Caractérisation de l’apoptose observée dans le système limbique après une ischémie myocardique transitoire chez le rat

Abstract

Au niveau clinique, il a été observé que de 15 à 30 % des patients qui ont subi un infarctus du myocarde développent une dépression majeure. De plus, la population atteinte de dépression post-infarctus présente un risque de mortalité de trois à quatre fois plus élevé, et ce, en comparaison avec la population non dépressive post-infarctus. Dans un modèle de rat développé pour étudier la dépression post-infarctus, des cellules apoptotiques ont été retrouvées au niveau du système limbique. Il apparaît que les cytokines seraient en partie responsables de cette mort cellulaire qui relie le cœur en ischémie et le système nerveux central. Donc, les objectifs de cette thèse sont : 1) de caractériser spatialement et temporellement la survenue de la mort cellulaire par apoptose dans les structures du système limbique du rat, à la suite d’un infarctus du myocarde ; 2) de déterminer l’effet de l’anti-inflammatoire celecoxib sur cette apoptose observée au niveau de l’amygdale et de déterminer l’implication de l’enzyme COX-2 ; 3) de déterminer l’implication de la cytokine pro-inflammatoire TNF-α dans l’apoptose observée au niveau des structures du système limbique du rat, à la suite d’un infarctus du myocarde. Afin d’atteindre ces objectifs, les rats ont subi une ischémie de 40 minutes, suivi d’une période de reperfusion qui varie d’un protocole à l’autre (15 minutes, 24, 48, 72 heures ou 7 jours). De plus, en fonction du protocole, ces rats ont été traités avec soit du célécoxib (inhibiteur sélectif de la COX-2), soit avec du PEG sTNF-R1 (inhibiteur du TNF-α). À la suite de ces protocoles, les rats ont été sacrifiés, la taille de l’infarctus a été déterminée et les différentes structures cérébrales du système limbique prélevées. Des tests biochimiques propres à chaque protocole ont été réalisés afin de documenter l'apoptose. Il a alors été observé qu’aucun des deux traitements ne présentait d’effet sur la taille de l’infarctus. L’étude de l’apoptose dans le système limbique a révélé que : 1) le processus apoptotique se mettait en place dans l’hippocampe dès les 15 premières minutes de reperfusion suivant l’infarctus du myocarde et que ce processus était spatialement dynamique dans le système limbique jusqu’au septième jour postreperfusion ; 2) il est apparu que la COX-2 était impliquée dans l'apoptose du système limbique ; 3) il a été observé que le TNF-α périphérique était impliqué dans ce processus apoptotique après 72 heures de reperfusion en activant la voie extrinsèque de l'apoptose. Ces résultats ont permis de caractériser la survenue de l’apoptose au niveau du système limbique chez le rat à la suite d’un infarctus du myocarde et de documenter l'implication de la COX-2 et du TNF-α dans ce processus. Bien que ces résultats n’apportent pas de schémas thérapeutiques clairs ou de mécanismes physiopathologiques globaux ces derniers permettent une meilleure compréhension de la relation existante entre le cœur et le système nerveux central dans le cadre de l’infarctus du myocarde. De manière moins spécifique ils précisent la relation entre le système inflammatoire et le système nerveux central.

About 15 to 30% of clinical patients with myocardial infarction develop major depression. This population is three to four times more vulnerable to fatalities such as death when compared to the non depressed post-myocardial population. In a rat model, developed in order to study post myocardial infarct depression, apoptotic cells within the limbic system have been found. It has been shown that cytokines could be responsible for the cell death linking the ischemic heart to the central nervous system. Thus, the aims of this thesis are: 1) to characterize the spatial time course of the apoptotic cell death within the limbic system, following a myocardial infarct, in a rat model; 2) to determine the effect of the anti-inflammatory celecoxib on this apoptosis in the amygdala and determine the COX-2 enzyme’s implication; 3) to determine the implication of the pro-inflammatory cytokine TNF-α in the apoptosis observed within the limbic system, following a myocardial infarct, in a rat model. In order to achieve these goals, rats were submitted to 40 minutes of myocardial ischemia followed by a variable reperfusion period (15 minutes, 24, 48, 72 hours or 7 days). Moreover, depending on the protocol, rats were treated with celecoxib (COX-2 selective inhibitor), or with PEG sTNF-R1 (TNF-α inhibitor). At the end of each respective reperfusion period, rats were sacrificed, infarct size was determined and the different structures of the limbic system were dissected for further analysis. Biochemical tests, specific to each protocol were performed in order to characterize this apoptosis. With respect to obtained results, we observed that the infarct size was impacted by none of the two treatments. Apoptosis study within the limbic system revealed that: 1) the apoptotic process was activated in the hippocampus area within the first 15 minutes of reperfusion and this process was spatially dynamic in the limbic system until the seventh day of reperfusion; 2) it appeared that COX-2 was implicated in the apoptosis in the limbic system; 3) peripheral TNF-α was implicated in the apoptotic process after 72 hours of reperfusion by activating the extrinsic and intrinsic pathways of apoptosis. These results allowed characterization of apoptosis within the limbic system, in a rat model, following a myocardial infarct and the establishment of the implication of COX-2 and TNF-α in this process. Although these results do not provide any clear therapeutic schemas or global physiopathological mechanisms, they allow a better comprehension of the existing relationship between the heart and the central nervous system within the myocardial infarct context. To a less specific extent these results bring more information on the relationship between the inflammatory system and the central nervous system.