Administration de Desferal pour améliorer la réaction altérée à l'hypoxie chez les diabétiques (DESIRED)

Contexte Les complications du diabète représentent la principale préoccupation de la thérapie moderne du diabète, et il est devenu prioritaire de caractériser davantage les mécanismes physiopathologiques de ces complications pour assurer le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques rationnelles.

Bien que l'exposition prolongée des tissus à l'hyperglycémie soit le principal facteur causal des complications du diabète chronique, il est récemment devenu de plus en plus évident que l'hypoxie joue également un rôle important dans toutes les complications du diabète. Une faible concentration tissulaire d'oxygène dans le diabète est la conséquence de plusieurs mécanismes (par exemple, un apport sanguin déficient secondairement à une maladie micro- et macrovasculaire, une mauvaise diffusion locale de l'oxygène secondairement à un œdème local ou à la suite d'une consommation accrue d'oxygène).

Les réponses adaptatives des cellules à l'hypoxie sont médiées par le facteur 1 induit par l'hypoxie (HIF), qui est un facteur de transcription hétérodimérique, composé de deux sous-unités (sous-unité alfa et bêta) toutes deux exprimées de manière constitutive dans les cellules de mammifères. Dans la normoxie, HIF-1α est continuellement dégradé par le système ubiquitine-protéasome en raison de l'hydroxylation dépendante de l'oxygène de deux résidus proline clés catalysée par un groupe d'enzymes appelées prolyl-hydroxylases (PHD). Sous hypoxie, lorsque la voie de dégradation est supprimée et que HIF-1α est stabilisé, il effectue une translocation dans le noyau où il induit plus de 800 gènes qui sont

impliqué dans l'angiogenèse, le métabolisme énergétique glycolytique, la prolifération cellulaire et la survie qui permettent aux cellules de s'adapter à une disponibilité réduite en oxygène. HIF-1 est central pour l'expression de plusieurs facteurs de croissance angiogéniques (ex. comme facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), érythropoïétine (EPO) et facteur 1α dérivé de cellules stromales (SDF-1α) et pour le recrutement de cellules progénitrices endothéliales (EPC). Récemment, il a été proposé que les microARN (ex. mir210) assurent également la médiation d'une partie des fonctions HIF-1.

Les PHD qui contrôlent la stabilité et la fonction de HIF 1 α sont des enzymes Fe 2+ et/ou O2 -dépendantes et leur activité pourrait être inhibée par l'appauvrissement en fer. La déféroxamine (DFO), qui est un chélateur du fer, induit donc une accumulation de HIF-1α et des gènes de réponse à l'hypoxie dans la normoxie à la fois in vitro et in vivo, étant capable de restaurer la réaction adaptative réprimée à l'hypoxie de différents modèles animaux de diabète. Le DFO est utilisé en clinique depuis des décennies pour traiter les dépôts excessifs de fer secondaires à différentes pathologies (thalassémie, myélosclérose, etc.) et a été utilisé comme outil pharmacologique pour induire des réponses dépendantes du HIF.

Au cours de la dernière décennie, plusieurs éléments de preuve ont été rassemblés, soulignant que dans le diabète, il existe une réponse cellulaire défectueuse à l'hypoxie. Une réponse hypoxique altérée est présente dans tous les tissus qui développent des complications à la fois dans les modèles animaux de diabète et chez les patients diabétiques à la suite d'une signalisation HIF défectueuse. C'est un effet direct de l'hyperglycémie qui réprime directement la stabilité et la fonction du HIF à plusieurs niveaux.

La réaction altérée à l'hypoxie récemment décrite dans le diabète a des conséquences potentiellement importantes dans les défis hypoxiques aigus comme l'infarctus aigu du cœur, l'accident vasculaire cérébral, l'ischémie des membres (connue pour avoir un plus mauvais pronostic dans le diabète) mais aussi dans la régulation subtile du système cardiovasculaire et respiratoire à la suite de neuropathie autonome avec effet pronostique sévère potentiel sur les événements cardiovasculaires tardifs. Différentes études ont porté sur les réponses cardiovasculaires à l'hypoxie intermittente (IH) par rapport à l'exposition à la normoxie chez les patients diabétiques. Afin d'établir la pertinence de la réaction cardiovasculaire à l'hypoxie dans le diabète, les réponses cardiorespiratoires et angiogénétiques à l'IH chez les patients diabétiques par rapport à des sujets témoins non diabétiques appariés ont récemment été étudiées (numéro d'approbation éthique HYKRAND 2015/1182-31/4) . Les résultats préliminaires (non publiés) ont montré plusieurs défauts dans la réaction aiguë et retardée des patients diabétiques par rapport aux témoins. La sensibilité baroréflexe (BRS) qui est un marqueur du risque cardiovasculaire et du pronostic de survie après un événement cardiovasculaire a été diminuée chez les patients diabétiques après IH par rapport aux sujets non diabétiques. Le nombre de cellules précurseurs endothéliales (EPC) et les niveaux de leur principal stimulateur, le facteur dérivé du stroma (SDF-1α), ont diminué en réponse à l'IH chez les diabétiques par rapport aux sujets non diabétiques, ce qui confirme la moins bonne capacité à réparer les lésions ischémiques chez les diabétiques.

Le projet proposé ici étudie le potentiel du DFO (connu pour améliorer la signalisation hypoxique dépendante de HIF) pour inverser la réponse cardiorespiratoire et angiogénétique altérée chez les patients diabétiques.

Conception de la recherche. Il s'agit d'une étude croisée randomisée en aveugle qui étudie l'efficacité du DFO (50 mg/kg) par rapport à une solution saline isotonique administrée par voie intraveineuse avant l'hypoxie intermittente (IH) pour améliorer la réponse cardiorespiratoire et angiogénétique chez les patients diabétiques. L'IH consistera en cinq périodes hypoxiques (fraction d'oxygène inspirée à 13 % d'O2) d'une durée de 6 min chacune, avec cinq intervalles normoxiques de même durée (tels qu'utilisés dans l'étude HYKRAND) chez 30 patients atteints de diabète de type 1 sans signe clinique de complication. L'étude sera réalisée pendant 4 jours avec un minimum de 2 mois d'intervalle entre les 2 admissions pour assurer un lavage suffisant et restaurer les dépôts de fer.

Méthodologie Conception de l'étude Il s'agit d'une étude randomisée en double aveugle menée chez des patients atteints de diabète de type 1 sans complications chroniques.

Les patients seront randomisés (par randomisation en bloc) (httpps://www.sealedenvelope.com/ simple-randomiser/v1/lists) à (A) traitement Desferal (DFO) ou (B) traitement salin isotonique.

Les patients et le personnel ne seront pas informés du groupe de traitement du patient.

Il sera conseillé aux sujets de s'abstenir de boissons caféinées pendant 12 h et d'alcool pendant 36 h avant le test.

Jour 1 : Des échantillons de sang de base seront prélevés le matin et ensuite les patients recevront Desferal (50 mg/kg) / perfusion saline s.c pendant 6hs. Au cours de la dernière heure de perfusion, les sujets seront exposés à une hypoxie intermittente (IH). Des échantillons de sang et des mesures cardiovasculaires et respiratoires (CR) seront effectués (comme détaillé ci-dessous) immédiatement avant et à plusieurs moments après l'IH.

Jour 2 : Des échantillons de sang seront prélevés le matin. L'exposition à l'IH consiste en cinq périodes hypoxiques (fraction d'oxygène inspirée à 13 % d'O2) d'une durée de 6 minutes chacune, avec cinq intervalles normoxiques de même durée (au total 1 heure).

Jour 1 : la tension artérielle, la fréquence cardiaque et la saturation artérielle en oxygène sont mesurées en continu. En cas de diminution de la saturation en oxygène à 80% ou de survenue de symptômes, l'hypoxie est interrompue jusqu'à ce que le taux d'oxygène atteigne au moins 80%. Un technicien régule et contrôle les périodes respiratoires sous la supervision d'un médecin de manière à ce que l'intervention ne puisse pas être observée par le patient. Par la suite, trois séances de mesure seront effectuées : immédiatement après (t2), après 3 h (t3) et après 6 h (t4). Après t2, chaque patient a obtenu un repas individuel en fonction des besoins alimentaires.

Tests cardiovasculaires et respiratoires.

Évaluation de la sensibilité baroréflexe. Tous les patients seront testés en position couchée dans une pièce silencieuse à une température confortable. Avant que les participants ne soient connectés à un circuit de réinhalation à travers un embout buccal avec un filtre antibactérien, une respiration spontanée de l'air ambiant au repos sera effectuée pendant 4 min afin d'obtenir des données de base.

Au cours de chaque condition, une mesure continue de la saturation en oxygène (SaO2) par un oxymètre de pouls et du CO2 de fin d'expiration (CO2-et) à l'aide d'un capnographe connecté à un embout buccal sera effectuée. Les enregistrements de l'électrocardiogramme seront effectués par des sondes thoraciques et la pression artérielle continue non invasive sera enregistrée à l'aide de la méthode du brassard. Deux ceintures (positionnées autour de la poitrine et de l'abdomen) surveilleront les mouvements respiratoires de la poitrine. Un pneumotachographe sera connecté à un capteur de pression différentielle et inséré en série dans le composant expiratoire du système de réinspiration pour mesurer le débit des voies respiratoires.

La sensibilité baroréflexe (BRS) sera mesurée pendant la respiration spontanée à chaque session de mesure. Les études précédentes n'ayant pas documenté une meilleure performance d'une méthode par rapport aux autres, la moyenne de sept méthodes différentes : les séquences positives et négatives, le coefficient a dans les bandes basses et hautes fréquences et sa moyenne, la technique de la fonction de transfert, et le rapport des SD de l'intervalle R-R et des variabilités de la pression artérielle systolique sera calculé. Outre BRS, SD de l'intervalle R-R (SDNN) a été appliqué pour déterminer un indice global de variabilité de la fréquence cardiaque. Cette sélection est effectuée sur la base du fait que la distribution normale est plus prononcée dans cette variable par rapport aux autres indices de variabilité (par exemple, la variance).

La réponse ventilatoire hypoxique (HVR) et la réponse ventilatoire hypercapnique (HCVR) seront évaluées pour déterminer l'activité du système respiratoire.

La fonction autonome cardiovasculaire sera déterminée en effectuant quatre tests selon les directives récentes : respiration profonde, rapport 30:15, manœuvre de Valsalva et réponse de la pression artérielle systolique à la position debout. La neuropathie autonome cardiovasculaire sera définie comme la "présence de deux tests anormaux ou plus".

La sensibilité baroréflexe (BRS) sera évaluée avant (t1), immédiatement après (t2), 3 h (t3) et 6 h (t4) après IH.

Le potentiel angiogénétique sera évalué aux mêmes critères de jugement et après 24H (Jour N3) en dosant dans le sérum les cytokines pertinentes qui sont des gènes cibles pour HIF-1 (i.e. Facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (AVEGFA), facteur 1a dérivé des cellules stromales (SDF-1a), érythropoïétine, etc.). La réponse directe de la signalisation HIF sera évaluée par les taux sériques de mir210 qui sont exclusivement régulés par HIF.

La réponse EPC sera évaluée aux mêmes moments par analyse par tri cellulaire activé par fluorescence (FACS) du nombre d'antigènes de cellules progénitrices hématopoïétiques (CD34 +) / antigène CD133 / récepteur de domaine d'insertion de kinase (KDR +)