Physiopathologie du nœud sino-atrial cardiaque : implication de la protéine kinase AMPc-dépendante

Au cours d’une vie humaine, le cœur bat en moyenne plus de 2,5 milliards de fois. L’origine du battement cardiaque est un évènement électrique, provenant d’une petite région du cœur aux propriétés particulières, appelée le nœud sinusal. Chez les personnes âgées, ou dans le contexte d’une maladie cardiaque, il est fréquent que le cœur batte trop lentement et de façon irrégulière : c’est la dysfonction sinusale. Cette maladie entraîne de la fatigue, des essoufflements et des syncopes et dans les cas les plus graves, elle peut conduire à une mort subite. Les mécanismes qui mènent à ces dysfonctions ne sont pas bien compris et les patients qui en souffrent nécessitent le plus souvent l’implantation d’un stimulateur cardiaque, impliquant des contraintes et limitations (durée de vie limitée de l’appareil, coût financier important et complications suite à l’implantation). La dysfonction sinusale représente donc un enjeu de santé publique et le projet présenté se propose de mieux comprendre les mécanismes de cette maladie. Pour cela, nous auront recours à des modèles de souris génétiquement modifiées qui permettront de comprendre pour la première fois la fonction d’un gène présumé important dans l’activité électrique du nœud sinusal et dans le développement de la dysfonction sinusale. Une meilleure compréhension de ces mécanismes est importante afin d’être en mesure d’offrir de nouvelles perspectives thérapeutiques alternatives au stimulateur cardiaque.

L’ensemble de cette étude permettra de clarifier un mécanisme important par lequel l’adrénaline accélère le cœur, et les conséquences physiopathologiques de leur dérégulation sur la fonction du nœud sino-atrial cardiaque. Une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait être particulièrement bénéfique pour l’homme car la dysfonction sinusale représente un des principaux troubles du rythme cardiaque chez le sujet âgé mais elle est aussi fréquente dans plusieurs pathologies communes comme le diabète de type II et l’insuffisance cardiaque. La dysfonction sinusale entraîne de la fatigue, des palpitations mais également des vertiges, voire des syncopes et dans les cas les plus graves, des morts subites. A ce jour, la seule thérapie disponible est l’implantation d’un pacemaker cardiaque artificiel. Environ 60% des implantations de pacemakers (plus d’1 million par an dans le monde) sont liées à la dysfonction sinusale. Ainsi, ce projet présente des bénéfices à court terme pour la recherche fondamentale pour améliorer notre compréhension des mécanismes physiopathologiques de l’automatisme cardiaque. A plus long terme, il revêt un intérêt majeur pour la santé humaine car il pourrait en effet permettre de développer de nouvelles pistes thérapeutiques pour le contrôle de la fréquence cardiaque dans les maladies cardiovasculaires et le vieillissement.

3 gavages d’une durée de 1 min par gavage sur animaux conscients et 1 injection sous anesthésie générale d’une durée de 3 secondes par injection. 48 animaux : Une chirurgie sous anesthésie générale et d’une durée de 10 minute pour une implantation d’un capteur télémétrique en sous cutanée. On évaluera le rythme cardiaque sur animaux vigiles sur la période jour/nuit puis en réponse à l’administration d’agents pharmacologiques par injection. 80 animaux : Pour un suivi du rythme cardiaque, chaque souris aura un électrocardiogramme de surface tous les mois. Cette intervention dure une heure maximum et les souris sont anesthésiées sur cette période

Dans le cadre de cette étude, certaines manipulations seront réalisées sur des souris. Par exemple, on leur administrera des substances par voie orale ou par injection dans l’abdomen. Ces gestes peuvent provoquer une légère douleur, gêne et un stress ponctuel chez l’animal lié à sa manipulation. Aucun produit n’est administré à des doses entraînant des effets délétères pour l’animal. Des capteurs seront implantés sous la peau pour enregistrer l’activité cardiaque. Cette intervention sera réalisée sous anesthésie. Une douleur légère peut apparaître lors du réveil et la gêne liée à cette opération est estimée à deux semaines, incluant une phase de récupération et une phase expérimentale. Les animaux seront surveillés quotidiennement et durant les 72h post-opération ils seront sous antidouleur. L’enregistrement du rythme cardiaque pourra entraîner un stress lié à une injection unique et à un bruit de courte durée. L’examen en lui-même est réalisé sous anesthésie et ne cause pas de douleur. Au cours de l’anesthésie l’animal sera placé sur un tapis chauffant et de la crème oculaire sera appliquée afin d’éviter l’assèchement des yeux. Les aiguilles des capteurs seront insérées en sous la peau au niveau des pattes. Cela peut occasionner une douleur légère après le réveil. La durée de cette nuisance est d’une heure. Les animaux seront surveillés quotidiennement. Pour l’ensemble des animaux, des critères précis d’observation sont définis. Si un animal présente des signes critiques, il sera euthanasié sans douleur selon les procédures en vigueur.

Tous les animaux sont euthanasiés afin de permettre le prélèvement du cœur, qui est ensuite étudié en dehors du corps. Cette approche est essentielle car certaines analyses précises du fonctionnement cardiaque, notamment sur le rythme spontané et les mécanismes régulant l’activité du cœur, ne peuvent être réalisées que sur un organe isolé, dans des conditions contrôlées impossibles à obtenir chez un animal vivant. Travailler sur le cœur après la mise à mort permet donc d’approfondir la compréhension des mécanismes physiologiques et pathologiques du rythme cardiaque, tout en évitant toute souffrance inutile à l’animal.

La souris est largement utilisée dans la recherche car le développement de la génétique de la souris en fait un modèle unique pour déterminer l’implication d’un gène d’intérêt dans un processus physiologique ou pathologique. Notre modèle d’invalidité étant inductible et tissu spécifique nous pouvons travailler sur un gène normalement létal à l’état embryonnaire. Cela permet à la souris de se développer dans les mêmes conditions qu’une souris sauvage. Des souris adultes âgées de 8 semaines à 24 mois seront utilisées lors de ce projet. Cela se justifie car la dysfonction sinusale est une pathologie qui se déclenche essentiellement à l’âge adulte mais peut être asymptomatique jusqu’à l’âge senior de 65 ans chez l’Homme.