Le déficit en glutathion dans l'insuffisance cardiaque : études dans plusieurs modèles expérimentaux et chez les patients

• Main Author: Khouzami, Lara
• Other Authors: Paris Est
• Language: en
• Published: 2009
• Subjects: Glutathion; Dystrophies musculaires; N-acétylcystéine; Insuffisance cardiaque; Glutathione; Muscular dystrophies; N-acetylcysteine; Heart failure
• Online Access: http://www.theses.fr/2009PEST0009

Outre son role majeur dans la resistance cellulaire au stress oxydant, le tripeptide glutathion (L-ƒÁ glutamyl- cysteinyl-glycine) est essentiel a la survie cellulaire. Un deficit en glutathion, associe a un stress oxydant, est un trait commun a plusieurs maladies chroniques inflammatoires et degeneratives. Dans le cadre de ces differentes pathologies, plusieurs etudes ont montre que la prise orale de N-acetylcysteine (NAC), un precurseur de glutathion, ameliorait l'etat des patients. Le stress oxydant et l'inflammation sont deux caracteristiques principales de l'insuffisance cardiaque et des dystrophies musculaires. Nous avons pose l'hypothese d'un deficit en glutathion dans ces maladies et les benefices possibles d'un traitement par le NAC. Dans le modele du rat developpant une insuffisance cardiaque post-infarctus, nous montrons qu'il existe un deficit en glutathion tissulaire. Un mois de traitement oral par le NAC, donne en curatif post-infarctus, restaure le taux de glutathion cardiaque, reduit le stress oxydant, et interrompt le cycle vicieux inflammation/mort cellulaire, TNF/TNF-R1/NSMase/ caspase-3/apoptose. Un deficit en glutathion systemique et tissulaire caracterise aussi les souris LmnaH222P/H222P de 6-7 mois developpant une cardiomyopathie dilatee, modele de la cardiomyopathie associee a la dystrophie musculaire dfEmery Dreifuss. Un mois de traitement oral par le NAC reduit chez les souris de 7 mois la dilatation ventriculaire gauche et la dysfonction contractile, limite la progression de la fibrose cardiaque et lfinflammation. Ceci est associe a une repletion en glutathion et une normalisation de l'expression des enzymes du metabolisme du glutathion, a une diminution du stress oxydant et de l'expression du TNF. Une premiere etude chez les patients de chirurgie cardiaque (n=91) nous a permis de mettre en evidence que : d'une part, il existait un deficit en glutathion auriculaire chez les patients de la classe NYHA IV compares aux patients de la classe NYHA I. D'autre part, les patients asymptomatiques (classe NYHA I) presentaient un deficit en glutathion sanguin, compares aux individus sains, aggrave chez les patients symptomatiques (classes NYHA II a IV). Le deficit en glutathion sanguin chez les patients asymptomatiques precede lfelevation du taux sanguin de TNFR1, un marqueur standard du degre de severite de l'insuffisance cardiaque. Une seconde etude, chez des patients porteurs dfune mutation de la lamine (n=28) et susceptibles de developper une cardiomyopathie dilatee d'Emery Dreifuss, montre que certains de ces patients presentent un deficit en glutathion sanguin, associe chez un seul de ces patients a un taux eleve de TNFR1. L'analyse comparee des donnees biochimiques et cliniques est en cours. Les souris DMDmdx4cv sont un modele experimental de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), mais ne developpent que tardivement la maladie cardiaque. Nous observons une augmentation du taux du glutathion systemique chez les souris de plus de 10 semaines. Un traitement oral avec un inhibiteur de synthese du glutathion a faible dose, le Lbuthionine sulfoximine (5 mM BSO), ramene le taux de glutathion systemique chez la souris DMDmdx4cv au taux chez la souris sauvage, mais provoque des alterations des cardiomyocytes identifiees par immunohistochimie, des micronecroses, des anomalies de capillaires et des anomalies mitochondriales observees en microscopie electronique. En conclusion, le deficit en glutathion est un evenement precoce et durable au cours de l'insuffisance cardiaque, d'origine ischemique ou genetique. Les perspectives offertes par ces resultats sont: 1) le test du glutathion sanguin pour le depistage de sujets asymptomatiques a risque; 2) l'indication de NAC aux patients cardiaques, en complement du traitement courant === The tripeptide glutathione (L-? -glutamyl-cysteinyl-glycine) does not only play a major in cellular resistance to oxidative stress, but is also essential to cell survival. A deficit in glutathione, associated with oxidative stress, is a common hallmark of several chronic inflammatory and neurodegenerative diseases. In different examples, several studies reported that oral treatment with N-acetylcysteine (NAC), a glutathione precursor, improved patient status. Oxidative stress and inflammation are two main characteristics of heart failure (HF) and muscular dystrophy. We hypothesized that glutathione deficiency occurred in these diseases and that treatment with NAC might be beneficial. In post-myocardial infarction (MI) rats, with established chronic HF, we show that cardiac tissue is depleted in glutathione. Curative 1-month oral NAC treatment replenishes cardiac tissue glutathione, reduces oxidative stress and disrupts the vicious inflammation/cell death, TNF/TNF-R1/N-SMase/ caspase-3/ apoptosis cycle. Deficit in serum and cardiac glutathione also characterize 6- to 7-month old LmnaH222P/H222P mice with dilated cardiomyopathy (DCM), a model of the cardiomyopathy associated with Emery Dreifuss muscular dystrophy (EDMD), One-month oral NAC treatment reduces left ventricular dilation and contractile dysfunction, limits the progression of cardiac fibrosis and inflammation in 7-month old LmnaH222P/H222P mice. This is associated with glutathione repletion and normalization of glutathione metabolism enzymes, and reduction of oxidative stress and TNF expression. In a first study in cardiac surgery patients (n=91) we show that: on the one hand, atrial glutathione is depleted in patients of NYHA class IV compared with asymptomatic patients of NYHA class I. On the other hand, asymptomatic patients of NYHA class display a deficiency in blood glutathione compared with healthy controls that worsens in asymptomatic patients of NYHA class II-IV. Blood glutathione deficiency in asymptomatic patients precedes elevation of blood TNFR1, a standard marker of HF severity. A second study, in patients with lamin mutation (n=28), prone to develop an Emery Dreifuss DCM, shows that a number of patients display blood glutathione deficiency, with one patient having a high blood TNFR1 level. Analysis of clinical data is underway. DMDmdx4cv mice are an experimental model of Duchenne muscular dystrophy. We observe an increase in blood glutathione in 10-week-old mice and older. Oral treatment with a low dose of L-buthionine sulfoximine (5 mM BSO), an inhibitor of glutathione synthesis, resumes blood glutathione in DMDmdx4cv mice to the control value in WT mice, but produces alterations in cardiomyocytes identified by immunohistochemistry and micronecrosis, capillary and mitochondrial abnormalities observed by electronic microscopy. In conclusion, glutathione deficiency is an early and lasting event in ischemic or genetically-linked HF. These results pave the way for two possible applications: 1) blood glutathione test for the screening of asymptomatic individuals at risk for HF; 2) NAC indication to cardiac patients in addition to current treatment