Aspects métaboliques de la reperfusion myocardique : étude corrélative des effets des substrats, de l'oxygène et de l'insuline sur la récupération post-ischémique du cardiomyocyte

par Cindy Tissier

Thèse de doctorat en Médecine. Biochimie, biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Pierre Athias.

Soutenue en 2006

à Dijon .


  • Résumé

    La détermination des conditions de reperfusion les plus favorables à la récupération myocardique post-ischémique est encore sujette à débat. La présente étude s’est attachée à évaluer les effets de l’apport de glucose ou d’un éventail d’acides gras (AG) sur le rétablissement de cardiomyocytes (CM) post-ischémiques. Les CM de rats nouveau-nés sont soumis à 2,5 h d’ischémie simulée (IS) par une hypoxie en absence de substrat, suivie de 2 h de reperfusion simulée par une réoxygénation en absence de substrat (CTRL), en présence de glucose (GLC), d’acide octanoïque (OCTA) ou d’acide oléique (OLE), utilisés isolément ou en combinaison. Au cours de l’IS, la fonction électromécanique disparaît progressivement et la viabilité cellulaire et la fonction mitochondriale sont fortement diminuées. La reperfusion standard sans substrat induit une récupération fonctionnelle globalement satisfaisante, quoique incomplète et tardive. L’apport de GLC ou d’OLE à la reperfusion améliore nettement la reprise fonctionnelle en termes de précocité et d’amplitude, alors que seul le GLC favorise la fonction mitochondriale post-ischémique. Paradoxalement, l’ajout d’un substrat à la reperfusion détériore la viabilité cellulaire. La combinaison GLC+OLE s’avère l’association de substrats la plus bénéfique en termes fonctionnels, métaboliques et de survie cellulaire. Concernant le degré d’oxygénation post-ischémique, les données montrent que la récupération des CM est améliorée par une pression partielle élevée en oxygène en post-ischémie, notamment en termes de viabilité et de fonction mitochondriale. D’autre part, la disponibilité en substrat(s) et en oxygène module l’expression des ARNm des transporteurs de glucose et d’AG, ainsi que des marqueurs de l’apoptose. Ces observations suggèrent une modulation au niveau moléculaire des voies métaboliques et de survie cellulaire, par les conditions de reperfusion elles-mêmes. Enfin, l’insuline administrée en pré-IS protège des atteintes membranaires de l’IS. Concernant la récupération post-IS, son effet dépend du moment où elle est administrée et de la présence ou non de glucose à la reperfusion. Le bénéfice d’un prétraitement à l’insuline apparaît à des temps de reperfusion tardifs alors que l’insuline administrée en post-IS est favorable pour des temps plus courts. Ainsi, la récupération du CM post-ischémique est clairement dépendante des caractéristiques du substrat disponible en post-IS (nature, longueur de chaîne, degré d’insaturation). L’étude suggère aussi que la modulation du métabolisme énergétique en termes de substrat, d’oxygène et de traitement pharmacologique, durant la phase post-ischémique doit s’intégrer dans les diverses stratégies de reperfusion pour contribuer à une récupération cellulaire globale la plus favorable.

  • Titre traduit

    Metabolic aspects of the myocardial reperfusion : correlative study of the effects of substrates, oxygen and insulin on the cardiomyocyte post-ischemic recovery


  • Résumé

    The determination of the most favorable conditions for the myocardial recovery during the post-ischemic reperfusion is still elusive. The present study aimed at defining the effects of glucose and of various different fatty acids (FA) on the recovery of post-ischemic cardiac muscle cells. Cardiomyocytes (CM) from newborn rats were subjected to 2. 5 h of ‘‘ischemia’’ simulated by a substrate-free hypoxia (SI), followed by 2 h of “reperfusion” simulated by reoxygenation in absence of substrate (CTRL) or in the presence of glucose (GLC), octanoic acid (OCTA) or oleic acid (OLE), added as single or combinated substrate(s). During simulated ischemia, the electromechanical activity ceased gradually and cellular viability and mitochondrial function dramatically decreased. The substrate-free standard reperfusion provided a near normal functional recovery, although incomplete and delayed (after 30 min of reperfusion). GLC or OLE given at the onset of reperfusion hastened this recovery, while GLC was the sole subtrate to improve the post-ischemic mitochondrial function. Conversely, the addition of any substrate at the time of reperfusion worsened the cellular viability in comparison with the substrate-free “reperfusion”. Finally, GLC+OLE combination entailed the most favourable recovery in respect of metabolic, functional and viability markers. On the other hand, a rise in the oxygen partial pressure during the post-ischemic period improved the resumption of mitochondrial function and viability. Moreover, the presence of a single substrate and a high oxygen level modulated the expression of the mRNA of glucose and FA transport proteins and of apoptosis markers. These results suggest a modulation of metabolic and survival pathways by the conditions of reperfusion at the molecular level. Finally, the presence of insulin before ischemia protected against ischemic-induced membraneous damages. However, the effect of insulin on the post-ischemic recovery depended upon both time of addition and the presence of glucose during reperfusion. The gain in recovery by a preischemic supply of insulin appeared at late time of reperfusion (6 h), while its post-ischemic addition provided earlier beneficial effects (1 and 2 h). To conclude, the post-“ischemic” CM recovery clearly depended on the characteristics of the available substrate during the reperfusion period (nature, chain length, insaturation degree). Therefore, the modulation of the energy metabolism with appropriate substrate, oxygen amount and insulin supply, should be taken into account in the different reperfusion strategies in order to contribute to the most favourable cardiocellular recovery.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (199-[20] f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 189-199

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Bourgogne. Service commun de la documentation. Section Médecine-Pharmacie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2099U/2006/18BIS
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 7215
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.