Cytoskeleton involvement in myocardial dysfunctions : the example of the septic cardiomyopathy

Le cytosquelette se compose de microfilaments (polymères d’actine), de microtubules (polymères de tubuline) et de filaments intermédiaires (polymères de desmine, de lamines …). Le sepsis défini par une infection associée à une réaction inflammatoire systémique est responsable de dysfonctions myocardiques de mauvais pronostique. Cette cardiomyopathie apparait dans les premières heures du sepsis et guérit en moins de deux semaines chez les survivants. Même si certaines études démontrent l’implication d’éléments du cytosquelette dans la cardiomyopathie septique, les rôles des microfilaments et des microtubules ne sont pas clairement établis.Macrophage migration inhibitory factor (MIF) est une cytokine pro-inflammatoire sécrétée en excès dans le sepsis qui serait responsable d’un ralentissement de la récupération myocardique. Dans un premier temps, notre travail a consisté à caractériser l’implication des microtubules dans la dysfonction musculaire cardiaque induite par MIF. Dans un modèle de trabécules auriculaires droites humaines nous avons démontré que MIF induit une hyperpolymérisation des microtubules responsable d’une hyperviscosité intracellulaire, d’une dysfonction mitochondriale et d’une dysfonction contractile. Nos résultats suggèrent qu’une hyperpolymérisation des microtubules induite par MIF pourrait être responsable d’un ralentissement de la récupération myocardique à la phase tardive de la myocardiopathie septique. Dans un second temps, nous avons évalué l’implication des microfilaments dans un modèle murin de dysfonction myocardique inflammatoire induite par l’injection d’une endotoxine bactérienne, le lipopolysaccharide. Nos résultats suggèrent qu’à la phase précoce de la cardiomyopathie inflammatoire il existe une hyperpolymérisation des microfilaments responsable de dysfonctions contractile et mitochondriale.Les connaissances fondamentales acquises au cours de ce travail de thèse suggèrent une implication directe des microtubules et des microfilaments dans la physiopathologie des cardiomyopathies inflammatoires.The cytoskeleton is composed of intracellular microfilaments (actin polymers), microtubules (tubulin polymers) and intermediate filaments (desmin, lamin … polymers).Sepsis, the association of an infection and a systemic inflammatory response, induces myocardial dysfunction. Septic cardiomyopathy appears in the early phase of sepsis and is associated with fatal outcome. Complete recovery of myocardial function occurs within two weeks following the onset of myocardial dysfunction in surviving patients. Although several studies demonstrate a role of cytoskeleton in septic cardiomyopathy, the involvement of microfilaments and microtubules is not clear.Macrophage migration inhibitory factor (MIF) is a pro-inflammatory cytokine secreted during sepsis that is suggested to postpone myocardium recovery. The first aim of the study was to characterize microtubule implications in MIF-induced cardiac muscle dysfunction. In a model of human right atrial trabecule we demonstrated that MIF induces microtubule stabilizations which are responsible for high intracellular viscosity, contractile and mitochondria dysfunctions. Our results suggest that MIF-induced microtubule stabilizations might be responsible for a delay of myocardial recovery during septic cardiomyopathy. The second aim of the study was to characterize microfilament involvements in a murine inflammatory cardiomyopathy induced by a lipopolysaccharid (LPS) injection. Our results suggest that microfilament stabilizations might be responsible for LPS-induced contractile and mitochondria dysfunctions in the early phase of inflammatory cardiomyopathy. Thus, these new fundamental mechanisms suggest a direct involvement of microtubules and microfilaments in the development and evolution of inflammatory cardiomyopathies