Etude du rôle du métabolisme du fer dans l’insuffisance cardiaque

Le fer est nécessaire au fonctionnement et à la survie des cellules à haute demande énergétique comme les cellules cardiaques. Chez l’homme, la carence en fer peut affecter jusqu’à 50% des patients insuffisants cardiaques et contribue à l’altération des performances cardiaques. La surcharge en fer provoque également des pathologies cardiaques. Des études très récentes montrent que les déregulations du métabolisme du fer joue un role majeur dans la mort cardiomyocytaire rétrouvée dans diverses pathologies cardiaques tels que l’insuffisance cardiaque (IC). Cependant, les mécanismes conduisant aux déregulations du métabolisme du fer au cours de differents pathologies cardiaques sont trés peu connnus. Dans notre laboratoire nous avons montré in vitro qu’une protéine d’interet, est majoritairment impliqué dans les déregulations du métabolisme du fer conduisant à la mort des cellules cardiaques. En effet nos résultats préliminaires, obtenus sur des cellules ventriculaires de rat, révèlent que l’activation pharmacologique de notre protéine d’interet dérégule l’expression de nombreux gènes du métabolisme du fer dont le recepteur de la transferrine (tfrc). Par ailleurs, un inhibiteur pharmacologique spécifique de la proteine d’interet récemment développé dans notre laboratoire, prévient de la mort des cellules cardiaques induite par differents pertubateurs du métabolisme du fer . Enfin, des premières analyses biochimiques montrent que l’expression de la protéine d’interet est augmentée dans un modèle murin de surcharge en fer. L’objectif de notre projet vise donc à montrer que l’inhibition pharmacologique de cette protéine pourrait prévenir de pathologies cardiaques liées aux déregulations du métabolisme du fer. D’autres part notre projet vise, à élucider les mécanismes qui sous-tendent la déregulation du métabolisme du fer dans les cellules cardiaques au cours des pathologies cardiaques,mais aussi à trouver de nouvelles cibles thérapeutiques.

Notre projet permettra d’avoir des cibles thérapeutiques impliqué dans la déregulation du métabolisme du fer dans les cardiomyocytes au cours des pathologies cardiaques. En effet nos résultats in vitro désigne notre protéine d’interet comme l’un des acteurs majeurs de la déregulation du métabolisme du fer conduisant à la mort des cardiomyocytes au cours de diverses pathologies cardiaques. Ainsi notre hypothèse serait que l’inhibition pharmacologique de cette protéine pourrait prévenir de la mort des cellules cardiaques et ainsi restorer la fonction cardiaque au cours de diverses pathologies cardiaques. D’autre part notre projet permettra de mettre en évidence d’autres cibles thérapeutiques potentielles.

Les souris seront soumis à des injections intra-veineux à la queue ou en intra-peritonéale avec de diverses agents modulateurs du métabolisme du fer, suivit d’une échocardiographie. L’injection IV dure 10 secondes/animal.L’ échocardiographie se fait sous anesthésie génerale et dure 5 à 8 minutes par animal. D’autre part les souris subiront un protocole d’isolation de cellulles cardiaques, afin de réaliser des études de recherche de gènes à grand échelle. Cette procédure se fait sous anesthésie génerale. Ces études nous premettront d’avoir de nouvelles cibles thérapeutiques qui feront l’objet de thérapie génique par la suite. En effet les cibles identifiés seront injectés par des virus par voie retro-orbitrale. Cette procédure se fait sous anesthésie génerale et dure 5 minutes. En résumé chaque animal subira 1 à 2 interventions.

L’injection de fer peut faire apparaitre des taches marrons sur la peau des souris dû à la couleur du dextran sans phénotype dommageable. L’injection de fer se fait en intra-veineux à la queue et n’induit aucune douleur particulière à la souris.

Dans le but d’évaluer l’effet des approches thérapeutiques sur les différents modèles, les souris seront euthanasiées et soumis à des prélevements d’organes à la fin de chaque procédure en vue d’analyses biologiques et biochimiques.

Malgré nos études in vitro validant le potentiel thérapeutique de EPAC1, des études in vivo s’imposent. Le développement des pathologies cardiaques est un processus complexe et intégré qui est mieux reproduit dans un modèle animal. Par exemple, le développement de l’insuffisance cardiaque met en jeu, entre autres, des systèmes hormonaux, neuro-humoraux, des adaptations des systèmes circulatoire, rénal, central si bien que seul un système intégré in vivo permet de reproduire toutes les composantes. L’utilisation de ces modèles est donc nécessaire pour reproduire dans un système intégré les différentes composantes de la pathologie humaine Ces études sont toutefois indissociables des approches in vitro réalisés.

Lors des études et dans un souci de Réduction, nous nous limiterons aux seules expériences indispensables et chaque animal sera utilisé pour mesurer plusieurs caractéristiques (physiologiques, anatomiques, histologiques, biochimiques et moléculaires) du développement de la pathologie. Compte-tenu de la variabilité de ces mesures, pour chaque cible testée et pour chaque modèle, une vingtaine de souris est utilisée par groupe qui sont 2 groupes sans induction de la pathologie, avec ou sans la modification génétique (ou pharmacologique, s’il y a lieu) et 2 groupes avec pathologie, avec ou sans la modification. Le nombre d’animaux a été déterminé par une approche statistique.

Les souris seront hébergées sur portoir ventilé dans des locaux aménagés . Afin de Raffiner, nous allons veiller au bien-être des animaux qui seront élevés en milieu enrichi pour pouvoir composer une litière, avec libre accès à l’eau et à la nourriture. De plus les souris seront gardés dans des cages enrichis (tunnel, sizzle-nest, baton de bois) afin d’améliorer leur condition d’hébergement. Afin de limiter au maximum la douleur et la souffrance liées aux procédures expérimentales, celles-ci seront réalisées sous anesthésiants et analgésiques, qui seront prolongés dans la phase post-opératoire. De plus, les souris seront surveillées quotidiennement pour évaluer les signes de souffrance, détresse ou inconfort. Ce suivi comporte une évaluation de la perte de poids, de l’apparence physique et du comportement de l’animal. Un point limite est clairement établie à partir d’un seuil observé qui déclenchera l’arrêt de l’expérience et la mise à mort des animaux. Les gestes seront réalisés par des personnes formées.

Le développement des pathologies est un processus complexe et intégré qui est mieux reproduit dans un modèle animal. Par exemple, le développement de l’insuffisance cardiaque met en jeu, entre autres, des systèmes hormonaux, neuro-humoraux, des adaptations des systèmes circulatoire, rénal, central si bien que seul un système intégré in vivo permet de reproduire toutes les composantes. De plus, les études in vivo répondent mieux au potentiel thérapeutique de la cible même si elles ne présagent pas des résultats qui vont être obtenus dans d’autres espèces ou en clinique. Ces études sont indissociables des approches in vitro que nous réalisons par ailleurs. Pour cette étude les souris seront utilisés à l’âge de 2-3 mois, correspondant à l’age adulte chez l’homme.