Mécanismes de la dysfonction ventriculaire droite dans l'hypertension pulmonaire : focus sur l’ischémie myocardique et les troubles du métabolisme mitochondrial.

par Pierre-Emmanuel Noly

Thèse de doctorat en Physiologie, physiopathologie

Sous la direction de Olaf Mercier et de Elie Fadel.

Le président du jury était Louis Perrault.

Le jury était composé de Olaf Mercier, Louis Perrault, Erwan Flecher, Olivier Sanchez, Vladimir Veksler.

Les rapporteurs étaient Erwan Flecher, Olivier Sanchez.


  • Résumé

    La survenue d’une défaillance ventriculaire droite est associée à une augmentation de mortalité dans de nombreuses situations cliniques, particulièrement chez les patients atteints d’hypertension pulmonaire chronique. Les mécanismes conduisant à la dysfonction et la défaillance du ventricule droit lorsqu’il est soumis à une surcharge chronique de pression sont complexes et demeurent mal connus. Si une bonne adéquation entre les apports et les besoins accrus en oxygène est essentielle pour le maintien d’une fonction ventriculaire droite adaptée, il semblerait que l’altération de la microvascularisation myocardique pourrait être responsable de la présence d’ischémie myocardique et pourrait contribuer à la transition de la phase adaptée à la phase non adaptée de l’hypertrophie ventriculaire droite. La mitochondrie étant l’organelle oxygéno-dépendante responsable de la production d’énergie, l’intégrité de ses capacités oxydatives est également essentielle au bon fonctionnement du ventricule droit. Il semblerait que le métabolisme mitochondrial soit altéré dans le ventricule droit défaillant mais il existe peu de données au stade précoce dysfonction ventriculaire droite. Afin de mieux comprendre l’importance de ces mécanismes, nous avons modélisé l’hypertension artérielle pulmonaire chez le porc.La première partie de ce travail a consisté à mettre en évidence l’association entre l’altération de la microvascularisation et l’adaptation ventriculaire droite à une surcharge de pression. Pour cela, nous avons modélisé l’hypertension pulmonaire chez deux modèles porcins différents. L’un était un modèle de shunt entre la crosse aortique et le tronc de l’artère pulmonaire (SHUNT), l’autre était un modèle d’hypertension artérielle pulmonaire post-embolique (CTEPH). Un remodelage structurel et fonctionnel du ventricule droit était observé dans les 2 modèles. Dans cette étude, nous avons mis en évidence que la dysfonction ventriculaire droite précoce était associée à (1) un mismatch entre la microvascularisation et l’hypertrophie ventriculaire droite, traduit par une baisse de la densité capillaire, (2) à une baisse du ratio entre la densité capillaire et la charge de travail du ventricule droit (Strokework) et (3) à une augmentation de la fibrose myocardique.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié et comparé la densité capillaire et la fibrose myocardique ventriculaire droite chez 14 patients atteints de syndrome d’Eisenmenger et 14 patients atteints d’hypertension artérielle pulmonaire chronique. Ces 28 patients présentaient une défaillance ventriculaire droite symptomatique et avaient été traité par une transplantation cœur-poumon. La densité capillaire ventriculaire droite était identique dans les deux groupes et était environ 1,5 fois plus basse que dans un ventricule droit normal, confirmant l’atteinte microvasculaire chez ces patients.La troisième partie de ce travail a consisté à étudier les capacités respiratoires mitochondriales au cours du remodelage ventriculaire droit lorsqu’il est soumis à une surcharge chronique de pression. Il a ainsi été montré que, dans notre modèle porcin d’hypertension artérielle pulmonaire postembolique, les capacités respiratoires mitochondriales mesurées selon la méthode des fibres myocardiques perméabilisées étaient globalement diminuées, précocement dans l’évolution et sans diminution de la masse mitochondriale en microscopie électronique. Nous n’avons pas mis en évidence de modification de d’utilisation préférentiel de substrat par la mitochondrie au cours du temps dans cette étude.De manière générale, ces résultats démontrent le rôle de l’atteinte microvasculaire et de la dysfonction mitochondriale dans la dysfonction ventriculaire droite. Les voies moléculaires communes à ces deux mécanismes (PGC-1, HiF-1 entre autres) font l’objet d’étude afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

  • Titre traduit

    Mechanisms of right ventricular dysfunction in pulmonary hypertension : focus on myocardial ischemia and mitochondrial metabolism.


  • Résumé

    Right ventricular failure is associated with an increased mortality in several clinical features, especially in patients with pulmonary hypertension. Underlying mechanisms of right ventricular dysfunction and failure in chronic pressure overload are complex and still subject to debate. The balance between the supply and the increased need in oxygen is crucial to maintain an adapted right ventricular function. However, an impairment of the myocardial microvascularisation could lead to myocardial ischemia and could participate to the transition between adapted and non-adapted right ventricular hypertrophy. As mitochondrion are involved in the entire oxygen-dependent energy production in cardiomyocytes, their integrity is also essential for a good right ventricular function. It is suggested that mitochondrial metabolism is impaired in right ventricular failure. However, only few data exist at the early stage of right ventricular dysfunction. To better understand the importance of such mechanisms, we used a model of chronic pulmonary hypertension in piglets.The first aim of this thesis was to study the association between microvascularisation impairment and right ventricular adaptation to chronic pressure overload. We compared two different piglet models of pulmonary hypertension. The first model was a systemic-to-pulmonary shunt (SHUNT) between the aortic arch and the pulmonary trunk. The second model reproduced thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH). In this work, we showed that early right ventricular dysfunction was associated with (1) a mismatch between microvascularisation and right ventricular hypertrophy as showed by a decreased capillary density, (2) an importance of the capillary density to right ventricular stroke work ratio and (3) an increased of myocardial fibrosis.In the second part of this thesis, we studied and compared the capillary density and myocardial fibrosis in right ventricles of 14 Eisenmenger Syndrome patients and 14 patients with chronic pulmonary arterial hypertension. All 28 patients had symptomatic right ventricular failure and underwent heart-lung transplantation in our institution. Capillary density was not different between the two groups and was almost 1.5-fold lower than in normal right ventricle, confirming the impairment of microvascularisation in these patients.In the third part of this work, we studied the mitochondrial respiratory capacities in the setting of right ventricular remodeling under chronic pressure overload. Thus, we showed that, in our swine CTEPH model, the mitochondrial respiratory capacities were globally and early impaired. The mitochondrial mass assessed in transmission electronic microscopy was not decreased. We didn’t observe any modification of substrate use over time.Taking together, these results showed that microvascular impairment and mitochondrial dysfunction had an important role in the early right ventricular dysfunction. Molecular pathways involved in both mechanisms are currently studied to find new targeted therapeutics.


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