Quand le cœur dépasse ses limites
Publié par Adrien le 25/07/2018 à 00:00
Source: CNRS-INSB
Après une course d'endurance extrême, le cœur peut présenter une dysfonction qui perdure et dont les mécanismes cellulaires demeurent inconnus. Les équipes d'Olivier Cazorla au laboratoire de Physiologie et médecine expérimentale du cœur et des muscles et de Cyril Reboul au Laboratoire de Pharm-écologie cardiovasculaire, identifient les mécanismes qui affectent la contractilité cardiaque en fonction de la durée de l'exercice. Cette étude, publiée le 01 Mai 2018 dans la revue International Journal of Cardiology, décrit des interactions entre les signalisations redox et adrénergiques à l'origine de désordres fonctionnels de la machinerie contractile cardiaque pouvant contribuer à différentes pathologies cardiaques.


Figure: Durant un exercice physique, différentes voies de signalisation sont activées pour augmenter la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) de contraction du cœur. Dans la cellule musculaire cardiaque (myocyte) qui compose le cœur, la machinerie contractile est une cible préférentielle. En fonction de l'intensité/durée de l'exercice, le stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des...) oxydant généré induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer...) la S-glutathionylation de la cMyBP-C (annotée en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) -GS). Cette modification interfère avec les phosphorylations dépendantes du système adrénergique (annotées en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une...) -P). Durant un exercice "modéré", il y a plus de phosphorylations dans le sarcomère ce qui est bénéfique pour la fonction cardiaque in vivo (In vivo (en latin : « au sein du vivant ») est une expression latine qualifiant des recherches ou des examens pratiqués sur un...) (partie gauche). Un exercice prolongé épuisant augmente la S-glutathionylation de la cMyBP-C et diminue les phosphorylations du sarcomère ce qui induit des troubles transitoires de la relaxation et donc des capacités de remplissage du cœur entre chaque contraction.
© Olivier Cazorla et Cyril Reboul

La popularité des courses d'extrême endurance (L'endurance est la capacité de maintenir dans le temps un certain niveau d'intensité exigée.) comme les trails, triathlons et marathons augmente mondialement depuis 30 ans, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) comme l'âge moyen des participants. Réaliser un exercice intense de type marathon est devenu un challenge personnel pour beaucoup d'individus, même pour "le sportif du dimanche". Cette pratique s'est même durcie avec l'apparition des "ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un...)" où les efforts intenses dépassent les 10 heures (L'heure est une unité de mesure  :) d'affilées. Pour autant, cette pratique sportive ne fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) d'aucune recommandation (Les industries ne fonctionnent pas correctement sans normes garantissant l'interopérabilité, des organismes crées pour, promulguent des...) médicale particulière.

Pourtant, au cours des 10 dernières années, il a été montré que ce type d'épreuves physiques extrêmes était à l'origine de troubles transitoires de la fonction cardiaque, aujourd'hui connu sous le nom de fatigue cardiaque. Bien que ce phénomène soit rapporté dans un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'études cliniques sur le terrain ou en laboratoire, à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents n'ont jamais été clairement identifiés.

Les chercheurs ont exploré les mécanismes sous-tendant cette fatigue cardiaque sur un modèle de rat (Le mot « rat » désigne en français, dans le langage vernaculaire certains mammifères rongeurs, le plus souvent du genre Rattus ou...) coureur en se concentrant sur le rôle de la signalisation médiée par le système adrénergique et la signalisation médiée par le stress oxydant, toutes deux très largement sollicitées au cours de l'exercice physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...). Différents systèmes expérimentaux complémentaires ont été mis en œuvre in vivo, ex vivo (cœur isolé) et in vitro (cellule isolée), couplés à une approche pharmacologique.

La fonction cardiaque explorée in vivo par échocardiographie est plutôt améliorée par une course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) modérée d'une demi-heure. Si la course se prolonge plusieurs heures des dysfonctions des capacités de remplissage du cœur (fonction diastolique) sans atteinte majeure de la fonction de contraction sont observées comme chez l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme »....). Cette dysfonction persiste sur cœur isolé, suggérant des altérations de l'organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce...) indépendantes de facteurs circulants. L'étude du couplage excitation-contraction à l'échelle cellulaire montre que les protéines de la machinerie contractile (sarcomère) sont préférentiellement affectées.

Il est aujourd'hui connu que la réponse du cœur à l'exercice est associée à la fois à un stress adrénergique et à un stress oxydant. A l'étage des protéines contractiles des myocytes cardiaques, un exercice modéré engendre à la fois l'activation (Activation peut faire référence à :) d'une signalisation adrénergique, caractérisée par la phosphorylation de certaines protéines régulatrices cibles et une signalisation dite redox qui conduit à la s-glutathionylation d'une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques....) clé dans la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de la fonction sarcomérique, la Myosin Binding protein-C (MyBP-C). Lorsque l'exercice est intense et prolongé, la s-glutathionylation de la MyBP-C empêche la signalisation dépendante du stress adrénergique d'impacter ses cibles au niveau de la machinerie contractile cellulaire. Ces modifications au niveau du sarcomère sont directement corrélées aux modifications contractiles de la cellule cardiaque et du cœur entier.

Les chercheurs montrent que l'on peut prévenir ces altérations fonctionnelles du cœur avec une supplémentation (La supplémentation est le fait d'utiliser un supplément (ou complément alimentaire) pour pallier une carence. Elle peut avoir un intérêt prophylactique ou thérapeutique. Il existe...) des animaux avant la course avec un antioxydant à large spectre, la N-acetylcystéine. Cela permet d'augmenter, avant l'épreuve physique intense, les stocks de glutathion réduit, de normaliser le niveau de s-glutathionylation de la MyBP-C. Cette stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) permet finalement de préserver la voie de signalisation adrénergique sur les myofilaments et de normaliser la fonction cardiaque.

Ces résultats mettent en évidence des mécanismes cellulaires et moléculaires à l'origine de la fatigue cardiaque observée chez l'Homme après une épreuve physique de longue durée.
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