Essai d'épissage des canaux sodiques dans l'insuffisance cardiaque (SOCS-HEFT)

Contexte scientifique et importance

Introduction:

L'insuffisance cardiaque congestive (CHF) représente un problème de santé majeur aux États-Unis. On estime qu'environ 5 millions de patients aux États-Unis sont atteints d'ICC et que près de 550 000 personnes reçoivent un diagnostic de cette maladie chaque année.1 On sait que la mort cardiaque subite survient plus fréquemment dans le cadre d'une cardiopathie structurelle. De plus, le risque de mort cardiaque subite est 6 à 9 fois plus élevé dans la population souffrant d'insuffisance cardiaque, et les arythmies cardiaques sont peut-être la principale cause de décès chez les patients atteints d'ICC. 2,3 Actuellement, l'American College of Cardiology et l'American Heart Association approuvent le placement de défibrillateurs automatiques internes (DCI) chez les patients atteints de cardiomyopathie ischémique, d'espérance de vie raisonnable et d'une fraction d'éjection inférieure à 40 % (classe I, niveau de preuve A).4 De plus, la mise en place d'un DCI est recommandée chez les patients atteints de cardiomyopathie non ischémique qui répondent aux mêmes exigences avec une fraction d'éjection inférieure à 35 % (classe I, niveau de preuve B).4 Malgré ces recommandations pour la prévention primaire des décès suite à l'implantation d'un DAI, plus de la moitié des patients recevant un dispositif ne subiront probablement pas d'événement arythmique nécessitant l'administration d'un choc DAI.3 Les dispositifs ICD coûtent en moyenne entre 20 et 50 000 $, hors frais de fonctionnement et de suivi. Actuellement, la stratification du risque de mort cardiaque subite et la nécessité de placer un DAI dépendent essentiellement de l'évaluation de la fraction d'éjection ventriculaire gauche. D'autres méthodes employées pour la stratification des risques sont l'électrocardiogramme à signal moyen (ECG) et une autre technique électrocardiographique connue sous le nom d'alternance d'ondes T. Bien que ces méthodes soient approuvées par la FDA à partir de la prédiction du risque de mort cardiaque, ces techniques ne sont pas largement utilisées aux États-Unis compte tenu des coûts d'équipement et de personnel pour les mettre en œuvre. Ainsi, des tests alternatifs pour l'évaluation du risque de développement de la mort cardiaque subite dans la population souffrant d'insuffisance cardiaque sont souhaitables.

Rôle des canaux sodiques et du gène SCN5A :

Le canal sodique voltage-dépendant cardiaque (Na +), SCN5A, est le principal canal générant du courant pour la propagation électrique dans le muscle cardiaque et est la cible de nombreux médicaments antiarythmiques. Une expression défectueuse du canal Na+ cardiaque entraîne un risque arythmique accru, comme en témoigne la mort subite dans le syndrome de Brugada.5 Les mutations de SCN5A ont également été impliquées dans le syndrome héréditaire du QT long, qui peut entraîner le développement de troubles du rythme mortels comme la fibrillation ventriculaire et les torsades de pointes.6 De plus, il a également été proposé que des mutations dans le gène SCN5A existent et augmentent le risque de dysrythmies induites par les médicaments.7 De nombreuses études ont été menées pour faire la lumière sur le rôle de ce canal sodique insensible à la tétrodotoxine dans les états pathologiques. Il a été démontré que les canaux sodiques mutés dans la cardiomyopathie dilatée peuvent fonctionner différemment selon le type de mutation spécifique de la sous-unité alpha du canal Na+ principal.8 Plus précisément, Nguyen et al ont démontré que ces mutations peuvent entraîner des modifications de la fonction physiologique telles qu'un temps de montée du potentiel d'action plus lent, un courant de sodium tardif accru pendant l'état d'équilibre ou une inactivation altérée.8 Des mutations supplémentaires dans le gène SCN5A ont été associées à des modifications de la dépendance au voltage de l'inactivation des canaux Na+ chez les patients atteints de fibrillation ventriculaire idiopathique.9 Des recherches supplémentaires ont conclu qu'une diminution de l'inactivation des courants de sodium tardifs peut contribuer à la prolongation du potentiel d'action.10 Il a été démontré qu'une anomalie différente du gène SCN5A, la mutation E161K, entraîne une diminution de la densité de courant sodique et un déplacement positif de 11,9 mV du potentiel d'activation demi-maximal de la membrane cellulaire.11 Par conséquent, les mutations du canal Na + peuvent entraîner une altération du comportement du canal et des arythmies.

Valdivia et al. ont démontré que la densité de courant de sodium maximale est réduite de 39 % dans le modèle canin et d'environ 57 % dans les cœurs humains défaillants explantés, bien que le mécanisme ne soit pas clair.10 Bien que notre compréhension des modifications électrophysiologiques de l'insuffisance cardiaque et de leur relation avec l'arythmogenèse reste floue, on peut en déduire que des perturbations dans la manipulation du sodium - et peut-être une augmentation du sodium intracellulaire - peuvent également entraîner une modification de l'homéostasie du calcium via l'action de l'échangeur Na+/Ca2+. 12,13 Dans l'ensemble, de telles modifications de l'INa sont susceptibles de contribuer de manière significative à l'arythmie dans le cadre d'un myocarde défaillant.

Au niveau du génome, la recherche s'est concentrée sur le rôle des mutations du gène SCN5A dans l'arythmogenèse.8,9,14-16 Néanmoins, nous avons récemment décrit des défauts acquis dans l'ARN messager (ARNm) du canal Na+ qui entraînent une réduction du courant Na+ et ne se produisent que dans les cœurs défaillants. Trois variants d'épissage d'ARNm SCN5A 3'-terminaux ont été identifiés et caractérisés dans les ventricules cardiaques humains défaillants. Il a été prédit que ces variants d'épissage entraînaient la traduction de canaux ioniques sodium non fonctionnels dépourvus d'une région de pores de domaine IV appropriée. Ces trois variantes d'épissage pour le produit du gène du canal sodique non fonctionnel ont été notées E28B, E28C et E28D. Les niveaux relatifs de l'isoforme d'ARNm pleine longueur, E28A, ont diminué de 24,7 % chez les patients atteints d'ICC par rapport au groupe témoin. De plus, deux versions tronquées du produit génique ont été augmentées chez les patients insuffisants cardiaques, reflétant une anomalie génétique acquise dans la production du gène SCN5A dans l'insuffisance cardiaque. Dans le même temps, les abondances d'ARNm E28C et E28D ont été augmentées respectivement de 14,2 fois et 3,8 fois chez les patients atteints d'ICC par rapport aux témoins. Afin de confirmer que les variantes de troncature pourraient contribuer au risque d'arythmie, un modèle de souris gène-cible a été créé avec une mutation non-sens à l'exon 28. L'effet électrophysiologique de la présence de cette troncature de gène a également été examiné. Il a été constaté que le taux d'augmentation du potentiel d'action était réduit (p = 0,02, n=11), et l'amplitude du potentiel d'action a été réduite de 76 ± 1,4 mV à 52 ± 0,6 mV (p≤0,01, n=11). L'effet intégré de cette troncature a été étudié en examinant les potentiels de champ bipolaire (FP) des cardiomyocytes sur des réseaux de microélectrodes.17 Une réduction de 70,5 % (p < 0,05) de -1126 ± 314 μV (n = 6) en WT à 332 ± 174 micro V (n = 7) en amplitude FP a été observée. Des mesures supplémentaires effectuées par cette méthode ont révélé un retard dans l'augmentation de la FP et une vitesse de conduction ralentie dans les cellules mutantes par rapport aux témoins normaux, ce qui suggère que les mutants de troncature pourraient provoquer des anomalies électriques suffisamment graves pour contribuer au risque d'arythmie. De plus, nous avons montré que les lymphocytes traitent les canaux sodiques de la même manière que les cardiomyocytes. Ainsi, le traitement de l'ARNm des lymphocytes SCN5A peut servir de marqueur de substitution pour évaluer le SCN5A au niveau cardiaque et peut être corrélé au risque d'arythmie dans les populations à haut risque. Cette étude évaluera cette affirmation.

Buts/objectifs spécifiques :

Objectif de recherche 1 :

Déterminer l'abondance des variants d'épissage de l'ARNm de SCN5A chez les patients atteints d'ICC et dont les fractions d'éjection de base sont inférieures à 35 % par rapport aux témoins normaux de groupes d'âge similaires.

Objectif de recherche 2 :

Comparer l'abondance des variants d'épissage de l'ARNm du SCN5A chez les patients porteurs d'appareils ICD qui ont et n'ont pas subi de thérapie de choc ICD.

Performance Sites de Recherche :

Centre médical de l'Université de l'Illinois et centre médical Jesse Brown VA.

Personnel de recherche clé :

L'investigateur principal de cette étude sera le Dr. Samuel Dudley, MD, PhD. Le Dr Dudley est le chef de la section de cardiologie de l'Université de l'Illinois à Chicago. Il est professeur de médecine et auteur publié dans le domaine de la médecine cardiovasculaire et de la physiologie.

Méthodes de recherche:

Étudier le design:

Objectif de recherche 1 : Nous allons corréler la quantité de variantes d'épissage des canaux Na+ des globules blancs avec la fraction d'éjection chez les patients avec et sans insuffisance cardiaque.

Objectif de recherche 2 : Nous établirons une corrélation entre la quantité de variants d'épissage des canaux Na+ des globules blancs et le nombre de chocs ICD appropriés chez les patients ayant des ICD en place.

Interventions de l'étude :

Cette étude ne nécessite aucun changement dans la norme de soins. Tous les participants à l'étude seront soumis à une phlébotomie au moment de l'inscription.

Prélèvement et traitement des échantillons :

Environ 15 ML de sang seront prélevés sur des participants à l'étude de l'Université de l'Illinois à Chicago (UIC) ou du Jesse Brown Veterans Affairs Medical Center (JBVAMC) qui ont donné leur consentement éclairé pour la phlébotomie et la participation à l'étude. Les échantillons seront livrés immédiatement par le personnel de l'étude (coordinateur, CO-PI, etc.) au laboratoire du Dr Dudley (PI) dans la salle 1133 du bâtiment des sciences cliniques (CSB) pour traitement dans les 2 heures suivant le prélèvement. Les niveaux d'ARNm seront mesurés et une partie de l'échantillon traité peut être conservée dans un congélateur à -80 °F dans le même laboratoire jusqu'à 7 ans. Les échantillons ne seront PAS stockés ou traités au JBVAMC ou dans toute autre installation.

Considérations statistiques :

La relation entre les abondances de variantes d'ARNm du canal Na+ sera comparée chez des sujets avec et sans insuffisance cardiaque et chez des sujets avec et sans événements ICD. Le critère d'évaluation principal sera la comparaison des abondances de variants d'ARNm. Les variables dépendantes incluront l'insuffisance cardiaque pour l'objectif 1 et le nombre de chocs dans l'objectif 2. Le nombre de patients nécessaires pour chaque objectif est déterminé par la variance du test, la différence moyenne attendue et une certaine prise en compte du nombre de covariables qui nécessiteront à analyser dans l'analyse de régression. Auparavant, nous avions montré que la mesure la moins sensible était une réduction de l'abondance de E28A de 24 %. Si nous supposons que le même pourcentage de réduction se produira dans les objectifs 1 et 2, alors nous aurions besoin d'environ 45 patients dans chaque groupe pour avoir une puissance de 90 % pour détecter cette différence, en supposant un taux de perte de 10 % en raison d'erreurs techniques dans les tests. . Par conséquent, nous aurions besoin d'un total de 180 patients pour l'ensemble de l'essai, 45 avec insuffisance cardiaque, 45 témoins, 45 patients ICD avec événements et 45 patients sans événements.

Les données de base seront exprimées en moyenne ± écart type (ET) pour les variables continues et en fréquences pour les variables catégorielles. Les différences dans les caractéristiques de base entre les groupes seront examinées à l'aide des tests exacts de Fisher et de Mann-Whitney pour les variables catégorielles et continues, respectivement. Étant donné que le nombre d'événements ICD enregistrés est fonction du temps d'observation, la régression de Poisson sera utilisée pour modéliser toute relation. Dans ce modèle, le nombre d'événements ICD observés est supposé être distribué selon une distribution de Poisson. Autrement dit, pour une période de temps donnée, la probabilité qu'un certain nombre d'événements se soient produits est fonction du taux d'événements multiplié par la durée d'observation. Afin d'estimer les effets des variants d'ARNm sur le taux d'occurrence d'événements, on suppose que le taux d'événements est log-linéaire par rapport aux prédicteurs d'intérêt. La résolution de cette équation donne des rapports de taux comparant le taux d'occurrence d'événements chez les sujets avec et sans événements ICD. Des expressions multiples pour les abondances de variantes d'ARNm seront prises en compte, telles que l'abondance relative de chaque variante individuellement, l'abondance de la variante individuelle en fonction de l'ARNm total du canal Na + et le rapport des troncatures au canal Na + pleine longueur ARNm. Le coefficient de régression sera estimé pour la relation entre la variable dépendante, les événements de la CIM et les variables indépendantes en tant que logarithme des estimations du rapport de taux. La signification statistique sera déterminée en utilisant le test du rapport de vraisemblance. Une valeur p de 0,05 ou moins sera considérée comme statistiquement significative. Les résultats seront rapportés sous forme de risque relatif et de son intervalle de confiance à 95 %. Afin de sélectionner les variables à inclure dans le modèle, nous considérerons, de manière prudente, les variables avec une distribution différente entre les deux groupes à p<0,20. La possibilité de multicolinéarité sera évaluée. Les termes linéaires et non linéaires seront considérés. La normalité des distributions des variables sera testée par un diagramme de probabilité normale et par un test de Shapiro-Wilk. Bien que la régression soit assez tolérante aux violations à cet égard, les transformations seront étudiées si nécessaire. L'homoscédasticité sera évaluée par un graphique des résidus par rapport aux valeurs prédites. La discrimination du modèle sera évaluée par un indice C global et validée par des méthodes bootstrap.

Résultats attendus et pièges :

Nous ne prévoyons aucune complication liée à l'acquisition d'échantillons sanguins, à l'analyse de variants d'ARNm ou à l'exécution des statistiques. Néanmoins, la limite majeure de cet essai est son caractère rétrospectif. Néanmoins, ces données seront utiles dans la conception de futurs essais prospectifs.