Impact de l’hyperglycémie sur la sensibilité du tissu vasculaire à l’ischémie-reperfusion et effets protecteurs de l’activité physique.

Depuis plusieurs années, l’hyperglycémie est considérée comme un facteur de risque majeur dans le développement des maladies cardiovasculaires (Infarctus du myocarde, accident vasculaire cérébrale…). Par ailleurs, une étude clinique a récemment corrélé la consommation régulière de boissons sucrées et le risque de mortalité cardiovasculaire (Malik et al., 2019). Cependant, les mécanismes cellulaires sous-jacents sont encore mal compris. Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer l’origine de cette glucotoxicité, qui apparait dès une exposition brève au glucose. L’une des principales est la production exacerbée d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), déclenchée en condition d’hyperglycémie aigue (Yang et al., 2008, Lu et al, 2020). Lors d’un stress hyperglycémique, le stress oxydant, présent au niveau vasculaire semble impacter directement la biodisponibilité du monoxyde d’azote (NO) entrainant ainsi une dysfonction vasculaire (Forstermann and Munzel, 2006; Loader et al, 2017; Pektas et al, 2018). En condition pathologique telle que les pathologies ischémiques ces altérations de la fonction endothéliale pourraient conduire à une aggravation des lésions occasionées lors de la reperfusion. Cette hypothèse est en adéquation avec plusieurs méta-analyses indiquant qu’une glycémie élevée lors de l’admission à l’hôpital est associée à un pronostic plus défavorable lors d’un infarctus du myocarde (Capes et al, 2001) mais également lors d’un accident vasculaire cérébral (Moulin et al, 1997; Weir et al, 1997; Bruno et al, 1999). Suite à ces observations, l’hyperglycémie aigue, est considérée comme un « nouveau » facteur de risque durant un syndrome ischémique et comme un facteur prédictif de la sévérité des lésions de reperfusion (Ceriello, 2005). L’objectif principal de ce projet sera donc d’investiguer les mécanismes vasculaires impliqués dans l’aggravation des lésions d’ischémie reperfusion observées en condition hyperglycémiques. L’activité physique régulière etant maintenant largement reconnu pour ses effets vasculo-protecteurs (Joyner et Green 2009) notamment lors d’ischémies reperfusions (Farah et al., 2017; Boulghobra et al., 2020), le second objectif de ce travail sera d’évaluer les effets protecteurs d’une activité physique régulière sur la sensibilité à l’ischémie-reperfusion en condition hyperglycémique

Malgré l influence reconnu de l’hyperglycémie dans l’aggravation des effets délétères des pathologies ischémiques, peu de travaux ce sont intéressés aux effets directs de celle-ci sur la vasculature. Une meilleur compréhension de ces phénomènes semble indispensable afin de prévenir ces altérations. Par ailleurs il semble pertinent d’évaluer les potentiels effets protecteurs de l’activité physique sur les altérations spécifiques du tissu vasculaire.

Les animaux des groupes hyperglycémiques sont soit soumis à une injection unique de streptozotocine (60mg/kg, 0,1ml/100g) soit de glucose (2 g/kg, 0.1ml/100g ip) en intrapéritonéale. Par ailleurs, tous les animaux des groupes exercés sont acclimatés au tapis roulant pendant 5 jours avant le protocole, à raison de 10 min de course à plat à une faible vitesse (15 m/min) qui est progressivement augmentée jusqu’à 22m/min. Puis le protocole d’activité physique consiste en 5 séances d’entraînements de 45 minutes par semaine pendant 5 semaines à une intensité correspondant à environ 60% de la vitesse maximale aérobie des animaux.

L’induction d’une hyperglycémie par injection intra-péritonéale de Streptozotocine ou de glucose est une procédure pouvant entrainer des douleurs faibles au site d’injection. Suite à cette injection les animaux seront placés sous surveillance durant 2 heures. La réalisation d’activité physique sur tapis roulant motorisé incluant une stimulation electrique de faible intensité peut être génératrice de stress ou de douleurs légères à modérées chez les animaux réalisant ce protocole. Afin de réduire ce stress tous les animaux sont acclimatés au tapis roulant pendant 5 jours avant le protocole, à raison de 10 min de course à plat à une faible vitesse (15 m/min) qui est progressivement augmentée jusqu’à 22m/min. Par ailleurs afin de limiter la douleur induite par ce protocole un système de contrôle permet l’arrêt automatique des chocs électriques si l’animal s’arrête sur les grilles de stimulation. Celles-ci deviennent alors une zone refuge pour l’animal (le temps que l’expérimentateur le retire du tapis et le replace dans sa cage). Durant la période de réalisation de l’activité physique mais également suite à l’injection de streptozotocine un contrôle de l’état clinique des animaux sera réalisé quotidiennement selon un système d’évaluation avec indices de 0 (normal ou léger) à 3 (changements importants par rapport à la normale) pour différents critères physiologiques et comportementaux.

A la fin de la procédure les animaux sont euthanasiés (Doléthal : 182mg/kg, 0.1ml/100g ip) afin de prélever les artères fémorales et muscles de la patte postérieure ayant suivi le protocole d’ischémie-reperfusion ainsi que la patte controlatérale.

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. Afin d’éviter des modifications liées au développement des animaux, les animaux seront utilisés à un stade mature (rats de 12 semaines) pour être représentatif d’une population adulte