TROUBLES DU RYTHME CARDIAQUE DANS LES MODÈLES

UNIVERSITÉ DE NANTES – UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL
FACULTÉ DE MÉDECINE
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ÉCOLE DOCTORALE CHIMIE – BIOLOGIE
FACULTÉ DES ÉTUDES SUPÉRIEURES
Année 2010
TROUBLES DU RYTHME CARDIAQUE
DANS LES MODÈLES MURINS TRANSGÉNIQUES
THÈSE DE DOCTORAT
Discipline : Sciences de la vie et de la santé
Département de Pharmacologie
Présentée et soutenue publiquement par
Khai LE QUANG
Le 07 octobre 2010, devant le jury ci-dessous
Dr. Stanley NATTEL, Institut de Cardiologie de Montréal
Dr. Flavien CHARPENTIER, Institut du Thorax/INSERM U915
Dr. Eric THORIN, Institut de Cardiologie de Montréal
Dr. Joël NARGEOT, Institut de Génomique Fonctionnelle, INSERM U611
Dr. René CARDINAL – Département de Pharmacologie, Université de Montréal

REMERCIEMENTS
Les travaux présentés dans ce manuscrit ont été réalisés à (1) l'institut du thorax, Unité 915 de
l'Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) de Nantes au sein du
groupe de Rythmologie expérimentale et transgénèse, sous la direction du Dr Flavien
Charpentier, Directeur de Recherche INSERM ; et (2) Centre de recherche de l’Institut de
Cardiologie de Montréal, au sein du Laboratoire de Dr Stanley Nattel, Faculté de Médecine,
Professeur de l’Université de Montréal, Montréal, Québec, Canada.
J’adresse tout particulièrement aux Dr. Flavien Charpentier et Dr. Stanley Nattel mes plus vifs
remerciements pour toute l’aide qu’ils m’ont apportée, leurs conseils précieux, leurs très grandes
disponibilités et pour leurs qualités humaines et scientifiques. Je leur suis également très
reconnaissant pour tout le temps qu’ils ont passé à mes côtés.
Je remercie respectueusement le Dr Eric Thorin, Professeur à la Faculté de Médecine de
l’Université de Montréal, et le Dr Joël Nargeot, Directeur de Recherche à l’INSERM U611,
Professeur de l’Université de Montpellier, d’avoir accepté d’être les rapporteurs de ce manuscrit
et pour le temps qu’ils ont consacré à ce travail.
Je suis reconnaissant envers le Dr René Cardinal, Professeur à l’Université de Montréal, pour sa
participation à mon comité de thèse ainsi qu’au jury de cette thèse, et pour le temps qu’il a
accordé à ce travail.
Je suis également très reconnaissant envers notre regretté Professeur Denis Escande, ancien
Directeur du laboratoire INSERM U533, pour m’avoir initié à la recherche biomédicale à
Nantes, et pour m’avoir aidé et conseillé au cours des années passées au sein de son laboratoire.
J’exprime également toute ma gratitude à Monsieur André Marette, Directeur de Recherche de
l’Équipe de Recherche sur les complications cardiovasculaires du diabète des IRSC à
l’Université Laval, Québec, Canada, pour son accueil et pour son aide lors de la recherche de
mon stage post-doctoral.

Table de matière
Page
Chapitre 1: Introduction
1.1 Rappels d'électrophysiologie cardiaque ....................................................................... 1
1.1.1 Les différentes phases du potentiel d’action ................................................... 1
1.1.2 Les périodes réfractaires ................................................................................ 4
1.1.3 Genèse et conduction de l’influx électrique dans le cœur ............................... 5
1.2 Mécanismes de l'activité automatique 10
1.2.1 Canaux activés par l’hyperpolarisation et modulés par les nucléotides
cycliques (HCN) ....................................................................................................... 11
1.2.2 Les canaux sodiques dépendant du potentiel .................................................. 13
1.2.3 Canaux calciques dépendant du potentiel ...................................................... 15
1.2.4 Les canaux potassiques .................................................................................. 18
1.2.5 Les courants de fond ....................................................................................... 19
1.3 Couplage excitation-contraction du muscle cardiaque ................................................ 20
1.4 Le remodelage cardiaque ............................................................................................... 23
1.4.1 De l’hypertrophie cardiaque à l’insuffisance cardiaque ................................ 23
1.4.2 Remodelage électrophysiologique .................................................................. 27
1.4.2.1 Courants If ................................................................................................... 27
1.4.2.2 Courants dépolarisants ................................................................................ 27
1.4.2.3 Courants repolarisants ................................................................................ 33
1.4.2.4 Jonctions gap ................................................................................................ 34
1.5 Mécanismes des arythmies cardiaques ......................................................................... 38
1.5.1 L’automatisme................................................................................................. 38
1.5.2 Les post-dépolarisations précoces (EADs) ..................................................... 40
1.5.3 Les post-dépolarisations retardées (DADs) ............................................... 43
1.5.4 Les réentrées ......................................................................................... 43
1.5.5 Le rôle de l’hétérogénéité électrique .................................................... 45
1.5.6 Rôle du système nerveux autonome dans les arythmies cardiaques ..... 45
1.6 Tachyarythmie induite par l’ischémie myocardique ..................................................... 48
1.7 Les troubles du rythme dans la dysplasie arythmogène ventriculaire droite ............... 50
1.8 Rappels de physiologie cardiaque chez la souris .......................................................... 55

1.9 Etude électrophysiologique chez la souris .................................................................... 60
1.10 Création de souris génétiquement modifiées ............................................................. 64
1.10.1 Transgénèse additionnelle par micro-injection pronucléaire ............................ 64
1.10.2 Transgénèse ciblée par recombinaison homologue dans
les cellules souches embryonaires (ES) ................................................................................ 65
1.10.3 Transgénèse ciblée conditionnelle ..................................................................... 65
1.11 Contexte et objectif du travail de recherche ................................................................ 67
Chapitre 2: Méthodes
2.1 Modèles animaux ..................................................................................... 72
2.2 Enregistrement d’ECG de surface .......................................................... 73
2.3 Enregistrement et stimulation endocavitaire chez la souris ................... 74
2.4 Injection intracardiaque .................................................................................. 76
2.4.1 Formulation des plasmides .......................................................................... 76
2.4.2 Manipulation des souris ................................................................................ 77
2.4.2.1 Injection des transgènes .................................................................... 77
2.4.2.2 Suivi à long terme ............................................................................. 77
2.4.2.3 Evaluation du gène rapporteur .......................................................... 77
2.4.2.4 Immunohistochimie .......................................................................... 78
2.5 Ablation du faisceau de His par radiofréquence ............................................. 78
2.5.1 Principe de l’ablation par radiofréquence ........................................... 78
2.5.2 Protocole expérimental .......................................................................... 79
2.6 Echocardiographie ..................................................................................... 80
2.7 La mesure de la courbe Pression-volume du ventricule gauche ..................... 81
2.8 Rétro-transcription -PCR et PCR quantitative ................................................. 82
2.9 Isolement des cardiomyocytes ........................................................................... 82
2.10 Analyse électrophysiologique ......................................................................... 83
2.11 Enregistrement du PA et mesure de la vitesse de conduction ....................... 83
2.12 Extraction des protéines .................................................................................. 84
2.13 Western-blot .................................................................................................... 85
2.14 Analyse histologique - quantification de la fibrose ...................................... 86
2.15 Immuno-marquages ........................................................................................ 87

2.16 Analyse statistique ........................................................................................... 88
Chapitre 3: Résultats
I. Remodelage moléculaire précoce et tachycardie ventriculaire spontanée
dans un modèle murin de bloc auriculo-ventriculaire complet ......................... 90
Conclusions et perspectives .................................................................................... 93
II. Création d’un pacemaker biologique cardiaque par transfert de gènes
non-viral chez la souris .......................................................................................... 97
Conclusions et perspectives .................................................................................... 100
III. Le rôle de la sous-unité Cav3.1 (ICaT) dans la régulation du
pacemaker ventriculaire et de la Torsade des Pointes chez la souris ................ 103
Conclusions et perspectives .................................................................................... 112
IV. Le rôle de la sous-unité Cav3.1 (ICaT) dans le remodelage cardiaque
post-infarctus du myocarde (IDM) chez la souris KO-Cav3.1 .......................... 114
Conclusions et perspectives .................................................................................... 117
V. L’absence de la protéine ILK (Integrin Linked Kinase) cause
des arythmies ventriculaires spontanées sévères chez un modèle
de souris KO-ILK non-viral chez la souris .......................................................... 119
Conclusions et perspectives .................................................................................... 128
Références bibliographies ...................................................................... 133