Etude de l’insuffisance cardiaque et des déficits métaboliques sur un modèle cellulaire de cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites
Résumé
L’insuffisance cardiaque est un syndrome systémique complexe et multifactoriel. Il se caractérise par une détérioration progressive et globale des fonctions métaboliques du coeur. Cela se manifeste par des perturbations dans l’utilisation des substrats énergétiques, des mécanismes de transfert d’énergie altérés et un dysfonctionnement des mitochondries. Actuellement les traitements visent à réduire la charge énergétique sur le coeur, mais ne corrigent pas les dysfonctionnements liés à la production et à l’utilisation de l’énergie dans le coeur défaillant. D’autre part, des études ont montré que les niveaux de NAD sont altérés dans le contexte de l’insuffisance cardiaque chez l’homme et dans différents modèles animaux. Une approche alternative aux traitements pharmacologiques actuels consiste à utiliser des précurseurs de la famille des vitamines B3 pour stimuler la biosynthèse de NAD, ciblant ainsi plus spécifiquement les troubles métaboliques associés à la pathologie. Parmi ces précurseurs, le nicotinamide riboside, qui est utilisé par les kinases NMRK, semble être particulièrement prometteur. Cependant, ces effets n’ont jamais été décrit dans le coeur.
Ce mémoire a pour objectif de développer un modèle humain mimant les perturbations du métabolisme actuellement identifiés chez les patients insuffisants cardiaques en utilisant les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites, ainsi que d’étudier les effets du NR sur la modulation du métabolisme du NAD.
Dans une première partie, nous avons développé une nouvelle technique de culture sur un substrat de micropatterning dans le but de modéliser et caractériser les profils bioénergétiques des cardiomyocytes. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence la nécessité d’une architecture stricte des organites cardiaques, qui en cas de désorganisation conduit à des défauts métaboliques d’oxydation/phosphorylation par désorganisation du réseau mitochondrial et défaut de contacts mitochondries - réticulum sarcoplasmique.
Dans une deuxième partie, nous avons développé un modèle cellulaire humain présentant une déficience du gène NAMPT, entraînant des défauts de biosynthèse de NAD. Ce modèle nous a permis d'étudier l’effet de cette déficience conduisant à l’insuffisance cardiaque, puis de la supplémentation en NR et de mettre en évidence son rôle bénéfique dans la restauration des taux de NAD+ et de la fonction contractile dans un modèle de tissus cardiaques 3D.