Pathophysiology of cardiac diseases related to Nav1.5 : role of cardiac fibroblasts

Les fibroblastes cardiaques régulent la matrice extracellulaire et peuvent être à l’origine de fibrose. Ces cellules sont non excitables, mais il a été démontré qu’elles expriment le canal sodique voltage dépendant Nav1.5 (gène SCN5A), impliqué dans des canalopthies. Les objectifs de ma thèse ont été de caractériser les modifications et les implications des fibroblastes dans la physiopathologie cardiaque et d’évaluer le rôle de Nav1.5 dans ces cellules grâce à deux modèles murins de canalopathies: la souris Scn5a+/-, pour les troubles progressifs de la conduction cardiaque (PCCD), et la souris Scn5a+/ΔQKP, pour le syndrome du QT long de type 3 (LQT3). Pour les PCCD, nous avons montré, une augmentation de la prolifération des fibroblastes ventriculaires en parallèle du développement d’une fibrose ventriculaire liée à la voie canonique du TGF-β. De plus, le blocage du récepteur au TGF-β ou l’utilisation du Gap-134 (activateur de la Cx43) diminuent la prolifération des fibroblastes et préviennent la fibrose. Pour le LQT3, nous avons montré une augmentation de la prolifération des fibroblastes et de la production du TGF-β et de sa voie canonique, corrélés à l’augmentation de la taille des coeurs malades et l’apparition d’une fibrose interstitielle. L’inhibition du TGF-β diminue également la prolifération des fibroblastes. Enfin, nous avons montré que Nav1.5 est exprimé dans les fibroblastes ventriculaires et que la TTX et la ranolazine (bloqueurs de Nav1.5) diminuent faiblement mais significativement la prolifération des fibroblastes mutés. Inversement la vératridine augmente la prolifération des fibroblastes contrôles. En conclusion, ces travaux suggèrent une implication des fibroblastes cardiaques dans la physiopathologie des canalopathies liées à Nav1.5., et que les modifications des fibroblastes pourraient être modulées par le canal lui-même exprimé dans ces cellules.Cardiac fibroblasts regulate theextracellular matrix, and can cause fibrosis. Thesecells are not excitable but have been shown to expressthe voltage-dependent sodium channel Nav1.5(SCN5A gene), involved in canalopathies. Theobjectives of my thesis were to characterize themodifications and implications of fibroblasts in cardiacpathophysiology, and to evaluate the role of Nav1.5 inthese cells, using two mouse models of canalopathies:the Scn5a+/- mouse, a model of progressive cardiacconduction disorders (PCCD), and Scn5a+/ΔQKPmouse, a model of type 3 long QT syndrome (LQT3)(). For PCCD, we showed an increase in theproliferation of ventricular fibroblasts, in parallel withthe development of ventricular fibrosis related to thecanonical pathway of TGF-β. In addition, the blockadeof TGF-β receptor or the use of Gap-134 (Cx43activator) reduces fibroblast proliferation and preventsfibrosis.For LQT3, we showed an increase in fibroblastproliferation and production of TGF-β and itscanonical pathway, correlated with an increasein the size of diseased hearts and theappearance of interstitial fibrosis. Inhibition ofTGF-β also reduces fibroblast proliferation.Finally, we showed that Nav1.5 is expressed inventricular fibroblasts and that TTX andranolazine (Nav1.5 blockers) slightly butsignificantly reduce the proliferation of mutatedfibroblasts. Conversely, veratridine increasesthe proliferation of control fibroblasts. Inconclusion, this work suggests that cardiacfibroblasts are involved in the pathophysiologyof Nav1.5-related channelopathies, and thatfibroblast modifications could be modulated bythe channel itself expressed in these cells