Inhibition pharmacologique de l'apoptose myocardique induite par l'endotoxine : de nouvelles perspectives thérapeutiques pour la prévention de la dysfonction cardiaque d'origine septique ?

par Harold Fauvel

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de Pierre Formstecher.

Soutenue en 2003

à Lille 2 .


  • Résumé

    En dépit des traitements propices, la dysfonction myocardique qui peut apparaître au cours d'un choc septique reste fortement associée au décès des patients atteints. Le choc septique est responsable d'une réponse inflammatoire rapide engendrée par la présence de micro-organismes ou d'endotoxine. L'intensité de la réaction inflammatoire peut cependant dépasser les effets escomptés de cette réponse. Les mécanismes moléculaires en cause dans la dysfonction cardiaque septique ne sont pas encore clairement établis. Parmi les mécanismes de la dysfonction myocardique, il a été montré le rôle de nombreux médiateurs cytotoxiques dont la cytokine pro-inflammatoire TNF-a capable d'induire l'apoptose de cardiomyocytes en culture De plus, récemment, l'apoptose myocardique a été décrite dans ce modèle d'insuffisance cardiaque. Ainsi, nous avons voulu évaluer l'importance de l'apoptose myocardique lors du choc septique et son implication éventuelle dans la physiopathologie des anomalies contractiles. Dans un modèle classique de choc septique chez le rat adulte par injection d'endotoxine (IV, 10 mg/kg), nous avons évalué conjointement de manière multiparamétrique l'apoptose et la dysfonction du myocarde sur cœur isolé et perfusé (Langendorff). Les cœurs de rats endotoxémiques présentent à la fois des signes nucléaires d'apoptose, l'activation de multiples caspases ainsi que des altérations mitochondriales. De plus, l'utilisation d'un inhibiteur de caspases à large spectre, le z-VAD. Fmk (benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp. Fluoromethylketone) (IV, 3 mg/kg), permet de prévenir l'apparition de l'apoptose et la dysfonction cardiaque septique. Ces résultats nous ont encouragé à poursuivre l'étude d'autres inhibiteurs de caspases. Ainsi, nous avons utilisé des inhibiteurs plus spécifiques de certaines caspases, en co-injection avec l'endotoxine ou décalés dans le temps. Seul le z-DEVD. Cmk (benzyloxycarbonyl-Asp-Glu-Val-Asp. Chloromethylketone), un inhibiteur des « caspases-3 like », comme le z-VAD. Fmk et non l'Ac-YVAD. Cmk (acetyl-Tyr-Val-Ala-Asp. Chloromethylketone), un inhibiteur des « caspases-1 like », est capable d'inhiber l'apparition de l'apoptose et de la dysfonction cardiaque. De plus, les effets protecteurs surviennent même lorsque les inhibiteurs z-DEVD. Cmk et z-VAD. Fmk sont injectés deux heures après l'administration d'endotoxine. Enfin, l'utilisation de la cyclosporine A (CsA), une molécule immunosuppressive, qui possède en outre la la capacité d'inhiber l'ouverture des mégapores mitochondriaux prévient également l'apoptose nucléaire et la dysfonction cardiaque induite par l'endotoxine. L'ensemble de ces résultats indiquent d'une part que les cœurs de rats endotoxémiques présentent des stigmates apoptotiques typiques (apoptose nucléaire, activation des caspases, altérations mitochondriales) et, d'autre part, que l'utilisation in vivo d'inhibiteurs de la phase effectrice de l'apoptose prévient de la dysfonction myocardique lors du choc septique. Ces résultats laissent entrevoir de nouvelles possibilités thérapeutiques basées sur cet effet.


  • Résumé

    Despite available treatments, myocardial dysfunction which can occur during septic shock is still associated with death cases in patients. Septic shock induces a rapid inflammatory reaction in response to micro-organisms or endotoxin. However, the intensity of this inflammatory reaction can exceed the expected effects of such response. The molecular mechanisms implicated in sepsis-induced cardiac dysfunction are still not clearly established. Among the mechanisms leading to myocardial dysfunction, the role of several cytotoxic mediators has been shown. For example, the pro-inflammatory cytokine TNF-a is able to induce apoptosis on isolated cardiomyocytes in culture and, recently, myocardial apoptosis has been described in this same cardiac insufficiency model. Thus, we intended to evaluate the importance of myocardial apoptosis during septic shock and its eventual implication in the physiopathology of contractible anomalies. Using multiparametric assessments in an experimental model of septic shock, we evaluated apoptosis and myocardial dysfunction of isolated and perfused hearts (Langendorff). After administration of endotoxin (IV, 10 mg/kg) to adult rats, endotoxemic-treated rat hearts showed signs of nuclear apoptosis, activation of several caspases and also mitochondrial alterations. Morever, the z-VAD. Fmk (benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp. Fluoromethylketone) (IV, 3 mg/kg), a broad spectrum caspase inhibitor, could prevent apoptosis and endotoxin-induced myocardial dysfunction. These results lead us to carry on our studies using other caspase inhibitors. Thus, we used more specific inhibitors of certain caspases in co-injection with endotoxin or delayed in time. Alone, the z-DEVD. Cmk (benzyloxycarbonyl-Asp-Glu-Val-Asp. Chlorome-thylketone), a caspase-3 like inhibitor and the z-VAD. Fmk, but not the Ac-YVAD. Cmk (acetyl-Tyr-Val-Ala-Asp. Chloromethylketone), a caspase-1 like inhibitor, are able to inhibit apoptosis and cardiac dysfunction. In addition, protective effects can occur even if the z-DEVD. Cmk and the z-VAD. Fmk inhibitors are injected two hours after endotoxin administration. Finally, the use of cyclosporin A (CsA), an immunosuppressive molecule which can inhibit the permeability of the mitochondrial transition pore, is able to prevent apoptosis and endotoxin-induced myocardial dysfunction. All together, these results show, on one hand, that endotoxin-treated rat hearts present typical apoptotic characteristics (nuclear apoptosis, caspase activations, mitochondrial alterations) and, on the other hand, the in vivo use of effector phase inhibitors prevent myocardial dysfunction during septic shock. In conclusion, these observations strongly suggest a central role of caspases in the onset of functional alterations in the septic heart and inhibition of caspases could be a new promising adjunctive treatment of myocardial dysfunction associated with sepsis.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 204 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 179-203

Où se trouve cette thèse ?