Fonction mitochondriale cardiaque dans les cœurs humains explantés

Arrière-plan:

Le traitement de l'insuffisance cardiaque s'est considérablement amélioré au cours des dernières décennies. Malgré cette amélioration, la maladie peut évoluer vers une phase terminale, ne laissant finalement aux médecins aucune autre option de traitement que la transplantation cardiaque (HTx). Il existe de multiples étiologies sous-jacentes à l'insuffisance cardiaque. La cardiomyopathie est la principale cause de HTx dans tous les groupes d'âge, la maladie coronarienne étant la deuxième cause la plus fréquente chez les patients adultes.

Les altérations de la fonction mitochondriale ont été reconnues comme des facteurs clés de l'insuffisance cardiaque. La compréhension de l'interaction complexe des mitochondries dans la régulation du métabolisme et de l'apoptose cellulaire a ouvert de nouvelles perspectives à la recherche sur l'insuffisance cardiaque. On sait maintenant que la densité des mitochondries myocardiques change et que leur fonction et leur intégrité sont altérées lors d'une insuffisance cardiaque.

Au cours de la procédure de transplantation, le cœur malade est retiré, offrant une occasion unique de collecter des échantillons éligibles pour un examen mitochondrial approfondi.

Les échantillons de tissus myocardiques collectés seront évalués par respirométrie à haute résolution, en examinant la capacité respiratoire couplée au glucose des fibres myocardiques perméabilisées. La capacité respiratoire des fibres malades sera comparée à la capacité respiratoire des fibres de patients coronariens sains HTx transplantés 1 à 2 ans avant l'acquisition des fibres.

Espérons que les connaissances acquises grâce à cette enquête contribueront à des informations importantes sur le métabolisme énergétique du myocarde malade. De telles connaissances pourraient ouvrir la voie au développement de traitements ciblant l'apport de substrat énergétique pour la génération d'adénosine-triphosphate produite par les mitochondries ainsi que la fonction mitochondriale dans le cœur défaillant.

Hypothèse:

La fonction myocardique pathologique observée dans l'insuffisance cardiaque est liée à des mitochondries cardiaques dysfonctionnelles.

Objectif:

Examiner si la fonction mitochondriale cardiaque dans l'insuffisance cardiaque terminale d'étiologies multiples est inférieure à la fonction mitochondriale dans les cœurs transplantés sans signe de rejet ou de vasculopathie.

Conception et point final :

La fonction mitochondriale myocardique analysée à partir de 24 cœurs explantés sera comparée aux biopsies endomyocardiques de 20 patients HTx lors des biopsies programmées (1 ou 2 ans après l'implantation).

Critères d'évaluation : 1) Capacité respiratoire mitochondriale. 2) Fonction complexe mitochondriale, intégrité de la membrane externe et contenu mitochondrial.

Méthodes :

Respirométrie haute résolution :

La respirométrie à haute résolution est utilisée pour mesurer la capacité respiratoire mitochondriale dans les biopsies endomyocardiques. Après une préparation appropriée, deux biopsies sont transférées vers un oxygraphe (Oxygraph-2k ; Oroboros, Innsbruck, Autriche) pour une respirométrie à haute résolution. La capacité respiratoire mitochondriale sera analysée étape par étape en utilisant des titrages de substrats et d'inhibiteurs pour évaluer la respiration couplée au glucose dans les fibres. L'analyse respiratoire à haute résolution est effectuée dans les 8 heures suivant la prise de la biopsie.

Après analyse, le tissu sera congelé dans de l'azote liquide et stocké dans une biobanque de recherche à -80 degrés Celsius jusqu'à ce que l'examen de l'activité de la citrate synthase soit effectué. Par la suite, tout tissu restant sera détruit.

Microscopie électronique:

Un échantillon de chaque biopsie utilisée pour la respirométrie à haute résolution sera utilisé pour la microscopie électronique (EM) afin d'évaluer la densité volumique mitochondriale (MitoVD) et son intégrité. Les échantillons de muscle sont fixés pendant 24 heures dans du glutaraldéhyde et lavés 4x15 minutes avec du tampon Na-cacodylate avant d'être coulés dans de l'Epon. Le tissu coulé Epon sera stocké dans une biobanque de recherche jusqu'à l'analyse EM. Des sections ultra-fines des blocs Epon (60 nm) sont coupées en trois profondeurs et colorées avec de l'acétate d'uranyle et du citrate de plomb. L'imagerie est réalisée avec un microscope électronique à transmission EM 208 et une caméra Megaview III. Toutes les fibres sont photographiées à un grossissement de 10 000 × dans un ordre aléatoire. MitoVD est estimé à partir de la zone fractionnaire mitochondriale et seules des fibres distinctes seront utilisées dans l'analyse finale.

Statistiques:

Les données normalement distribuées seront présentées sous forme de moyenne ± écart type ; les données non distribuées normalement seront présentées sous forme de médiane et d'intervalle interquartile. Les données catégorielles sont présentées sous forme de valeurs absolues ou de pourcentages. Des histogrammes et des tracés Q-Q seront utilisés pour vérifier la normalité des valeurs continues. Les différences entre les groupes seront évaluées par le test t pour les données distribuées normalement et le test U de Mann-Whitney pour les données non distribuées normalement. Signification statistique à une valeur p <0,05.

Calcul de la taille de l'échantillon :

À l'heure actuelle, il n'y a pas d'évaluation test-retest de l'analyse respiratoire mitochondriale dans les biopsies endomyocardiques de cœurs humains explantés. Cependant, une étude récente réalisée dans notre service sur des biopsies myocardiques a démontré qu'un échantillon total de 40 sujets humains dans un plan de groupe parallèle 1:1 a permis d'identifier des différences entre les deux groupes (données non publiées).

Collecte et traitement des données :

Les données sources seront enregistrées dans le dossier patient électronique du patient ou sur des feuilles de travail spécifiques.

Un formulaire électronique centralisé de rapport de cas (CRF) sera construit pour la saisie des données. Les données seront conservées jusqu'à l'achèvement du projet, après quoi elles seront transmises aux Archives de données danoises.

Points de vue:

HTx est le traitement de référence pour les patients souffrant d'insuffisance cardiaque en phase terminale, mais ses limites ne peuvent être ignorées. Premièrement, la procédure s'accompagne d'un risque substantiel et un pourcentage important de patients souffrent d'échec aigu du greffon. De plus, les patients HTx ont un risque plus élevé d'infections graves et de cancer, et jusqu'à 50 % des patients HTx souffrent de vasculopathie d'allogreffe cardiaque 10 ans après la transplantation, qui sont tous fortement liés à la mortalité. Par conséquent, le report de HTx est souhaitable, si la santé et la qualité de vie peuvent être maintenues à un niveau acceptable. Dans ce contexte, la fonction mitochondriale semble être essentielle, car les approches d'évaluation de la fonction mitochondriale dans le cœur défaillant pourraient s'avérer ouvrir la voie à de nouveaux algorithmes de suivi et même à des cibles de traitement.