Etude in vitro de l'effet autocrine-paracrine du peptide natriurétique de type B, BNP, sur les cardiomyocytes normaux et hypertrophiés de rats adultes

par Laurence Nader

Thèse de doctorat en Physiologie

Sous la direction de Patrick Bois et de Nassim Farès.

Soutenue en 2008

à Poitiers , en partenariat avec Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées (autre partenaire) .

mots clés

• Cellules cardiaques -- Propriétés électriques
• Cytofluorométrie
• Canaux ioniques
• Peptides natriurétiques

Résumé

Depuis plusieurs années, de nombreux travaux ont étayé la fonction endocrine du cœur. L’existence de systèmes hormonaux dans le tissu cardiaque plus particulièrement celui des peptides natriurétiques, a conféré au cœur la propriété de glande endocrine en plus de sa simple fonction de pompe. Le BNP constitue le second membre de peptides natriurétiques. Il est principalement secrété par les ventricules en réponse à une surcharge de pression ou de volume. Grâce à ses propriétés diagnostiques, thérapeutiques et pronostiques, ce peptide est actuellement considéré comme le marqueur hormonal de la décompensation cardiaque. A l’échelle des cardiomyocytes, le BNP semble être impliqué dans la modulation de l’homéostasie calcique, régulant ainsi la fonction contractile du cœur. Le but de notre étude est d’évaluer sur des cardiomyocytes normaux et hypertrophiés, la concentration plasmatique de BNP, le rôle des canaux calciques ventriculaires dans sa sécrétion et le profil d’expression de ce peptide ainsi que celui de ces récepteurs (NPR-A, -B et -C); De même, nous avons étudié l’effet autocrine du BNP sur le taux de calcium intracellulaire, sur la densité du courant calcique de type L (ICaL) et sur le potentiel d’action (PA) dans des cardiomyocytes normaux. En utilisant plusieurs approches, combinant les techniques d’ELISA, de RT-PCR, d’immunohistochimie, de cytofluorimétrie laser et de patch-clamp, nous avons pu mettre en évidence que les canaux calciques transmembranaires de type L moduleraient la sécrétion du BNP, qu’il existe une surexpression des récepteurs NPR-A et NPR-C dans l’hypertrophie cardiaque, et finalement nous avons démontré que le BNP module la libération de calcium intracellulaire, modifie le PA et diminue la densité du ICaL dans les cardiomyocytes normaux. En effet, dans notre modèle d’hypertrophie, nous avons montré que la concentration de BNP dans le sang et le milieu de culture est significativement augmenté, que cette augmentation est contrebalancée par la présence d’antagonistes calciques dans le milieu de culture des cardiomyocytes normaux et hypertrophiés ; De plus, l’expression génique des récepteurs NPR-A et –C est significativement augmenté dans les cardiomyocytes hypertrophiés et elle est en corrélation avec l’augmentation de la concentration plasmatique de BNP et son degré d’expression dans le myocarde ; finalement le BNP diminue la concentration de calcium intracellulaire, augmente la durée et la phase II du PA, réduit l’amplitude et le temps d’inactivation du ICaL, , augmente le courant de fenêtre et modifie la disponibilité d’activation et d’inactivation du canal calcique de type L. En conclusion, cette étude nous a permis de mettre en évidence une relation réciproque entre le BNP et l’homéostasie calcique, qui pourrait être responsable des effets autocrines et paracrines du BNP sur la fonction cardiaque normale et dans le remodelage myocardique en réponse à un stress hémodynamique.

Titre traduit

In vitro study of the autocrine-paracrine effect of the B-type natriuretic peptide, BNP, on normal and hypertrophied cardiomyocytes in adult rats

Résumé

The existence of hormonal systems in the heart tissue especially that of natriuretic peptides, has conferred to the heart its property of endocrine gland in addition to its function of pump. The BNP is the second member of natriuretic peptides, mainly secreted by the ventricles in response to pressure overload or volume. This peptide is currently regarded as the hormonal marker of cardiac decompensation. In the cardiomyocyte, the BNP appears to be involved in modulating calcium homeostasis, regulating the contractile function of the heart. The purpose of our study is to assess on normal and hypertrophied cardiomyocites, the plasma concentration of BNP, the role of ventricular calcium channels in its secretion and the expression of this peptide and that of its receptors(NPR-A,-B and C). Similarly, we studied the autocrine effect of BNP on the rate of intracellular calcium, the density of the L-type calcium current(lcal) and the action potential(AP) in normal cardiomyocytes. By using different approaches, combining the techniques of ELISA, RT-PCR, immunohistochemistry, cytofluorimetry and patch-clamp, we were able to show that L-type calcium channels modulates the secretion of BNP, that there is an over-expression of the NPR-A and NPR-C in cardiac hypertrophy, and that the BNP modulates the release of intracellular calcium, alters the AP and reduces the density of lcal in normal cardiomyocytes. In conclusion, this study has identified a reciprocal relationship between the BNP and calcium homeostasis, which could be responsible for autocrine and paracrine effects of BNP on normal cardiac function and myocardial remodelling in response to hemodynamic stress.