Therapeutic hypothermia and mitochondrial permeability transition in the post-cardiac arrest syndrome
Hypothermie thérapeutique et transition de perméabilité mitochondriale dans le syndrome post-arrêt cardiaque
Résumé
Despite advances in resuscitation science, mortality after cardiac arrest (CA) remains very high. A substantial proportion of cardiac arrest deaths occur in patients following successful resuscitation and can be attributed to the development of post-CA syndrome caused by cellular ischemia-reperfusion (I/R) injury that primarily affect heart and brain cells. The opening of the mitochondrial permeability transition pore (PTP), promoted by cyclophilin D (CypD), is a major determinant of I/R injuries. Therapeutic hypothermia is the only adjuvant therapy to cardiopulmonary resuscitation (CPR) known to improve survival by limiting the post-AC syndrome. The mechanisms of action of therapeutic hypothermia are still poorly understood. In this present work, we used our model of CA in rabbit to study the role of the PTP in the mechanisms of action of therapeutic hypothermia. Our model first highlighted the important role played by temperature in the severity of post-AC syndrome and the protective effects of hypothermia on heart and brain injuries. Our work also determined that hypothermia inhibited PTP opening by a CypD-dependent mechanism and acted on a pro-survival signaling pathway. We then developed a new CA model using CypD-deficient mice showing that complete inhibition of the CypD-dependent mechanism of PTP opening improved success of CPR and long-term survival of hypothermia-treated animals. Thus, our work contributes to identifying the mitochondrial mechanisms of action of therapeutic hypothermia and ways to improve the prognosis of patients after CA
L’arrêt cardiaque (AC) est un problème de santé publique dont la mortalité reste très élevée malgré les progrès de la réanimation. La majorité des décès à distance de la réanimation cardio-pulmonaire (RCP) initiale est la conséquence du syndrome post‑AC provoqué par les lésions cellulaires d'ischémie-reperfusion (I/R) qui touchent principalement le cœur et le cerveau. L’ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondrial (PTP), en lien avec la cyclophiline D (CypD), est un déterminant majeur des lésions d'I/R. L’hypothermie thérapeutique est le seul traitement adjuvant de la RCP qui a démontré un bénéfice sur la survie des patients en limitant le syndrome post-AC. Ses mécanismes d’action complexes ne sont que partiellement compris. Dans ce travail de thèse, nous avons, dans un premier temps, utilisé notre modèle d'AC chez le lapin pour étudier les mécanismes mitochondriaux de l’hypothermie thérapeutique. Notre modèle a d'abord permis de mettre en évidence le rôle important joué par la température dans la gravité du syndrome post‑AC et les effets protecteurs de l’hypothermie sur le cœur et le cerveau. Notre travail montre également que l'hypothermie inhibe l’ouverture du PTP par un mécanisme dépendant de la CypD et agit sur une voie de signalisation cellulaire. Nous avons, dans un second temps, mis au point un nouveau modèle d'AC chez la souris déficiente en CypD montrant que l'inhibition complète du mécanisme dépendant de la CypD d'ouverture du PTP améliore le succès de la RCP ainsi que le pronostic à long terme des animaux traités par hypothermie thérapeutique. Ainsi, nos travaux contribuent à identifier les mécanismes d'action mitochondriaux de l’hypothermie thérapeutique ainsi que des pistes pour améliorer le pronostic des patients après un AC réanimé
Origine : Version validée par le jury (STAR)