Characterization of cell death pathway during myocardial ischemia reperfusion

L'ischémie se caractérise par l'obstruction d'une artère coronaire qui prive le tissu d'un apport en oxygène et nutriments. Bien que nécessaire, la reperfusion, c'est-à-dire la réouverture de l'artère, s'accompagne de lésions tissulaires, appelées lésions de reperfusion. Au cours de l'I/R, le TNF-α, cytokine pro-inflammatoire, augmente. Sa liaison sur son récepteur TNFR1 induit le recrutement des protéines FADD et procaspase-8 formant le complexe DISC qui permet l'activation de la caspase-8. La caspase-8 clive une protéine pro-apoptotique, Bid, qui induit une perméabilisation de la membrane mitochondriale entrainant une production excessive de radicaux libres et une libération de cytochrome c. Cette dernière associée à Apaf-1 et procaspase-9 sert de plateforme d'activation à la caspase-9, qui, une fois activée, clive et active la caspase-3. La caspase-2 est une caspase initiatrice, tout comme la caspase-8. Pourtant, son rôle dans l'I/R cardiaque est peu connu. La production de ROS via la voie TNF-α/caspase-8 provoque des dommages à l'ADN. Ceci entraine l'activation de PARP-1, une enzyme impliquée dans la réparation de l'ADN. En fonctionnant, PARP-1 produit de l'ADP-ribose qui peut se fixer sur le canal TRPM2 et ainsi l'activer. L'ouverture de ce canal cationique provoque une entrée de Ca2+ qui contribue à la mort cellulaire et aux lésions de reperfusion. L'objectif de ce travail est de déterminer les mécanismes de mort cellulaire faisant intervenir la caspase-8, la caspase-2 et TRPM2 et d'évaluer les effets d'une inhibition de ces protéines sur les lésions de reperfusion. Un modèle de rat I/R met en évidence une augmentation de TNF-α après seulement 1h de reperfusion suivie d'une activation de la caspase-8. Cette activation entraine une production de ROS qui altère la structure et la fonction du canal RyR2, favorisant la fuite de Ca2+ du reticulum sarcoplasmique vers le cytosol. La caspase-2, exprimée dans le ventricule gauche, est activée avant la caspase-8 et induit une voie apoptotique de type intrinsèque. L'inhibition de la caspase-8 ou de la caspase-2 diminue les lésions de reperfusion. Parallèlement, le TNF-α induit un courant de type TRPM2 via l'activation de la caspase-8 et la production de ROS. In vivo, l'inhibition de TRPM2 par le clotrimazole diminue les lésions de reperfusion chez un modèle de souris I/R. La caspase-8, la caspase-2 et TRPM2 contribuent aux lésions de reperfusion et apparaissent comme de bonnes cibles dans la cardioprotection.Myocardial ischemia and reperfusion (I/R) lead to repefusion injury. TNF-α, a pro-inflammatory cytokine, increases during reperfusion and contributes to this injury. The binding TNF/TNFR1 leads to the recruitment of FADD, TRADD and procaspase-8 and form a complexe named DISC. This complexe activates caspase-8, which cleaves Bid, a pro-apoptotic member of Bcl-2 family. tBid disrupts the mitochondrial membrane and induces a ROS production and a release of cytochome c, localized in intermembrane space. In cytosol, a complexe named apoptosome is formed with cytochrome c, Apaf-1 and procaspase-9 to activate caspase-9, which cleaves and activates caspase-3. Like caspase-8, caspase-2 is an initiator caspase. But little data exists on the role of this caspase in myocardial I/R.The disruption of mitochondria induces a ROS production which causes DNA damage. The enzyme PARP-1, involved in DNA repair, is then activated. By operating, PARP-1 produces ADP-ribose which can bind on TRPM2, a non selective cationic channel of TRP family. The opening of TRPM2 causes an increase of cytosolic calcium promoting cell death and reperfusion injury. The goal of this study was to determine the mechanisms of cell death after I/R involving caspase-8, caspase-2 and TRPM2 and to test an inhibitor of each protein on reperfusion injury. With a model of rat I/R, we demonstrated that TNF-α increases after only 1h of reperfusion following by a caspase-8 activation and a ROS production. Oxidative stress causes a modification of RyR2 with a leak of calcium in cytosol. Caspase-2, also expressed in ventricles, is activated before caspase-8 and induces an intrinsic apoptotic pathway until caspase-3 activation. An inhibition of caspase-8 or caspase-2 decreases the reperfusion injury.In mouse cardiomyocytes, TNF-α induces a TRPM2-like current through caspase-8 activation and ROS production. TRPM2 inhibition by clotrimazole decreases cell death and reperfusion injury in vivo.In conclusion, caspase-2, caspase-8 and TRPM2 play an important role in cell death pathway ans should be good therapeutical tools