Soutenance de thèse de THI THOM TRAN

Les maladies cardiovasculaires restent une des principales causes de mortalité dans le monde malgré des progrès constants dans le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. Les mécanismes physiopathologiques associés à l'insuffisance cardiaque demeurent mal compris, particulièrement l'impact du système immunitaire (SI) et de l'inflammation dans l'apparition ou l'aggravation des dysfonctions myocardiques. Le rôle du SI et de l'inflammation est complexe, avec des régulations communes et/ou spécifiques selon la pathologie cardiaque concernée. L'objectif de mes travaux de thèse était d'étudier les régulations des voies de signalisation liées au SI et à l'inflammation et d'évaluer leur impact dans deux cardiomyopathies, la cardiopathie septique et la cardiotoxicité immuno-induite. La première partie de mes travaux a été réalisée dans un modèle de rat septique par ligature et ponction caecale (LPC). Au cours du sepsis, la dysfonction cardiaque est associée à une réponse immunitaire systémique et inappropriée contre l’infection, ainsi qu'à une augmentation de l'activité nerveuse sympathique. Le blocage du récepteur β1-adrénergique (β1-AR) est une nouvelle approche thérapeutique prometteuse dans le traitement de la dysfonction myocardique lors du sepsis. Mon objectif était d'étudier, au cours du sepsis, l'influence des hormones sexuelles femelles, sur la régulation par la voie β1-adrénergique de la dysfonction cardiaque. Nos travaux ont montré que le landiolol, β1-bloquant sélectif, améliore la dysfonction myocardique chez les mâles septiques en régulant négativement les voies de la réponse inflammatoire et de l’apoptose, en régulant positivement la voie β1-adrénergique, et en augmentant l'expression des gènes de l’influx calcique. En revanche, le landiolol a induit des effets délétères chez les femelles en inhibant la voie β1-adrénergique et en diminuant l’expression des gènes de l'efflux calcique. La protection de la dysfonction myocardique chez les femelles lors du sepsis est probablement liée aux hormones sexuelles femelles, qui interagissent avec les β-AR en régulant la voie adrénergique et l’inflammation, en particulier la voie JAK/STAT. La seconde partie de mes travaux portait sur les cardiotoxicités induites par l'immunothérapie anti-cancéreuse. Il n'existait pas de modèle cellulaire performant permettant d'étudier les mécanismes liés à cette cardiotoxicité et mon travail de thèse a consisté à développer un modèle de cellules pluripotentes induites (hiPSC) dérivées des cellules des patients porteurs de mélanome et traité par immunothérapie anti-PD-1/anti-CTLA4. J'ai comparé les résultats obtenus dans deux groupes différents de cellules, celles provenant de patients ayant présenté une myocardite (Myoc), et celles de patients n'ayant pas présenté de myocardite (nonMyoc) suite à l'immunothérapie. J'ai étudié la réponse à l'IFN-γ des hiPSC différenciées en cardiomyocytes (hiPSC-CM) et en cellules endothéliales (hiPSC-CE) afin de comprendre le rôle joué par chacune de ces cellules cardiaques lors de l'infiltration de tissu cardiaque par les cellules immunitaires. L'IFN-γ induisait une réponse mettant en jeu la voie JAK/STAT et l'inflammasome, en particulier celui de type NLRP3, plus prononcée dans les hiPSC-CE que dans les hiPSC-CM. Les cellules provenant des patients Myoc semblaient montrer plus de perturbations que celles des patients nonMyoc. Ces résultats, bien qu'encore très préliminaires, indiqueraient que notre modèle d'hiPSC a conservé des mécanismes observés par ailleurs dans le myocarde des patients. En conclusion, nos travaux ont contribué à une meilleure connaissance du rôle du SI et de l'inflammation dans deux de ces pathologies. Identifier les voies de signalisation, mieux comprendre leur rôle, et rechercher des cibles à visée thérapeutique est une voie stratégique majeure, à prendre en considération à l'avenir dans le traitement des cardiomyopathies.

Cardiovascular disease remains one of the leading causes of death worldwide despite continual progress in the development of new therapeutic strategies. The pathophysiological mechanisms associated with heart failure remain poorly understood, particularly the impact of the immune system (IS) and inflammation in the development or aggravation of myocardial dysfunction. The role of the IS and inflammation is complex, with common and/or specific regulations depending on the cardiac pathology involved. The objective of my thesis work was to study the regulation of signaling pathways related to IS and inflammation and to evaluate their impact in two cardiomyopathies, the septic cardiopathy and the immuno-induced cardiotoxicity. The first part of my work was carried out in a caecal ligation and puncture (CLP) rat model of sepsis. During sepsis, cardiac dysfunction is associated with a systemic and inappropriate immune response against infection, as well as with increased sympathetic nervous activity. Blockade of the β1-adrenergic receptor (β1-AR) is a new therapeutic approach that is promising in the treatment of myocardial dysfunction during sepsis. My objective was to investigate the influence of female sex hormones, on the regulation by the β1-adrenergic pathway of cardiac dysfunction during sepsis. Our work showed that landiolol, a selective β1-blocker, ameliorates myocardial dysfunction in septic males by negatively regulating the inflammatory response and apoptosis pathways, by positively regulating the β1-adrenergic pathway, and by increasing calcium influx gene expression. In contrast, landiolol induced deleterious effects in females by inhibiting the β1-adrenergic pathway and decreasing calcium efflux gene expression. The protection of myocardial dysfunction in females during sepsis is probably related to female sex hormones, which interact with β-ARs by regulating the adrenergic pathway and inflammation, particularly the JAK/STAT pathway. The second part of my work focused on cardiotoxicities induced by anti-cancer immunotherapy. There was no efficient cellular model to study the mechanisms related to this cardiotoxicity and my thesis work consisted in developing a model of induced pluripotent cells (hiPSC) derived from cells of patients with melanoma and treated by anti-PD-1/anti-CTLA4 immunotherapy. I compared the results obtained in two different groups of cells, those from patients with myocarditis (Myoc), and those from patients without myocarditis (nonMyoc) following immunotherapy. I studied the IFN-γ response of hiPSCs differentiated into cardiomyocytes (hiPSC-CM) and endothelial cells (hiPSC-CE) to understand the role played by each of these cardiac cells during the infiltration of cardiac tissue by immune cells. IFN-γ induced a response involving the JAK/STAT pathway and the inflammasome, particularly the NLRP3 inflammasome, that was more pronounced in hiPSC-CE than in hiPSC-CM. Cells from Myoc patients appeared more impaired than those from non-Myoc patients. These results, although still very preliminary, would indicate that our hiPSC model conserved mechanisms otherwise observed in patient myocardium. They would also show specific processes of cells differentiated into either cardiomyocytes or endothelial cells during the response to IFN-γ. In conclusion, the immune system plays an important but complex role in the development and regulation of cardiac dysfunction in many cardiovascular diseases, and our work has contributed to a better understanding of the role of IS and inflammation in two of these diseases. Identifying the signaling pathways, better understanding their role, and searching for new therapeutic targets still requires much investigation but is a major strategy to consider for the treatment of cardiomyopathies.