Implication des ROS mitochondriaux dans le couplage excitation contraction cardiaque

Abstract

L’activation électrique des cardiomyocytes, via le courant de dépolarisation qu’elle induit, est primordiale dans la contraction cardiaque qui requiert l’adéquation de la production d'énergie par les mitochondries et des besoins énergétiques de l’appareil contractile. Les espèces radicalaires de l'oxygène (ROS) ont été récemment impliquées dans la régulation de nombreux acteurs du couplage excitation-contraction cardiaque. L’objectif de ce travail est d’explorer l'implication des ROS d'origine mitochondriale dans la régulation du couplage excitation-contraction au niveau du cardiomyocyte, en conditions physiologiques et pathologiques. C’est à cette fin qu’un modèle de surproduction endogène de ROS par addition de succinate - substrat énergétique mitochondrial - dans des cardiomyocytes isolés de cœur de rat a été mis au point. Différents protocoles pharmacologiques utilisant différents antioxydants (Trolox, MitoTEMPO et EUK) nous ont permis d’établir l'origine mitochondriale des ROS produits en présence de succinate. Enfin une étude pharmacologique utilisant la molécule OP2113 (inhibiteur spécifique de la production mitochondriale de ROS au niveau du complexe I de la chaine respiratoire- Brevet Philippe Diolez) nous a permis d'établir qu'environ 80% de cette production provenait du complexe I de la chaîne respiratoire. Notre travail s’est alors attaché à étudier, sur des cardiomyocytes isolés battants, les effets des ROS mitochondriaux sur différents paramètres du couplage excitation-contraction. Le succinate, via une surproduction de ROS mitochondriaux, provoque une baisse de 50% de l'amplitude de la contraction. L’amplitude de la contraction initiale est rétablie en présence de Trolox, MitoTEMPO ou OP2113, ce qui indique l'implication des ROS mitochondriaux et plus spécifiquement ceux produits au niveau du site IQ. Cette surproduction de ROS induit également une diminution de l’amplitude du transitoire calcique impliquant une diminution de la concentration en calcium systolique au cours de la contraction. Ces effets sont annulés en présence de Trolox et OP2113. Nous nous sommes alors attachés à moduler la concentration mitochondriale de calcium grâce à la cyclosporine A (inhibiteur du pore de transition mitochondrial) et au Ru360 (inhibiteur de l'entrée de calcium dans la mitochondrie). Il s’est avéré que ces inhibiteurs induisent une production de ROS insensible au Trolox et à OP2113 dont l'origine reste à établir. En conclusion une augmentation de la production mitochondriale de ROS se traduit par une diminution de la contraction intracytosolique et du transitoire calcique. L'ensemble de nos résultats illustre donc l’importance majeure de la mitochondrie dans le couplage excitation-contraction. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le contexte de l’insuffisance cardiaque aigue ou chronique.