme observé lors de la pandémie de la COVID, entraîne des perturbations de l'hémostase, de la fonction vasculaire et/ou cardiaque. Ces réponses inflammatoires sont associées à une dérégulation du signal calcique impliquant des réserves intracellulaires de calcium qui sont remplies par des pompes à Ca2+ de type SERCA. Nous avons récemment montré qu'une nouvelle voie de signalisation impliquant la mobilisation par le NAADP (Nicotinic Acid Adenine Dinucleotide Phosphate) du Ca2+ des réserves remplies par SERCA3, était nécessaire pour l'activation complète des plaquettes. Cette signalisation semble être partiellement conservée dans l'environnement cardiovasculaire, car nous avons identifié un rôle pour SERCA3, le NAADP ou la cible du NAADP, les two-pore Channel (TPC), dans les plaquettes, les cellules musculaires lisses vasculaires, les cellules endothéliales ou les cardiomyocytes. Nos données préliminaires suggèrent que cette voie de signalisation joue un rôle clé dans la physiologie vasculaire et cardiaque pouvant offrir une nouvelle approche thérapeutique multi-cibles. L'objectif du projet CaNvas est de caractériser les composants moléculaires clés de la voie NAADP/SERCA3 déclenchant son activation et d'étudier leur impact sur la régulation du système vasculaire (hémostase, contraction des cellules musculaires lisses vasculaires, perméabilité endothéliale, fonction cardiaque). Nous nous concentrerons principalement sur deux points critiques de cette voie qui sont conservés dans toutes les cellules : les canaux TPC et les enzymes produisant le NAADP (CD38 et SARM1). Cette proposition s'appuie sur l'expertise des différents partenaires, qui collaborent déjà et ont produit les résultats préliminaires. Les animaux déficients pour les protéines ciblées sont déjà hébergés dans nos installations et des procédures de modélisation de l'inflammation sont couramment réalisées dans nos laboratoires.

Les arythmies ventriculaires (AVs) sont un problème majeur dans la prise en charge de l’insuffisance cardiaque (IC), car elles entraînent une surmortalité chez les patients. Les mécanismes responsables sont mal compris, ce qui entrave le développement d’une stratégie thérapeutique spécifique. Un mécanisme important des AVs dans l’IC est l’automatisme ectopique. Les canaux ioniques sont les éléments fondamentaux qui déterminent l’activité électrique cardiaque et donc les arythmies, représentant le produit final des altérations des canaux ioniques. En fait, la plupart des AVs fatales dans l’IC expérimentale sont initiées par des mécanismes non entrants qui résultent d’une automaticité ventriculaire anormale ou d’activité déclenchées, dans lesquelles le ralentissement de la repolarisation et des altérations des flux Ca2+ sont primordiaux. Le cœur exprime deux isoformes de canaux Ca2+ de type L, Cav1.2 et Cav1.3. Le Cav1.2 couple l’excitation à la contraction dans le ventricule, alors que le Cav1.3 confère l’automaticité au noeud sinoatrial mais n’est pas exprimé dans le ventricule adulte sain. Toutefois, des évidences obtenues par notre consortium montrent que Cav1.3 est ré exprimé dans les ventricules humains défaillants, rapellant la réactivation de l’expression des gènes fœtaux du ventricule au cours de l’IC. De plus, nos résultats préliminaires montrent que l’inhibition sélective de Cav1.3 prévient les AVs dans un modèle murin d’IC. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que Cav1.3 pourrait être un candidat dans la génération de AVs dans l’IC. Au travers d’approches interdisciplinaires, de la molécule à l’organisme, et en partageant les modèles, les deux équipes partenaires internationalement reconnus, menant des recherches synergiques de pointe dans le domaine de la fonction des canaux ioniques cardiaques et de l’arythmie, propose un projet preuve de concept pour valider ce nouveau rôle de Cav1.3 dans l’IC et pour montrer que l’inhibition pharmacologique ou moléculaire de Cav1.3 dans l’IC empêche les AVs. Nous explorerons l’expression de Cav1.3 dans des cœurs humains atteints de différentes formes d’IC, en tenant compte du sexe des patients. Nous étudierons l’expression spatio-temporelle de Cav1.3 et Cav1.2 dans différents modèles expérimentaux d’IC et tenterons d’établir une corrélation entre ces données et l’apparition, la durée des AVs, en fonction de la pathologie et du genre, à la fois in vivo par l’exploration endocardique du rythme cardiaque et ex vivo sur cœurs isolés perfusés. Sur un modèle d’IC chez des souris dans lesquelles Cav1.2 a été rendu insensible aux dihydropyridines (permettant l’inhibition sélective de Cav1.3), nous étudierons la capacité de l’inhibition pharmacologique de Cav1.3 à supprimer les AVs in et ex vivo. Nous étudierons également les mécanismes cellulaires et l’impact de la régulation dépendante de l’AMPc-PKA de Cav1.3 et Cav1.2 dans ce processus. Nous invaliderons l’expression de Cav1.3 dans les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes humaines (hiPSC-CM) et dans le modèle murin en utilisant le vecteur AAV9. Dans ces modèles humains et murins, nous étudierons les altérations de l’excitabilité des myocytes et de la dynamique intracellulaire de Ca2+, nous identifierons les partenaires régulateurs de Cav1.3 et testerons la capacité de l’invalidation de Cav1.3 à prévenir les AVs. L’objectif global de ce projet est de définir le rôle physiopathologique de l’expression de novo de Cav1.3 dans l’IC. Les données fondamentales générées pourront être utilisées pour développer de nouveaux médicaments anti-arythmiques basés sur l’inhibition de Cav1.3. En outre, notre projet fournira une preuve de concept pour développer une thérapie génique dirigée afin de prévenir l’expression ventriculaire de Cav1.3. En résumé, le programme CANTATA établira un nouveau concept dans l’IC, qui pourrait aider à traiter l’un des plus grands fardeaux pour la santé dans les sociétés modernes, les AVs.

L’accélération de la fréquence cardiaque induite par les catécholamines sur l’activité pace-maker du nœud sino-atrial (NSA) constitue la réponse « fight-or-flight » (FFR), par suite d’une augmentation de l’activité physique ou à une situation de stress. La capacité du NSA à générer la FFR décline avec le vieillissement et peut dégénérer en bradycardie nécessitant l’implantation d’un pacemaker électronique. L’activité pace-maker du NSA est générée par une interaction fonctionnelle entre l’activité des canaux ioniques et de la dynamique du calcium intracellulaire générée par les récepteurs à la ryanodine (RyR2). Au cours de la FFR, les catecholamines se lient aux récepteurs beta-adrénergiques activant la voie de signalisation de l’AMPc et de la protéine kinase A (PKA), ce qui aboutit à la phosphorylation des canaux ioniques et des protéines régulant l’homéostasie du calcium intracellulaire. Toutefois, les approches visant à supprimer la FFR du NSA par la manipulation des canaux ou des RyR2 ont échouées jusqu’à présent. Par conséquent, dans « l’état de l’art » de ce domaine de recherche nous ne savons pas quel(s) canal-aux génèrent la FFR. Ceci ralentit le développement d’outils pharmacologiques pour réduire la nécessité d’implantation des pacemakers dans la population âgée. Mis à part les canaux activés par l’hyperpolarisation f-(HCN4), les cellules pacemaker du NSA différent des myocytes du myocarde de travail quant à l’expression des canaux calciques voltage-dépendants. En effets, tandis que le myocarde exprime seulement les canaux de type L-Cav1.2, le NSA exprime aussi les canaux L-Cav1.3. Récemment, les partenaires du consortium ont obtenu des résultats importants qui montrent que le ciblage joint des canaux activés par l’hyperpolarisation HCN4 et les canaux calciques de type L- Cav1.3 empêche la FFR du NSA, suggérant que les RyR2 opèrent en aval de Cav1.3 dans la génération de la FFR. Dans ce programme de recherche, nous utiliserons une collection unique de souris et lapins génétiquement modifiés dans lesquelles la contribution de Cav1.3 (souris), RyR2 (souris et lapin), ainsi que des canaux HCN4 (souris) à la FFR a été altérée. Notre consortium poursuivra les objectifs suivants: (i) Identifier les rôles spécifiques des canaux Cav1.3 et HCN4 dans la génération de la FFR du NSA. (ii) Comprendre le rôle de la régulation de Cav1.3 par la PKA au cours de la FFR. (iii) Comprendre le rôle de la phosphorylation par la PKA de RyR2 dans la FFR du NSA. (iv). Comprendre le rôle de Cav1.3 dans la régulation de RyR2 par la voie AMPc/PKA au cours de la FFR du NSA. (v). Transférer nos résultats sur le rôle de Cav1.3 et HCN4 dans un mammifère de moyenne taille en utilisant des lapins transgéniques modèles de bradycardie et mort subite. La FFR du NSA de ces souris sera explorée in vivo et in vitro à l’aide de l’ECG télémétrique, la cartographie optique du NSA, l’électrophysiologie des cellules isolées du NSA et l’imagerie du calcium. Ce projet permettra de clarifier les étapes critiques de la signalisation beta-adrénergique du NSA mettant en jeu les canaux ioniques et les RyR2 dans la génération de la FFR.

Les myocytes cardiaques possèdent une membrane de surface et un réseau dense de tubules transverses (TT), qui sont des invaginations de la membrane de surface qui pénètrent à l'intérieur de la cellule. De nombreuses protéines membranaires sont localisées à la fois dans la membrane de surface et dans la membrane des TT : c’est le cas notamment des récepteurs ß-adrénergiques (ß-AR). Notre but est d'explorer la fonction des ß-AR dans ces deux compartiments membranaires. Pour cela, nous synthétiserons des ligands ß-AR constitués de molécules de polyéthylèneglycol (PEG) greffées à divers agonistes ou antagonistes des sous-types de ß-AR (ß1-AR, ß2-AR). Nous avons vérifié au préalable que ces ligands PEGylés ne peuvent accéder aux TT, du fait de leur encombrement stérique. Nous allons ensuite comparer sur une même cellule l'effet d'un agoniste libre A et d'un agoniste PEGylé A, ou de la combinaison d’un agoniste libre A et d’un antagoniste PEGylé B, ou vice-versa, afin de distinguer le rôle des ß-AR selon qu'ils sont localisés dans la membrane de surface ou dans la membrane des TT. Les expériences seront réalisées sur des myocytes ventriculaires de rats adultes. Du fait de récents travaux suggérant des différences en fonction du sexe des voies de signalisation ß-AR/AMPc, les expériences seront réalisées à la fois sur des animaux mâles et femelles pour comparaison.

La fonction cardiaque est contrôlée de manière opposée par deux nucléotides cycliques (CNs), l’AMPc et le GMPc, en raison des effets contraires induits par la phosphorylation par la PKA et la PKG des protéines clés du couplage excitation-contraction. Les phosphodiestérases (PDEs) sont des enzymes cruciales car non seulement elles dégradent ces CNs mais les confinent dans des compartiments subcellulaires spécifiques. La production d'AMPc lors de l'activation des récepteurs bêta-adrénergiques (ß-AR) permet au cœur d'accroitre sa fonction lors d’un stress, alors que le GMPc produit lors d’une élévation de monoxyde d’azote (NO) ou des peptides natriurétiques (NPs) la diminue. L'insuffisance cardiaque (IC), cette incapacité du cœur à répondre aux besoins hémodynamiques, en s’aggravant amène au décès des patients dont une proportion importante meurt d'arythmies. Dans ce cadre, l'élévation chronique des catécholamines est délétère car elle participe à la progression de la maladie associée à un profond remaniement de la signalisation ß-AR, à la diminution de l'activité des PDEs et la dé-compartimentation des CNs. En revanche, le NO et les NPs exercent des effets favorables empêchant ce remodelage pathologique. Notre projet vise à tester si l'augmentation de l'activité des PDEs dans le cœur pourrait limiter la progression de l'hypertrophie et des arythmies associées. Pour cela, nous comparerons les effets bénéfiques d’une thérapie génique par injection d’AAV-9 codant pour les PDEs dans des modèles murins d'IC à ceux de traitements actuels. La surexpression des PDEs dans des cardiomyocytes obtenus de cœurs humains et dérivés de cellules souches humaines pluripotentes induites permettra d'évaluer le potentiel translationnel de notre concept innovant. Ainsi nous mettrons en lumière le rôle des PDEs pour contrôler les voies de signalisation dans des conditions physiologiques et pathologiques et identifierons ces enzymes comme cibles thérapeutiques potentielles pour traiter l'IC.

Le cœur est l'organe du corps le plus consommateur d'énergie. Dans des conditions physiologiques, le bon fonctionnement du cœur résulte de l'orchestration fine des flux d'ions, de l'appareil contractile et du métabolisme mitochondrial dans les cardiomyocytes. Dans l'insuffisance cardiaque (IC), ces équilibres sont gravement perturbés et une inadéquation énergétique peut entraîner un stress oxydatif, une signalisation inadaptée, un remodelage structurel et un dysfonctionnement contractile. Dans les cardiomyopathies héréditaires, des défauts de l'appareil sarcomérique, du métabolisme mitochondrial ou des molécules de signalisation peuvent induire une IC avec des phénotypes variables, allant d'une fonction contractile réduite à préservée ou même hyperdynamique. Une molécule centrale pour le métabolisme énergétique cardiaque, la régulation redox et la signalisation est le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD). Des études antérieures des membres de ce consortium ont révélé que dans l'IC, le métabolisme du NAD est perturbé et que la supplémentation en NAD améliore le phénotype cardiaque. Cependant, il n'est pas clair si ces effets sont causés par l'influence d'événements de signalisation dépendants du NAD ou par l'interfaçage de la régulation redox avec le couplage excitation-contraction, ou les deux. Dans NADINCARD, trois équipes combinent leurs expertises complémentaires pour explorer le rôle du métabolisme et de la signalisation du NAD au niveau cellulaire et subcellulaire dans les cardiomyocytes, en utilisant des modèles cellulaires animaux et humains de cardiomyopathies héréditaires. NADINCARD identifiera les mécanismes de régulation critiques, les cibles pertinentes et les voies métaboliques régissant la fonction cardiaque. Nous espérons que cette recherche fondamentale se traduira par des opportunités à long terme pour la prévention, le dépistage, la surveillance, le diagnostic et le traitement des cardiomyopathies héréditaires.

La protéine kinase AMPc-dépendante (PKA) est un régulateur physiologique majeur de la fonction cardiaque. Dans le cœur adulte, la PKA est responsable des effets cardiotoniques d’une stimulation β-adrénergique (β-AR) aiguë, mais son activation chronique est délétère, ce qui suggère que la PKA pourrait être une cible intéressante dans l'insuffisance cardiaque (IC). À l'état inactif, la PKA est un hétérotétramère composé de deux sous-unités régulatrices (R) qui lient et inhibent deux sous-unités catalytiques (C). Lors d’une stimulation β-AR, l'AMPc se lie aux sous-unités R, ce qui entraîne l'activation des sous-unités C. Deux types de PKA, type I et type II, varient en fonction de leurs sous-unités R, respectivement RIα et RIIα. Alors que la PKA de type II a été impliquée dans la contraction cardiaque, le rôle de la PKA de type I est mal compris. En effet, chez la souris, le knock-out global ou spécifique des cardiomyocytes de RIα augmente l'activité de la PKA et provoque une létalité embryonnaire en raison d'un défaut de développement cardiaque. Chez l'homme, des mutations inactivatrices hétérozygotes du gène PRKAR1A entraînant une haplo-insuffisance de RIα provoquent le Complexe de Carney (CNC), une maladie endocrinienne rare associée à des myxomes cardiaques à l'origine d'une morbi-mortalité élevée. Les myxomes cardiaques sont des lésions bénignes d'origine sous-endocardique dont les cellules ne sont pas clairement identifiées. Les myxomes cardiaques du CNC ont été associés à des malformations cardiaques congénitales, suggérant leur origine développementale. Sur la base de ces informations, les deux objectifs de ce projet sont i) de déterminer les conséquences de l'inactivation de RIα dans le cœur de souris adulte et dans du tissu cardiaque artificiel humain et ii) de déchiffrer le rôle de la PKA de type I dans la morphogenèse cardiaque précoce et la myxomagenèse. Pour cela, les partenaires de ce projet ont développé de nouveaux modèles de souris Cre/Lox avec invalidation de RIα spécifiquement dans différents lignages cardiaques et inductible dans les cardiomyocytes. Le séquençage de l'ARN de noyaux uniques permettra de caractériser l’identité cellulaire d’une collection unique de myxomes. Afin de modéliser le CNC et d'explorer l'impact d’une haploinsuffisance de RIα dans la cardiogenèse et la myxomagenèse humaines, nous reprogrammeront des cellules mononuclées de sang périphérique de patients porteurs d'une mutation inactivatrice de PRKAR1A en cellules souches pluripotentes humaines induites (hiPSC) et les différencieront en différentes lignées cardiaques, y compris les cardiomyocytes (hiPSC-CM), la crête neurale et les cellules musculaires lisses vasculaires. En outre, les cellules hiPSC-CM seront utilisées pour reconstituer des tissus cardiaques humains en collaboration avec T. Eschenhagen (Allemagne). Nos résultats préliminaires indiquent que l'invalidation de RIα dans les cardiomyocytes chez les souris adultes active la PKA et entraîne une IC progressive, tandis que la délétion dans les cellules de la crête neurale cardiaque entraîne une létalité partielle au jour embryonnaire 15,5 associée à des défauts du tronc artériel et du septum. Le programme de travail prévu permettra d'approfondir ces phénotypes notamment par l’analyse transcriptomique, afin de déterminer comment RIα contrôle le déploiement des cellules progénitrices pendant l'embryogenèse et d'identifier de nouveaux gènes impliqués dans le remodelage pathologique du cœur adulte. L'identification des cellules composant les myxomes ouvrira la voie à la compréhension des mécanismes de la myxomagenèse chez l'homme. L'utilisation de tissu cardiaque humain reconstitué permettra d’approcher pour la première fois la fonction de la PKA de type I dans le cœur humain. L’ensemble de ces résultats permettra de mieux comprendre les mécanismes par lesquels l'activation chronique de la PKA pourrait favoriser les cardiopathies congénitales, les myxomes cardiaques et l'IC.

Le lien entre polluants et pathologie cardiaque n'est apparu que récemment. Le 2,3,7,8-tétrachlorodibenzo-p-dioxine (TCDD) est le polluant organique persistant le plus toxique qui s’accumule dans l'organisme par la voie alimentaire. La toxicité du TCDD est médiée par l'activation du récepteur AHR, un facteur de transcription régulant l'expression d’enzymes de détoxification. Chez la souris, il a été montré que le TCDD induit une légère hypertrophie cardiaque. Néanmoins, l’impact du TCDD sur la détérioration de la fonction cardiaque chez des animaux prédisposés aux cardiomyopathies et les mécanismes sous-jacents de la cardiotoxicité du TCDD restent à définir. L'objectif du projet est de caractériser la toxicité cardiaque d’une exposition chronique à une dose faible de TCDD dans deux modèles murins de vulnérabilité (vieillissement & diabète), d'analyser si la cardiotoxicité du TCDD est dépendante du sexe des rongeurs et de tester si les antagonistes de AHR pourraient corriger les effets cardiotoxiques du TCDD sur la cardiomyopathie diabétique.

L'épidémie de SRAS-CoV-2 (COVID-19) est apparue en Chine, fin 2019, et s'est rapidement propagée dans le monde entier, entraînant une pandémie toujours en cours et constituant un lourd fardeau pour la santé mondiale. La manifestation du SRAS-COV2 va des infections asymptomatiques au syndrome de détresse respiratoire aiguë sévère (SDRA) et aux complications cardiovasculaires graves avec un risque élevé de décès. Plusieurs études ont confirmé que l'infection par le SRAS-COV2 est associée à l’augmentation d'un composé vasoactif connu sous le nom d'angiotensine II (ANGII) associé à des résultats cardiovasculaires indésirables chez les patients prédisposés tels que ceux atteints d'insuffisance cardiaque (IC). De plus, il a été démontré précédemment que la signalisation ANGII augmente la réponse inflammatoire mais également interfère avec le métabolisme et la signalisation énergétique, notamment par le biais du coenzyme Nicotinamide Adénine Dinucléotide (NAD). Les inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l'angiotensine (IECA) et les antagonistes des récepteurs de type 1 de l'Ang II (ARA) prescrits aux patients en IC pourraient jouer un rôle crucial dans le pronostic de la COVID-19. L'enzyme de conversion de l'angiotensine II (ACE2) membranaire est l'un des sites de liaison du SRAS-CoV2. L'ACE2 s’oppose à l'action de l’enzyme de conversion de l'angiotensine (ACE) qui produit l’ANG II en convertissant cette dernière en ANG 1-7. Les données des patients COVID-19 montrent une diminution du rapport ACE2/ACE. En revanche l’expression de ACE2 est élevée dans le système cardiovasculaire après le traitement par les IECA/ARA. Des études récentes ont associé les IECA et les ARA à un risque réduit développer une COVID, après ajustement à différentes variables. Ces résultats appuient les données préliminaires générées à l’hôpital de l’Université Américaine de Beyrouth à partir de 66 patients hospitalisés par le SRAS-COV2 atteints d'IC aux stades A à C, suggérant que les traitements par les ECA et ARA diminuent le risque de décès, les besoins en ventilation et les niveaux de troponine comme marqueurs de lésion myocardique (protocole approuvé par l'IRB). Par conséquent, nous émettons l'hypothèse que les patients libanais atteints de COVID-19 et d’IC de stades A-C sous IECA/ARA, présentent des résultats cliniques cardiovasculaires bénéfiques pendant la phase symptomatique avec un meilleur pronostic trois mois après la guérison. Il existe un lien direct entre la signalisation ANGII et l'inflammation détectée dans les cellules immunitaires mononucléaires du sang périphérique (CMSP). Le NAD est une coenzyme majeure pour le métabolisme énergétique mais aussi une molécule de signalisation impliquée notamment dans la régulation de la réponse inflammatoire et s'opposant aux effets délétères de l'ANGII sur les cellules vasculaires et cardiaques ainsi que sur les macrophages. Par conséquent, nous émettons également l'hypothèse que la protection observée avec les IECA/ARA est due en partie à la modulation du profil inflammatoire des CMSP en empêchant leur activation excessive et l’induction d’un choc cytokinique associé à un très mauvais pronostic chez les patients atteints du SRAS-COV2. Un stimulant de la voie de signalisation NAD, le nicotinamide riboside (NR), une nouvelle forme de vitamine B3, sera utilisé sur des CMSP isolées de patients atteints du SRAS-COV2 pour tester l'importance de la signalisation NAD dans la modulation du profil inflammatoire des PBMC en tant que thérapie d’appoint aux ACEI/ARB. Le NR pourrait contribuer améliorer la respiration mitochondriale et réduire le stress oxydant dans les CMSP, atténuant ainsi une réponse immunitaire agressive. Les chercheurs impliqués dans cette étude combinent une solide expertise dans la gestion cardiovasculaire clinique des patients atteints d’IC, la recherche cardiovasculaire fondamentale sur les voies inflammatoires et NAD et l'analyse biostatistique clinique et fondamentale.

Les cardiopathies congénitales (CHD) représentent un tiers des anomalies congénitales graves. Les CHD définissent un large ensemble de déficits structurels et fonctionnels qui apparaissent au cours du développement, les formes les plus communes affectant la région conotruncale au pôle artériel qui forme la base myocardique de l’aorte et du tronc pulmonaire à la sortie des ventricules gauche et droit. La région conotruncale se forme à partir de la voie efférente du tube cardiaque (outflow tract : OFT) qui dérive des cellules progénitrices du second champ cardiaque (SHF) du mésoderme pharyngé. Le développement du SHF est régulé par un réseau complexe de facteurs de transcription et de voies de signalisation, dont la perturbation conduit à des formes communes de CHD. À ce jour, seulement 30% des CHD se sont avérées avoir une origine génétique. Des causes environnementales et leur interaction avec des causes génétiques deviennent évidentes. Différents facteurs environnementaux tels qu’un faible niveau d'oxygène, une carence en acide folique, un alcoolisme ou une obésité maternelle, ont un impact sur le développement conotruncal chez l’homme et des modèles animaux. Dans ce contexte, notre projet explorera la relation entre les causes génétiques et environnementales des CHD, en particulier l'obésité maternelle, en étudiant la contribution des évènements génétiques et environnementaux dans la régulation du métabolisme des cellules progénitrices du SHF lors de leur différenciation. Les résultats que nous avons obtenus démontrent que le facteur de transcription Peroxisome Proliferator-Activated Receptor gamma (Pparg) dont l’activité est induite par les acides gras est spécifiquement enrichi dans une sous-population de cellules du SHF lorsqu’elles se différencient dans l’OFT. De plus, des résultats préliminaires obtenus chez des embryons sauvages et mutants conditionnels démontrent d’une part que Pparg est requis dans le SHF pour le développement du tube cardiaque et d’autre part qu’une obésité maternelle induite augmente le risque de CHD. L'objectif du projet Pp-HEART repose sur ces résultats qui fournissent un nouveau point d'entrée pour les études des interactions génétiques et environnementales au cours du développement précoce du cœur. Nous proposons le senseur lipidique PPARg comme régulateur clé du métabolisme des cellules du SHF lors de leur différenciation et que l'obésité maternelle modifie le métabolisme du SHF occasionnant des CHD. Notre projet étudiera la régulation de Pparg dans les progéniteurs cardiaques, en utilisant des souris modèles et des approches expérimentales de pointe telles que la culture d'embryons/explants ex vivo, l'imagerie et l'ARN-Seq. Pp-HEART utilisera également des approches quantitatives de pointe telles que la respirométrie mitochondriale et l'analyse de flux en temps réel afin d’obtenir le premier profil métabolique des cellules du SHF en différenciation. Les études seront réalisées avec des embryons sauvages et des embryons obtenus de mères obèses induites par une alimentation riche en graisse. Ainsi, nous identifierons de nouvelles fonctions critiques de PPARg, des gènes régulateurs et des voies métaboliques indispensables au déploiement des cellules du SHF et à la morphogenèse cardiaque. Une force majeure de Pp-HEART est qu'il combine pour la première fois des domaines d'expertise complémentaires pour étudier le développement et le métabolisme énergétique ainsi que des modèles de souris uniques pour se concentrer sur un domaine inexploré du développement cardiaque précoce. Pp-HEART apportera de nouvelles connaissances sur l'étiologie des CHD en relation avec les facteurs de risques environnementaux tels que l'obésité maternelle et identifiera à terme des cibles pertinentes dans le diagnostic et la prévention des CHD potentiellement mortelles.

L'insuffisance cardiaque (IC) est l'une des principales maladies cardiovasculaires. Elle est définie comme l'incapacité du cœur à répondre aux besoins du corps. L'IC constitue un problème de santé majeur, touchant 1 à 2% de la population adulte dans les pays industrialisés. Au cours des dernières décennies, d’énormes progrès ont été réalisé dans le traitement de l’IC, cependant aucun remède n'existe et la mortalité à 5 ans reste très élevée (approximativement 50%). Une caractéristique de l'IC est l'activation persistante de la voie de signalisation ß-adrénergique/AMPc qui conduit à l'activation chronique de la protéine kinase-A (PKA) responsable du remodelage cardiaque, de l’apoptose des cardiomyocytes et du développement de la fibrose cardiaque. Les ß-bloquants sont à la base de la thérapie de l'IC. Cependant, ils sont responsables d’effets secondaires importants et sont inefficaces chez environ 50% des patients atteints d'IC. Par conséquent, il devient impératif d'améliorer et/ou de proposer de nouvelles thérapies pour traiter l'IC. Idéalement, ces nouvelles thérapies devraient reposer sur la délivrance rapide de molécules thérapeutiques spécifiquement au myocarde. Une telle stratégie améliorerait le traitement des maladies cardiovasculaires (les cardiomyopathies hypertrophiques, l'IC aiguë ou chronique, les troubles du rythme) et supprimerait ou minimiserait les effets secondaires indésirables. Il a été décrit dans la littérature que les peptides CTP et PCM ont la capacité se lier préférentiellement aux cardiomyocytes et de les intérioriser. Cependant, la caractérisation de ces agents est limitée et leur efficacité de ciblage reste faible. Par conséquent, nous avons développé plus de 100 variants à partir des séquences peptidiques originales et nous avons sélectionné de nouveaux peptides optimisés de ciblage cardiaque préférentiel (PCCP). Nous pensons que nos PCCP offriront une nouvelle classe de produits thérapeutiques une fois couplés à une cargo-médicament pour le traitement de l'IC. CardioTarget vise à développer une plate-forme d'administration efficace de médicaments ciblée au cœur défaillant. Pour cela, l'inhibiteur de la PKA (PKI) sera encapsulé dans des liposomes greffés avec les PCCP optimisés, permettant ainsi une délivrance rapide et efficace du PKI spécifiquement aux cardiomyocytes pour le traitement de l'IC. Au cours du projet, nous allons: 1/ Caractériser l'efficacité et la spécificité des PCCP couplé au PKI dans des modèles pharmacologiques (in vitro et ex vivo) à inhiber la PKA cardiaque; 2/ Développer des systèmes de délivrance originaux conjugués au PCCP pour améliorer leur stabilité plasmatique et la délivrance cardiaque in vivo; 3/ Évaluer l'efficacité des vecteurs thérapeutiques cardiaques spécifiques (liposomes greffés PCCP) dans l'administration de PKI comme thérapeutique dans un modèle physiopathologique de l'IC. CardioTarget développera de nouvelles plateformes spécifiques de ciblage cardiaque afin de favoriser une délivrance efficace et préférentielle de médicament. Ces plateformes favoriseront le développement de nouvelles approches thérapeutiques (peptides ou acides nucléiques) pour le traitement des maladies cardiaques avec une amélioration de l'indice thérapeutique.