Rôle de la mécano perception dans le développement normal, pathologique et la régénération cardiaque

par Laura Rolland

Projet de thèse en Biologie Santé

Sous la direction de Adèle Faucherre, Hamid Moha ou maati et de Chris Jopling.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé , en partenariat avec IGF - Institut de Génomique Fonctionnelle (laboratoire) depuis le 31-08-2018 .


  • Résumé

    DEVELOPPEMENT CARDIAQUE : Les malformations cardiaques congénitales affectent 75/1000 naissances. Parmi elles, les défauts de développement des valves cardiaques tels que les bicuspidies aortiques, la sténose aortique ou encore le prolapsus mitral, repésentent les affections les plus fréquentes. Le développement cardiaque précoce étant hautement conservé entre les humains et le poisson zèbre, ce dernier se présente comme un modèle de choix pour identifier rapidement et étudier les gènes responsables de ces affections. Récemment, notre laboratoire a identifié des mutations affectant le canal inique mécano-sensible PIEZO1 chez des patients atteints de bicuspidie et sténose aortique. Dans un premier temps, ces mutations vont être insérées par mutagénèse dirigée dans la séquence codant le canal PIEZO1 humain pour être caractérisée sur le plan électrophysiologique. Dans un second temps, des poissons mutants et transgéniques vont être générés pour tenter de comprendre la physiopathologie du développement associée à ces mutations et identifier les partenaires potentiels de Piezo1 impliqués dans la cardiogénèse. REGENERATION CARDIAQUE : Les maladies cardiovasculaires représentent la première cause de décès mondiale. Certaines d'entre elles aboutissent à une destruction de tissu cardiaque, remplacé alors par de la fibrose qui sera resonsable d'une modification de l'activité électromécanique du muscle. Suite à cette perte du tissu cardiaque, une hypertrophie pathologique se développe et évolue en insuffisance cardiaque avec un risque élevé de décès pour les patients. Certaines espèces telles que le poisson zèbre sont capables de régénérer leur cœur suite à une blessure. Cette régénération est associée à un mécanisme de dédifférenciation, prolifération et redifférenciation des cardiomyocytes adultes. Ces deux voies opposées, à savoir l'hypertrophie pathologique chez le mammifère adulte dont l'homme et la régénération cardiaque chez le poisson zèbre, font intervenir des acteurs communs. Au cours de la situation pathologique chez l'homme et suite à une blessure chez le poisson zèbre, il se crée une surcharge ventriculaire résultant de la perte des cardiomyocytes adultes. Notre laboratoire soupçonne l'implication de mécano-senseurs tels que les canaux ioniques activés par les stimuli mécaniques dans la perception de cette surcharge ventriculaire. Notre intérêt se focalise sur le canal TRPC6 puisque ce dernier est mécano-sensible et est impliqué dans le déclenchement des voies hypertrophiques pathologiques chez l'homme par activation de la voie NFAT3-calcineurine. Dans un premier temps, le canal TRPC6 sera cloné à partir du tissu cardiaque de poisson zèbre pour être caractérisé sur le plan électrophysiologique. Dans un second temps, son rôle potentiel dans la régénération cardiaque sera étudié. Pour cela, une lignée transgénique exprimant de façon spécifique et inductible une forme dominante négative du canal sera généré. Des études in vivo utilisant des animaux sauvages avec des traitements pharmacologiques et des animaux transgéniques seront alors réalisées pour déterminer le rôle de TRPC6 dans ce processus de régénération.

  • Titre traduit

    Role of mechanosensitivity in cardiac development, disease and regeneration


  • Résumé

    HEART DEVELOPMENT : congenital heart defects affect 75/1000 new borns. Among them, developmental defects of valves such as bicupid aortic valve defects, aortic stenosis, or mitral prolapse are the most frequent. Early heart development is highly conserved between human and zebrafish, and this is why it is a suitable model to quickly identify and study genes responsible for these conditions. Recently, our laboratory identified mutations of the mechanosensitive ionic chanel PIEZO1 in aortic stenosis and bicuspid aortic valve patients. First, these mutations will be added into human PIEZO1 sequence in order to characterise them electrophysiologicaly. Then, mutant transgenic lines of zebrafish will be created to better understand the physiopathology associated with these mutations and identify the potential partners of Piezo1 involved in hear development. HEART REGENERATION : Cardiovascular diseases are the first cause of death worldwide. Some of them lead to the destruction of cardiac tissue, which is then replaced by fibrosis. It is responsible for the alteration of the muscle electromechanical activity. Following this loss of cardiac tissue, pathological hypertrophy takes place and eventually leads to heart failure, associated with a high risk of death for the patient. Some species, like zebrafish, ae able to regenerate their heart after an injury. This regeneration involves a process of dedifferenciation, proliferation and redifferenciation of adult cardiomyocytes. Pathological hypertrophy in mammals and heart regeneration in zebrafish, are antagonist pathways involving common actors. In both cases, the resulting ventricular overlead leads to the loss of adult cardiomyocytes. Our lab suspects mecanosensitive ionic channels to be involved in the perception of this ventricular overload. We focus on TRPC6 channel since it is known to be a mecanosensor involved in pathological hypertrophy pathways activation in human, through NFAT-calcineurin pathway activation. First, TRPC6 channel will be cloned using zebrafish heart tissue to be characterised using electrophysiological technics. Then, its potential role in heart regeneration will be studied. For this purpose, a zebrafish transgenic line expressing a dominant negative form of the channel will be generated. In vivo studies using wild type zebrafish and pharmacological treatment as well as transgenic animals will be performed to determine the role of TRPC6 in heart regeneration process.