Ischémie reperfusion en condition hyperglycémique: cardioprotection par l’exercice et rôle du NO

L’hyperglycémie aigue semble pouvoir être à l’origine de dysfonctions mitochondriales notamment caractérisées par une surproduction d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) au niveau cellulaire, conduisant à l’établissement d’une situation de stress oxydant. Cette surproduction de ROS au cours de l’hyperglycémie serait capable d’impacter la dynamique du réseau mitochondrial en favorisant la fission (ou fragmentation) mitochondriale. A l’échelle du muscle cardiaque, ces phénomènes pourraient contribuer à l’établissement d’un phénotype plus sensible au stress et ainsi à une plus grande vulnérabilité du cœur à un syndrome ischémique. Ceci pourrait ainsi permettre d’expliquer que le niveau de glycémie lors de l’admission à l’hôpital de sujets non diabétiques soit un facteur prédictif de la sévérité des lésions d’ischémie-reperfusion. Nos premiers travaux sur le sujet, conduits ex vivo, tendent à confirmer que l’hyperglycémie au moment de l’infarctus du myocarde favorise la production de ROS ainsi que la fragmentation mitochondriale au cours de l’ischémie reperfusion. Parmi les stratégies de cardioprotection efficace à la fois dans les modèles expérimentaux et chez l’homme, l’exercice physique est reconnu comme permettant de diminuer la taille de la zone nécrosée suite à un infarctus du myocarde, notamment via sa capacité à moduler la production de ROS et stimuler le métabolisme du monoxyde d’azote (NO). Les effets de l’exercice physique sur la dynamique mitochondriale restent à ce jour mal décrit. Par ailleurs, à ce jour, l’impact de l’hyperglycémie aigue sur la capacité de l’exercice physique à pré-conditionner l’organe cardiaque et à limiter les lésions au cours de l’infarctus reste mal décrit et les mécanismes sous-jacents non investigués. En résumé les objectifs de cette étude sont: (1) Evaluer l’impact de l’hyperglycémie aigue sur la production de ROS ainsi que sur la fission mitochondriale au cours de l’ischémie-reperfusion myocardique. ; (2) d’évaluer si le pré-conditionnement par l’exercice physique est toujours efficace en condition d’hyperglycémie et enfin (3) évaluer le rôle du NO dans ces phénomènes.

Ce projet de recherche fondamental devrait permettre de mieux appréhender les mécanismes cellulaires sous-jacents à la vulnérabilité accrue du cœur à l’ischémie-reperfusion lors de situations transitoires d’hyperglycémie. Ceci pourra peut-être permettre, à plus long terme d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

– Certains animaux (groupe ExTr) seront soumis à un exercice physique de 45 minutes, 5/7j pendant 5 semaines sur tapis roulant. Les rats sont surveillés durant toute la durée de l’entrainement par l’expérimentateur. Certains animaux recevront une injection de L-NAME (50mg/kg, ip) 14h00 avant l’acte expérimental d’ischémie-reperfusion. Ces animaux feront l’objet d’un suivi particulier. Une ischémie-reperfusion sera réalisée in-vivo sur des rats anesthésiés en condition hyperglycémique ou non. Les animaux seront traités ou non au préalable avec un inhibiteur de l’enzyme responsable de la synthèse de NO. La fonction cardiaque sera mesurée au cours de la reperfusion par l’implantation d’une sonde millar de pression dans la cavité ventriculaire (voie artérielle) et par la pose d’électrodes de surface pour l’électrocardiographe (ECG). Au total 120 rats seront nécessaires durant cette étude afin de disposer de l’effectif minimum permettant de mettre en évidence des différences statistiquement significatives sur les paramètres étudiés.

Certains animaux (groupe ExTr) seront soumis à un exercice physique de 45 minutes, 5/7j pendant 5 semaines sur tapis roulant. Cet acte expérimental peut être stressante pour les animaux. Afin de limiter le stress, les animaux sont acclimatés au tapis de course pendant une semaines, 1h00 par jour. Enfin, les rats sont surveillés durant toute la durée de l’entrainement par l’expérimentateur. Certains animaux recevront une injection de L-NAME, un inhibiteur des NOS, 14h00 avant l’acte exéprimental d’ischémie-reperfusion. Ces animaux feront l’objet d’un suivi particulier. Nous avons déterminé des points limites à ne pas franchir pour respecter le bien-être de l’animal : un contrôle de l’état clinique de ces animaux sera réalisé pour différents critères physiologiques et comportementaux. Si nécessaire, la prise de décision d’euthanasie sera réalisée avec le responsable de l’animalerie. Une ischémie-reperfusion sera réalisée in-vivo sur des rats anesthésiés en condition hyperglycémique ou non. Afin de limiter toute souffrance chez les animaux durant cette procédure sans réveil, une anesthésie chimique sera réalisée (isoflurane 4.5% puis 1.5-2%) associée à une analgésié pré-opératoire (buprénorphine; 0.3mg/kg).

A l’issu de l’ischémie reperfusion in vivo » la totalité des animaux sont euthanasiés par injection d’une dose léthale de pentobarbital, afin de permettre le prélèvement de tissus.

Le rat est un modèle de choix car la physiologie cardiaque des rongeurs présente de grandes similitudes avec celle de l’homme. Le modèle rongeur a l’avantage de permettre des investigations depuis l’étage cellulaire et moléculaire jusqu’aux mesures in vivo. L’utilisation du même animal in vivo puis pour des analyses biochimiques permet de réduire le nombre d’animaux utilisés au cours du protocole expérimental. Les animaux seront utilisés à un stade de jeune adulte (rats de 12 semaines)