Physiologie cardiovasculaire expérimentale ex vivo et in vivo --- Cardiopathies métaboliques Insuffisance cardiaque post-infarctus PRETA-TIMC Equipe Cœur & Nutrition UMR5525 - IFRT130

Modèles ex vivo I.Cœur isolé perfusé Perfusion à pression ou débit constant Rythme spontané ou imposé Etudes pharmacologiques Ischémie globale ou régionale, totale ou partielle Reperfusion post-ischémique Suivi fonctionnel: - ballonnet intraventriculaire - ECG

Modèles ex vivo I.Cœur isolé perfusé Ballonnet Intraventriculaire Capteur de pression Emplacement de la ligature Necrose

Modèles ex vivo I.Cœur isolé perfusé Perfusion à pression ou débit constant Rythme spontané ou imposé Etudes pharmacologiques Ischémie globale ou régionale, totale ou partielle Reperfusion post-ischémique Suivi fonctionnel: - ballonnet intraventriculaire - ECG Acquisition PowerLab 2/20 Chart 5

Ex: Mesure de la taille de l’infarctus par coloration histoenzymologique (TTC) Groupe Controle Groupe traité Zone infarcie (blanc) Scan des coupes Analyse planimétrique (Image J) Infarctus (% zone à risque) Controle Traité

Modèles ex vivo II.Préparations vasculaires Anneau Tampon thermostaté et oxygéné Capteur de tension Aorte Thoraxique Anneaux (2mm) Powerlab 4/20 (Chart)

Modèles ex vivo II.Préparations vasculaires - Etudes pharmacologiques - Evaluation de la dysfonction endothéliale Banc à anneaux Radnoti Système 4 cuves couplé à un Powerlab 4/20 (Chart 5)

I-Modèles nutritionnels (rats) Modèles in vivo I-Modèles nutritionnels (rats) Contrôle de l’apport alimentaire en oligoéléments (Se) Contrôle de l’apport en flavonoïdes (FLORA) Insulinorésistance : Fructose (33 ou 66%) Insulinorésistance + dyslipidémie : RD1 Dyslipidémie sévère : P407 HTA (+ insulinorésistance) : rats Dahl / salt FLORA = programme Européen Collaborations avec la société Physiogenex (Toulouse)

Ex: Contrôle de l’apport en flavonoïdes (FLORA)

II-Modèles chirurgicaux Modèles in vivo II-Modèles chirurgicaux Ischémie régionale permanente/temporaire cardiaque Etude du phénomène d’ischémie Etude du syndrome de reperfusion Etude de l’insuffisance cardiaque post-infarctus Cathétérisme artériel ou veineux (+/- tunnelisation) Infusions/prélèvements Mesures de pression Cathétérisme intraventriculaire gauche - Cathéter de PTFE - Microsonde Millar

De l’ischémie myocardique à l’insuffisance cardiaque post-infarctus Phase aiguë Phase Précoce Phase compensée Insuffisance cardiaque 1-2 jours 1-2 semaines Mois - années Mois - années 100% Fonction d’éjection 0% Limite de compensation par la dilatation (Starling) Remodelage cardiaque J8 S8 H24 S11 Modèle animal : Infarctus reperfusé chez le rat

Ischémie régionale temporaire Animaux: Rats males Wistar (280-300g p.c.) Induction et analgésie: Kétamine/Xylazine Anesthésie: Isoflurane

Ischémie régionale temporaire Intubation trachéale

Protocole chirurgical Ventilation: Isoflurane (0,5%), O2 (20%), air (79,5%) Ischémie myocardique: ligature temporaire (60 min) de l’artère coronaire gauche

Investigations fonctionnelles I-Mesures invasives (sous anesthésie préterminale) Pression artérielle Pression intraventriculaire gauche ECG (D2) Les mesures sont réalisées à l’état basal et au cours d’une surcharge de volume par infusion iv (fémorale) de Ringer lactate (37°C) pendant 1 min (17mL/min/kg) Acquisition sur PowerLab 4/20 Chart 5

Investigations fonctionnelles II-Mesures non-invasives (sous anesthésie fixe) Fonction et géométrie cardiaques par échocardiographie - Mode 2D - Mode TM Fonction diastolique - Doppler pulsé (4 ou 5 cavités) Sonos 5500 Sonde 13,5 MHz

Variations de brillance à un instant donné Echocardiographie Mode 2D Variations de brillance à un instant donné

Coupe histologique colorée au Rouge Sirius Contrôle non ischémique Echocardiographie 2D Coupe petit axe VD VG VG VD Coupe histologique colorée au Rouge Sirius Contrôle non ischémique

Echocardiographie 2D Coupe petit axe VD VG VG VD Coupe histologique colorée au Rouge Sirius Infarctus: 4 semaines post-opératoire

Echocardiographie Mode TM Variations de la position et de la brillance des échos en fonction du temps

Coupes histologiques colorées au Rouge Sirius Echocardiographie TM J0 S11 Paroi Ant ESD EDD ESD EDD Cavité VG Paroi Post Time (Philips probe 12.5MHz) PAnt PAnt EDD= End diastolic diameter ESD= End systolic diameter LVFS= Left ventricular fractional shortening LVFS = 100 x (EDD - ESD) / EDD Cavité Cavité PPost PPost Coupes histologiques colorées au Rouge Sirius

Evolution de la fraction de raccourcissement du ventricule gauche après infarctus expérimental 50 40 30 LVFS (%) Ischémie 20 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Semaines

Echo-Doppler 5 cavités Vue apicale 5 cavités Flux OG-VG VG VD OD OG Flux VG-Aorte Ao Vue apicale 5 cavités

Etude de la fonction diastolique en Doppler Animal pathologique (insulino-résistance + dyslipidémie) Animal Contrôle Onde A Onde E Onde A Onde E A << E  Fonction diastolique « normale » A ~ E  Dysfonction diastolique

Investigations post-mortem Compliance passive du VG Euthanasie KCl (arrêt en diastole) Cœur isolé Canule ventriculaire gauche Perfusion de NaCl 0,9% (0,68mL/min) jusqu’à 30mmHg Mesure de la pression intracavitaire par une sonde Statham connectée à un PowerLab 2/20 (Chart 5)

Courbes pression/volume et constantes de rigidité 40 30 Left ventricular pressure (mmHg) 20 10 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Left ventricular volume (ml) K1: de 0 à 2,5mmHg K2: de 2,5 à 10mmHg K3: de 15 à 30mmHg J7 Contrôle Infarctus S11