Présentation de thèse Virginie Michel

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1 Les mécanismes de la vulnérabilité à la chaleur : implication des stress systémique et cellulaire
Présentation de thèse Virginie Michel Pôle de neurophysiologie du stress Département des facteurs humains Centre de Recherches du Service de Santé des Armées Monsieur le président, messieurs les membres du jury, je vais vous présenter mes travaux réalisés pour l’obtention du diplôme de Doctorat de l’Université Claude Bernard. Le sujet porte sur l’étude des mécanismes de la vulnérabilité à la chaleur: quelle en est l’implication des stress systémique et cellulaire?

2 Discussion générale PLAN Rappels bibliographiques:
Le coup de chaleur Le stress Le stress systémique Le stress cellulaire Relations stress et chaleur Travail expérimental Objectifs Pré-requis expérimentaux Expérimentation 1 Expérimentation 2 Nous présenterons d’abord les données bibliographiques sur le CC, le stress et les relations entre les 2.Puis, nous exposerons le travail expé avec les objectifs, les pré-requis expérimentaux et les 2 expérimentations principales. Enfin nous terminerons par une synthèse des résultats accompagnée de perspectives dans une discussion générale. Discussion générale Synthèse des résultats et perspectives

3 Rappels bibliographiques

4 Pathologie grave avec une létalité de 10 à 50% Signes cliniques:
Le coup de chaleur (CC) Le coup de chaleur (CC) Pathologie grave avec une létalité de 10 à 50% CC d’exercice vs CC classique Signes cliniques: Hyperthermie et déshydratation Symptômes neurologiques (de la confusion au coma) État de choc cardio-vasculaire Inflammation systémique (forme d’entrée dans le SRIS) Défaillance polyviscérale Séquelles: Lésions du SNC (Syndrome cérébelleux, parkinsonien…) Absence de traitement étiologique Le coup de chaleur est une pathologie grave dont la létalité s’étend de 10 à 50%. Il existe deux types de CC, le CC d’exercice qui touche les sujets jeunes et sains et le CC classique qui touche plus particulièrement les sujets âgés. Il est cliniquement caractérisé par une hyperthermie et une déshydratation, des symptômes neurologiques pouvant aller de la confusion au coma, un état de choc cardio-vasculaire, plus courant chez le sujet âgé un syndrome inflammatoire systémique, faisant du CC une forme d’entrée dans le syndrome de réponse inflammatoire systémique et pouvant déboucher sur une défaillance multiviscérale. Bien que les séquelles soient rares, elles touchent plus particulièrement le SNC, comme le syndrome cérébelleux ou parkinsonien. A l’heure actuelle, aucun traitement étiologique n’existe contre le CC.

5 Mauvaise compréhension de la physiopathologie
Le coup de chaleur (CC) CCE Facteurs de risque : Exercice long et intense Environnement chaud et humide Déficit en sommeil et fatigue Infections virales Tares cardio-vasculaires, respiratoires, métaboliques, neurologiques ou psychiatriques Médicaments (psychotropes, alcool, diurétiques…) Nouveau-nés et personnes âgées Les facteurs de risque du CC sont nombreux, pour le CCE, un individu pratiquant un exercice trop long, trop intense dans un environnement trop chaud et humide, avec un déficit de someil aura plus de chances de faire un CC. Pour le CCC, un sujet âgé présentant des tares cardio-vasculaires, respiratoires et prenant des médicaments sera plus susceptible de faire un CC. Malgré la connaissance de ces nombreux facteurs, les mécanismes physiopathologiques ne sont pas clairement déterminés. CCC Mauvaise compréhension de la physiopathologie

6 Modèle “animal anesthésié” exposé au chaud
Modèle animal de CC Modèle “animal anesthésié” exposé au chaud Mauvaise reproduction de l’évolution de la pathologie humaine Compréhension des mécanismes d’émergence du CC Poly-instrumentation Pour une meilleure comphérension de ces mécanismes, on utilise le modèle animal exposé au chaud. Il en existe 2 types: le modèle anesthésié et le modèle vigile. Le modèle anesthésié ne reproduit pas fidèlement l’évolution de la maladie humaine en raison, notamment, de la perturbation de la thermorégulation par les produits anesthésiants. La poly-instrumentation de l’animal donne cependant accès aux mécanismes physiopathologiques d’émergence du CC. En particulier, les mécanismes menant à l’ischémie cérébrale fonctionnelle ont été proposés.

7 Mécanismes du CC , NO Ces derniers (mécanismes) sont présentés sur ce schéma. Au niveau systémique l’élévation de Tco et la déshydratation conduisent à des altérations cardio-vasculaires menant à l’état de choc. Au niveau central, l’augmentation de la neurotransmission et de l’activité métabolique entraîne l’épuisement des réserves énergétiques et la production de radicaux libres et de NO et de cytokines pro-inflammatoires. Ceci aboutit à des dysfonctions cérébrales, entretenant un cercle vicieux entre altération cardio-vasculaires et altération des centres de contrôle centraux. Au final, l’apparition d’une ischémie cérébrale, de la rupture de la barrière hémato-encéphalique et d’un oedème constituent le CC.

8 mécanismes de dérégulation
Modèle vigile de CC Modèle “animal vigile” Moins d’instrumentation Bonne reproduction de la pathologie humaine Evolution de température corporelle (Tco) Enchaînement des symptômes Tco (°C) 37 39 41 Temps Ta ­ 22°C HR ­ 50% Ta ­ 40°C ascension finale plateau de thermorégulation 43 ascension initiale † dérégulation thermique mécanismes de dérégulation choc cardio-vasculaire coma Le modèle vigile donne moins facilement accès aux mécanismes physiopathologiques du CC en raison d’une moindre instrumentation. Cependant, il permet de reproduire beucoup plus fidèlement l’évolution de la pathologie humaine en termes, notamment, de Tco et d’enchaînement des symptomes. Ainsi, l’évolution de la température corporelle, (Tco) d’un animal vigil exposé à 40°C de Ta se déroule généralement en 3 phases: une première phase d’augmentation rapide de courte durée jusqu’à l’atteinte d’une Tco d’équilibre. Une seconde phase de plateau montrant la mise en place d’une thermorégulation efficace. Elle est de durée variable. Puis une dernière phase d’ascension brutale, témoin de la dérégulation thermique au cours de laquelle apparaissent un état de choc cardio-vasculaire, des signes neurologiques tels qu’un syndrome cérébelleux puis le coma et le décès.

9 L’hétérogénéité du risque de CC
Chez l’animal Wright, 1977 Différences de cinétique d’évolution de Tco à la chaleur qui expliquent l’hétérogénéité du risque stress Faible prédictibilité du CC Chez l’homme Il existe cependant d’autres type d’évolution de la Tco au cours de l’exposition à la même contrainte chaude, qui sont représentés sur les 2 graph du haut. Ces différences expliquent l’hétérogénéité du risque de CC. Ainsi, pour une exposition de 90 min à une Ta de 40°C, certains rats auront déja eu un CC, d’autres approcheront la Tco létale, alors que les plus résistants seront dans la phase de plateau de thermorégulation. Chez l’homme, on observe aussi cette hétérogénéité. En effet, pour un même niveau de contrainte environnemental, un individu développera un CC et pas les autres et il est difficile de prédire lequel fera un CC. Cette hétérogénéité suggère l’implication de facteurs tiers parmis lesquels nous faisons l’hypothèse du stress.

10 Définition du stress Réaction triphasique
Réaction biologique aspécifique d’un organisme confronté à un agent agresseur (stresseur) Réaction triphasique Syndrome général d’adaptation Selye, 1946 Coût biologique Le stress est la réaction biologique aspécifique d’un organisme confronté à un agent agresseur, le stresseur. Hans Selye définit trois phases dans l’évolution de la résistance d’un organisme face à un stresseur. C’est le “syndrome général d’adaptation”. La première phase de courte durée correspond à la réaction d’alarme, caractérisée par une importante mobilisation de l’organisme pour faire face au stresseur. Si l’organisme s’adapte, le niveau de résistance augmente pendant une durée variable. C’est la phase de résistance. Enfin, si l’agression se prolonge, la résistance s’effondre, l’organisme entre dans la phase d’épuisement. Il se trouve alors dans un état de stress dépassé. L’intégration temporelle de cette courbe d’évolution de la résistance représente un coût biologique pour l’organisme. État de stress dépassé

11 L’hypothèse allostasique
Intégration temporelle : l’hypothèse allostasique Charge allostasique : Coût biologique induit par la réponse de l’organisme face à une agression Variabilité inter-individuelle directement liée au coût biologique par unité de temps état physiologique Si réponse efficace lutter à moindre coût, donc durer plus longtemps Maintien d’un bas niveau de Tco Tolérance à la chaleur maintien bonne santé état pathologique mécanismes de transition ? Ce coût biologique entre dans le cadre de l’hypothèse allostasique dans lequel la charge allostasique est définie par le coût biologique induit par la réponse de l’organisme face à une agression. Pour une même agression, le coût biologique par unité de temps peut être plus ou moins élevé, ce qui se traduit par une importante variabilité inter-individuelle. Le devenir de l’organisme est conditionné par la qualité de la réponse. Si celle-ci est efficace, cad que le stress permet de lutter à moindre coût, de durer plus longtemps, l’individu restera en bonne santé. Il sera par exemple tolérant à la chaleur. En revanche, si la réponse est inefficace, cad que le stress ne permet pas de lutter à moindre coût, donc la résistance dure moins longtemps. Un état pathologique peut se développer si le stresseur est trop intense ou prolongé trop longtemps, comme par exemple l’émergence du CC. Cependant, les mécanismes de transitions d’un état physiologique vers un état pathologique restent peu connus. Une meilleure connaissance de ces mécanismes de transition passe par l’étude des médiateurs du stress. Si réponse inefficace lutter à fort coût, donc durer moins longtemps Coup de chaleur apparition maladie

12 Niveaux allostasiques
Le stress : Assurer un fonctionnement hors homéostasie au prix d’une charge allostasique Au niveau de l’organisme Au niveau de la cellule Médiateurs du stress Stress systémique Deux médiateurs Axe sympathique Axe corticotrope Stress cellulaire Heat Shock Proteins (Hsp) Le stress a donc pour but d’assurer un fonctionnement hors homéostasie, mais ceci se fait au prix d’une charge allostasique non seulement au niveau de l’organisme, mais aussi au niveau de la cellule. Les médiateurs du stress systémique sont l’axe sympathique et l’axe corticotrope. Les médiateurs du stress cellulaire sont les heat shock proteins ou Hsp.

13 Axe corticotrope - Chaîne d’amplification - Rôles de la corticostérone
Yehuda, 2002 - Chaîne d’amplification + produit final : corticostérone CRF - Rôles de la corticostérone + mobilisation énergie + anti-inflammatoire + rétrocontrôle inhibiteur axe corticotrope SNC POMC Clivée en ACTH Le stress systémique passe principalement par l’activation de l’axe corticotrope. Lors d’un stress, l’hypothalamus synthétise la corticolibérine ou CRF. Celle-ci est véhiculée jusqu’à l’hypophyse antérieure où elle stimule la synthèse de la pré-opiomélanocortine ou POMC. La POMC est ensuite clivée en hormone adrénocorticotrope (ACTH), qui libérée dans la circulation sanguine périphérique jusqu’aux glandes surrénales, stimule la sécrétion de corticostérone. Cette hormone représente le produit terminal d’une chaîne d’amplification puisque les quantités sont multipliées par un facteur mille à chaque étage de l’axe. La cortico a de nombreux rôles: elle participe à la mobilisation de l’énergie, elle atténue les mécanismes inflammatoires, et elle contribue à éteindre le signal de stress par un rétro-contrôle inhibiteur au niveau de l’axe corticotrope et du SNC. (Ses mécanismes d’action passent)Pour remplir ces rôles , elle agit par l’intermédiaire de récepteurs intracellulaires: les GR, récepteurs aux glucocorticoïdes et les MR, récepteurs aux minéralocorticoïdes. Les MR ont une forte affinité pour la cort et sont donc occupés en condition de base, les GR ont une faible affinité et sont donc occupés seulement en condition de stress. - Mécanismes d’action + 2 récepteurs GR & MR Corticostérone

14 Stimulation hormonale
Heat Shock Proteins Les Heat shock proteins (Hsp) inflammation chaleur radicaux libres métaux lourds Stress psychologique Stimulation hormonale Protéines dénaturées Hsp70 = forme inductible majeure Rôles des Hsp70: Chaperons moléculaires Lors du stress: Survie cellulaire Chaperons protéiques Le stress cellulaire passe par la production de protéines de stress ou heat shock proteins (Hsp). Il existe différentes familles de Hsp se diférenciant par leur taille, leur localisation, leur fonctions et leurs conditions d’expression (constitutives ou inductibles). Il existe de nombeux stimuli d’induction des Hsp parmi lesquels on peut citer la chaleur (le 1er observé), les métaux lourds, les radicaux libres, l’inflammation. Ils ont tous un dénominateur commun qui est de provoquer la dénaturation des protéines.Celles que nous étudions sont les Hsp70 inductibles car elles constituent la forme inductible majeure. Elles sont présentes dans les cellules dans les conditions de base et jouent alors un rôle de chaperons moléculaires. Elle participent à la bonne conformation et au transport des protéines nouvellement synthétisées. Elles reconforment les protéines dénaturées, préviennent l’agrégation des protéines lésées et éliminent celles qui sont dans un état de dégradation irréversible. Dans les conditions de stress, leur production augmente fortement dans un but de survie cellulaire en exerçant ses fonctions de chaperons moléculaire. Cependant, cette forte production implique un coût énergétique pour l’organisme. Santoro, 2000 Coût de synthèse des Hsp

15 Relation stress/chaleur
Relations stress et chaleur Analogie du décours temporel de la Tco à la chaleur et de la résistance de l’organisme face à un stresseur Coup de chaleur : état de stress dépassé, épuisement T re (°C) 37 39 41 Temps ascension finale plateau de thermorégulation 43 initiale † réaction d’alarme phase de résistance d’épuisement Tco (°C) Nous venons donc de rappeler ce qu’était le CC et le stress. L’existence de relations entre ces deux entités est fondée sur l’observation d’une analogie entre le décours temporel de la Tco (en rouge sur la figure) et celui de la résistance à un stresseur (en pointillés noirs). La phase initiale d’augmentation de Tco correspondrait à la réaction d’alarme. La phase de plateau pourrait être assimilée à la phase de résistance, régulée. Puis la phase finale d’augmentation brutale de la Tco pourrait coïncider avec la phase d’épuisement, se terminant par le CC. Dans cette dernière, la charge thermique, trop importante, déborde les capacités de thermorégulation de l’organisme. Le CC correspondrait donc à un état de stress dépassé, d’épuisement.

16 Intolérance à la chaleur
Définition tolérance - Réaction de l’organisme face à la chaleur = = stress agresseur Tolérance à la chaleur Intolérance à la chaleur Une bonne tolérance à la chaleur, comme sur cette courbe d’évolution de Tco triphasique correspondrait donc à un stress adapté à la situation, permettant une survie à faible coût, donc de durer plus longtemps. Une mauvaise tolérance à la chaleur, comme sur ce type d’évolution de la Tco, biphasique, traduirait un stress inadapté générant une charge allastasique élevée, donc un temps de tolérance plus réduit. Wright, 1977

17 Implication médiateurs du stress au chaud
Glucocorticoïdes Sécrétion rapide (10 min) et prolongée à la chaleur Action protectrice surrénalectomie vs Témoin Hsp70 pré-induction vs Témoin Production à la chaleur Ascension rapide des ARNm (35 min) et plus tardive des protéines (4 h) Homme : CC sévère avec anti-corps anti Hsp Lin et al, 2000 Li et al, 2001 Heatshock (45°C) Si la réponse de l’organisme à la chaleur est comparable au stress, alors qu’en est –il de la sécrétion de glucocorticoïdes à la chaleur, principaux effecteurs du stress systémique et de la production de Hsp70, témoins du stress cellulaire? Les glucocorticoïdes augmentent très rapidement, dans les 10 min qui suivent le début d’exposition à la chaleur et se prolonge durant toute la durée du stress. Ils porteraient un effet protecteur dans le CC, comme le montre la chute beaucoup plus précoce du flux sanguin cérébral chez les animaux surrénalectomisés, en rouge, par rapport aux animaux témoins, en bleu. Les protéines Hsp70 auraient aussi un rôle protecteur dans le CC puisqu’une pré-induction d’Hsp en rouge atténue l’hyperthermie. Cependant, chez l’animal naïf, bien que la synthèse d’ARNmessagers des Hsp70 soit rapide (au bout de 35 min d’exposition à la chaleur), la production de protéines apparaît plus tardivement, dans les 4 heures. Il existe donc une période de vulnérabilité intermédiaire entre production d’ARNm et de protéines sans protection effectrice. La présence d’anti-corps anti-Hsp chez les hommes les plus sévèrement atteints de CC est aussi un argument en faveur d’un rôle protecteur. On peut donc suggérer que plus on a des Hsp et plus on sera tolérant.

18 Travail expérimental

19 Questions expérimentales
Objectif de thèse Objectif de thèse Déterminer le lien entre tolérance à la chaleur et stress Questions expérimentales Quel rôle jouent les 2 médiateurs du stress dans la tolérance à la chaleur ? Existe-t-il une interaction entre ces 2 médiateurs ? Quelle relation existe-t-il entre tolérance à la chaleur et qualité du stress ? Au cours des rappels bibliographiques, nous avons donc constaté une hétérogénéité dans la tolérance à la chaleur ainsi qu’une grande variabilité du profil de résistance face à un stresseur. L’objectif qui en découle est d’établir un lien plus précis entre la tolérance à la chaleur et la qualité de stress. Les questions expérimentales qui en découlent sont les suivantes: quel rôle jouent les 2 médiateurs de stress que que la sécrétion de glucocorticoïdes et l’expression d’ARNm Hsp70? Et existe-t-il une interaction entre ces 2 médiateurs? La deuxième question est de déterminer quelle relation il existe entre la tolérance à la chaleur et la qualité du stress dans la variabilité inter-individuelle.

20 Conditions d’exposition
Conditions d’exposition à la chaleur (vigile) 2 modèles expérimentaux, 2 types de contraintes Déplétion pharmacologique en glucocorticoïdes Stress par mesure de Tco par thermocouple Plusieurs groupes à des durées d’exposition croissantes: 0-60 min, Ta=40°C Expérimentation 1: état stressé avec/sans glucocorticoïdes avant exposition Nous tentons de répondre à ces 2 questions au travers de 2 modèles expérimentaux, correspondant à 2 conditions d’exposition à la chaleur de rats vigiles. Dans le premier, on utilise une déplétion pharmacologique des glucocorticoïdes et des durées d’exposition à la chaleur croissantes. Les animaux sont stressés par la mesure de Tco par thermocouple. Les animaux sont ainsi dans un état stressé avec ou sans glucocorticoïdes avant l’exposition à la chaleur. Dans le deuxième, on se place dans des conditions plus “naturelles” où tous les animaux sont exposés aux mêmes conditions de stress chaud (niveau de Ta et durée), en minimisant toute autre contrainte. Le suivi de la Tco se fait par télémétrie méthode non stressante. Ceci dans le but de faire ressortir la variabilité inter-individuelle de la réaction interne. Conditions expérimentales similaires pour tous les animaux: 90 min, Ta=40°C Absence de stress par mesure en télémétrie Hétérogénéité naturelle Expérimentation 2: Variabilité inter-individuelle

21 Critères de jugement d’intolérance
Critère de risque létal : Sévérité hyperthermie, représentée par la charge thermique ou AUC40,4 (aire sous la courbe de Tco au delà de 40,4 de Tco) Si AUC40,4 > 20°C.min risque létal dans les 24 h qui suivent l’exposition à la chaleur (Hubbard et coll, 1977) Critères de l’émergence pathologique : Tco et AUC40,4 élevées Déshydratation (hématocrite, protéines plasmatiques) Altérations métaboliques (lactatémie) Syndrome inflammatoire (ARNm IL-1β, TNF- et IB) Activation cérébrale (gènes précoces, ARNm c-fos) Comportement aberrant (activité motrice spontanée) Ces objectifs imposent de définir clairement les critères de jugement d’un animal intolérant à la chaleur. Le premier est l’évaluation du risque létal, apprécié par la sévérité de l’hyperthermie ou charge thermique ou encore AUC40,4. L’ AUC40,4 est l’aire sous la courbe de Tco au delà de 40,4°C de Tco. Elle est exprimée en °C.min. D’après Hubbard, dans nos conditions expérimentales, si l’ AUC40,4 dépasse les 20°C.min, un risque de mortalité apparaît dans les 24 heures qui suivent l’exposition à la chaleur. L’apparition de signes pathologiques représente aussi un critère d’intolérance. Parmi ces signes, il faut citer: une Tco et charge thermique élevées, une déshydratation (caractérisée par un taux d’hématocrite et une concetration de protéines plasmatiques élevée), des altérations métaboliques (caractérisés par une lactatémie élevée), un syndrome inflammatoire (caractérisé par une élévation de cytokines), une forte activation cérébrale et un comportement aberrant comme une forte activité motrice spontannée.

22 Critères de jugement du niveau de stress
Axe corticotrope Concentrations de glucocorticoïdes et ACTH dans le sang Expression des ARNm dans les structures hypothalamique (CRF) et hypophysaire (POMC) Axe sympathique Variables indirectes : lipolyse stimulée par les récepteurs ß3 Accumulation sérique de glycérol, et triglycérides Stress cellulaire Expression des ARNm Hsp70 dans différentes structures cérébrales Il convient également de définir des critères de jugement du niveau de stress. Au niveau de l’axe corticotrope, cela passe par la concentration de glucocorticoïdes et d’ACTH dans le sang. Et par l’expression des ARNm dans les structures hypothalamique avec le CRF et les IEGs et hypophysaire avec la POMC et les IEGs. L’activation sympathique est évaluée de manière indirecte: les catécho stimulent la lipolyse qui conduit une accumulation sérique de glycérol. Au niveau de l’axe sympathique, l’évaluation de son activation se fait de manière indirecte par les concentrations de triglycérides et glycérol plasmatiques. Enfin, l’évaluation du stress cellulaire est effectué par l’expression des ARNm Hsp70 dans différentes structures cérébrales.

23 Expérimentation 1 Expérimentation 1: Quel rôle jouent les 2 médiateurs du stress dans la tolérance à la chaleur ? V. Michel, A. Peinnequin, A. Alonso, A. Buguet, R. Cespuglio, F. Canini, Effect of glucocorticoid depletion on heat-induced Hsp70, IL-1β and TNF-α gene expression, Brain Research (2007)

24 Hypothèses: Objectifs:
Les animaux les moins tolérants sont ceux ayant le moins d’ARNm Hsp70 Une déplétion de glucocorticoïdes rend les animaux plus vulnérables à la chaleur Objectifs: Évaluer la cinétique d’apparition des ARNm Hsp70 à la chaleur et leur relation avec le risque létal Évaluer l’effet de la déplétion des glucocorticoïdes sur: la tolérance à la chaleur l’expression des ARNm Hsp70

25 Validation des conditions expérimentales:
Pré-expérimentation Validation des conditions expérimentales: Déplétion pharmacologique des glucocorticoïdes par la métyrapone (inhibiteur de la synthèse des glucocorticoïdes) Durée d’exposition à la chaleur Délai de réaction ARNm Hsp70 Principaux résultats: La métyrapone bloque l’augmentation de glucocorticoïdes Induction majeure ARNm Hsp70 avant la 1ère heure d’exposition Absence d’effet de la déplétion de glucocorticoïdes sur la tolérance à la chaleur et l’expression des ARNm Hsp70 Effet hypothermiant de la métyrapone Élimination hypothermie en plaçant les animaux à Ta=29°C En l’absence de données concordantes de la litérature, une pré-expérimentation a été pratiquée afin de valider les conditions expérimentales. Le rôle des glucocorticoïdes est étudié par la réalisation d’une déplétion pharmacologique par la métyrapone, inhibiteur de synthèse des glucocorticoïdes.( la 11b-hydroxylase, qui est l’enzyme de conversion de la 11-désoxycorticostérone en corticostérone). Injection par voie sous-cutanée à la dose de 150 mg.kg-1 avec solubilisation dans du polyéthylène glycol (PEG). Il faut donc tester son efficacité et ses éventuels effets secondaires, pouvant constituer des facteurs confondants. Cette pré-expérimentation vise aussi à valider la durée d’exposition à la chaleur et la réalité de la réaction Hsp70 dans notre modèle.

26 Ta = 29°C pour animaux métyrapone
Protocole Protocole: 2 groupes de traitement : métyrapone (150 mg.kg-1 sc) et vecteur : PEG 7 groupes de conditions Témoins, Témoins injection, exposés au chaud (H0 à H60) Ta = 29°C pour animaux métyrapone Injection sc Habituation de cage Réf expo 15 min expo 30 min expo 45 min expo 60 min Sacrifice H0 7h00 8h00 9h30 10h30 9h00 Thermocouple Sacrifice H15 Sacrifice H30 Sacrifice H45 Sacrifice H60 Sacrifice Témoin injection 9h45 10h00 10h15 10h45 Témoin Le protocole comprend 2 groupes de traitement, l’un traité par la métyrapone et l’autre recevant le solvant polyéthylène glycol (PEG) et 7 groupes de condition. Voici le chronogramme d’une journée d’expérimentation. Elle comprend 7 animaux et se déroule comme suit: un des rats ne reçoit pas de traitement, c’est le rat témoin. 6 rats reçoivent leur injection de traitement (métyrapone ou PEG) à 7h00 puis récupèrent pendant 2 heures. Les 3 animaux traités par la métyrapone sont plaçés à une Ta de 29°C. A 9h00, 1 animal est sacrifié pour avoir un témoin injection. Les 5 animaux restant reçoivent leur thermocouples rectal et cutané. Les températures sont ainsi mesurées de manière continue, tout au long de l’expérimentation. Une période de référence de 30 min est observée. A 9h30, 1 animal est sacrifié (H0) et les 4 restant sont transférés dans la chambre climatique à 40°C. Ces 4 rats restent respectivement 15, 30, 45 et 60 min à la chaleur. Chacun est immédiatement anesthésié et sacrifié à la fin de leur temps d’exposition. Des prélèvements sanguins sont réalisés pour les dosages biochimiques et le cortex frontal est également prélevé pour le dosage des ARNm par RT-PCR semi-quantitative en temps réel.

27 Expression des ARNm Hsp70 selon Tco finale (cortex frontal)
Expression ARNm Hsp70 (1) Expression des ARNm Hsp70 selon Tco finale (cortex frontal) Tco (°C) ARNm Chez les animaux PEG: Expression exponentielle - Pas d’effet de la métyrapone sur l’expression d’Hsp70 La cinétique d’apparition des ARNm Hsp70 est modélisée sur ce graphique. Il représente l’expression des ARNm Hsp70 en fonction des Tco finales pour chaque rat, dans chacun des groupes de durée d’exposition. La cinétique est caractérisée par une courbe exponentielle chez les animaux PEG, en blanc. Aucune différence majeure n’est observée entre les 2 traitements.

28 Groupes de charge thermique
Classification a posteriori selon l’AUC40,4 : Etat clinique : - Déshydratation - Métabolisme - Inflammation AUC °C.min 40,4 Control 35 PEG Metyrapone 30 25 Seuil risque létal 20 15 10 5 Afin d’évaluer la relation avec le risque létal, à la fin de l’expérimentation, les animaux sont redistribués selon leur charge thermique ou AUC40,4. On obtient ainsi 4 groupes d’animaux: le groupe contrôle représente la situation physiologique de base, sans stress, le groupe HL1 comprend les animaux non exposés à la chaleur (groupes injection et H0), le groupe HL2 comprend les animaux ayant eu une hyperthermie modérée, sans risque de mortalité, et le groupe HL3 comprend les animaux ayant eu une hyperthermie sévère, avec risque de mortalité. Dans chacun de ces groupes, l’état clinique est évalué par la déshydratation, le métabolisme et l’inflammation. Control HL1 HL2 HL3 Témoins Injection + H0 H15 + H30 + H45 + H60

29 Expression des ARNm Hsp70 selon le risque létal
Expression ARNm Hsp70 (2) Expression des ARNm Hsp70 selon le risque létal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 AUC 40.4 °C.min Hsp70 (AU) AUC < 20 AUC > 20 ARNm HL2 HL3 Faibles charges thermiques AUC < 20°C.min Corrélation ARNm Hsp70/charge thermique Principal stimulus d’induction Hsp70 : chaleur Sur ce graphique est représenté l’expression des ARNm Hsp70 en fonction de l’AUC40,4 pour chaque animal PEG. En bleu sont représentés les animaux ayant eu une AUC < à 20°C.min, donc sans risque létal et en rouge sont représentés les animaux ayant dépassé les 20°C.min, donc avec risque létal. On s’aperçoit que pour de faibles charges thermiques, une forte corrélation existe entre les ARNm Hsp70 et la charge thermique. Ceci laisse suggérer que le principal stimulus inducteur des Hsp70 est la chaleur. En revanche, pour de fortes charges thermiques, la corrélation entre Hsp70 et charge thermique disparaît. Ceci suggère l’apparition d’autres facteurs impliqués dans l’induction des Hsp70. On a une petite idée de ce que pourrait être ces autres facteurs avec la suite des résultats. Fortes charges thermiques AUC > 20°C.min Absence de corrélation ARNm Hsp70/charge thermique Autres facteurs impliqués dans l’induction Hsp70

30 Etat clinique **  *  + PEG : déshydratation
°°°  + PEG : déshydratation + Métyrapone : déshydratation moindre + PEG déséquilibre métabolique °°°  En effet, les animaux PEG du groupe HL3 présentent une forte déshydratation témoignée par l’augmentation de l’hématocrite et un déséquilibre métabolique suggéré par l’élévation de lactate. Dans ce groupe à risque létal, les animaux métyrapone subissent une moindre déshydratation et un déséquilibre métabolique similaire. Hyperglycémie = hyperosmolarité retient l’eau dans le compartiment vasculaire Aug du métabolisme oxydatif: lactate un peu moins élevé + Métyrapone

31 Inflammation (cortex)
ARNm IL-1 + PEG  °° + Métyrapone + PEG : pas d’effet *  + Métyrapone :  ARNm TNF- Concernant l’inflammation, le groupe à risque létal se démarque encore des autres. Les animaux PEG présentent une augmentation des ARNm IL-1b mais ne présentent pas d’augmentation du TNF. En revanche, les animaux métyrapone ont aussi une forte élévation des 2 cytokines. Il y a donc un effet traitement sur les ARNm de TNF-a.

32 = marqueur de l’agression cellulaire
Hypothèse 1 Hypothèse 1: Réfutée : risque létal expression ARNm Hsp70 élevée Induction ARNm Hsp en relation avec tolérance au chaud = marqueur de l’agression cellulaire Facteurs impliqués dans l’induction des Hsp70: Sans risque létal : chaleur Avec risque létal : chaleur + autres facteurs (déséquilibre métabolique, inflammation) radicaux libres, dénaturation des protéines ? La 1ère hypothèse d’une moindre expression d’Hsp chez les animaux à risque létal est réfutée puisque ces animaux présentent la plus forte expression d’Hsp. Cette induction n’est pas en relation avec la tolérance à la chaleur, mais elle représente plutôt une réactivité des cellules face au stress infligé, un marqueur de l’agression cellulaire. Les facteurs impliqués dans l’induction des Hsp70 seraient donc la chaleur sans risque létal alors qu’en présence d’un risque létal, d’autres agresseurs apparaîtraient liés au déséquilibre métabolique et l’inflammation. Ces facteurs concordent avec une dénaturation des protéines et une augmentation des radicaux libres.

33 Glucocorticoïdes bénéfiques pour le cerveau
Hypothèse 2 Hypothèse 2: Déplétion de glucocorticoïdes pas d’effet sur réponses physiologiques et expression des ARNm Hsp70 Pourrait accroître la vulnérabilité à la chaleur par l’  de l’expression des ARNm TNF-α Glucocorticoïdes bénéfiques pour le cerveau L’hypothèse d’une vulnérabilité plus importante des animaux déplétés en gluco est partie vérifiée. En effet, si la déplétion de gluco n’a pas montré d’effet ni sur les réponses physio, ni sur l’expression des Hsp, elle pourrait en revanche accroître la vulnérabilité… Les glucocorticoïdes seraient donc bénéfiques pour le cerveau en réduisant l’inflammation.

34 Déplétion glucocorticoïdes Vulnérabilité à la chaleur accrue
Perspectives Déplétion glucocorticoïdes Vulnérabilité à la chaleur accrue associée à sous-entend que la réactivité axe corticotrope jouerait un rôle dans la tolérance à la chaleur implique une analyse de cette réactivité sans blocage pharmacologique, ni contrainte, afin de faire ressortir la variabilité inter-individuelle Nous avons constaté qu’une déplétion de glucocorticoïdes était associée à une vulnérabilité accrue à la chaleur. Cette observation sous-entend que la réactivité de l’axe corticotrope pourrait jouer un rôle dans la tolérance à la chaleur. Cependant, pour étudier cette réactivité, il faut se placer dans des conditions naturelles, donc sans intervention pharmacologique ni contrainte, afin de faire ressortir la variabilité inter-individuelle. Afin de mieux cerner les mécanismes impliqués dans la vulnérabilité à la chaleur, les animaux doivent donc être exposés en libre cours à un stress chaud calibré, identique pour tous. en pratique animaux exposés en libre cours sans autre contrainte à 40°C pendant 90 min (exposition identique et calibrée)

35 Quelle relation existe-t-il entre tolérance à la chaleur et stress ?
Expérimentation 2: Quelle relation existe-t-il entre tolérance à la chaleur et stress ? Une partie des résultats de l’expérimentation 2 a été publié dans neuroscience. La question était de savoir quelle relation il existe entre tolérance à la chaleur et la qualité du stress. V. Michel, A. Peinnequin, A. Alonso, A. Buguet, R. Cespuglio, F. Canini, Decreased heat tolerance is associated with hypothalamo-pituitary-adrenocortical axis impairment, Neuroscience (2007)

36 Hypothèse: Objectifs:
L’intolérance à la chaleur est associée à un stress inadéquat en terme d’activation corticotrope Objectifs: Déterminer la relation entre tolérance à la chaleur et l’activation de l’axe corticotrope Chez l’animal naïf en jouant sur la variabilité inter-individuelle Mimer la réalité clinique de l’exposition à la chaleur (rat vigile) Déterminer le tableau clinique d’une intolérance au chaud (Ta=40°C, 90 min) Déterminer les critères prédictifs d’une intolérance à la chaleur Notre hypothèse est que l’intolérance à la chaleur est associée à un stress inadéquat en terme d’activation de l’axe corticotrope. Il en découle 3 objectifs: le premier est de déterminer la relation entre la tolérance à la chaleur et l’activation de l’axe corticotrope chez l’animal naïf en jouant sur la variabilité inter-individuelle pour pouvoir mimer la réalité clinique du risque à la chaleur. Le deuxième objectif vise à dresser le tableau clinique d’intolérance à la chaleur. Enfin, le troisième tente de déterminer les critères permettant de prévoir une intolérance à la chaleur.

37 Télémétrie Mesure télémétrique de Température abdominale (Tabd)
Protocole (1) Télémétrie Mesure télémétrique de Température abdominale (Tabd) Activité motrice spontanée (SA) - En continu tout au long de l’expérimentation - Animaux non contraints Afin de s’extraire de toute contrainte ou biais méthodologiques, le suivi de la température corporelle profonde (température abdominale, Tabd) et de l’activité motrice spontannée, notée SA est réalisée par télémétrie. Ces variables sont mesurées en continu à partir de l’implantation des capteurs jusqu’au sacrifice sans contrainte pour l’animal.Ces 2 variables de Tabd et SA sont utilisées pour étudier la prédictibilité du risque.

38 Classification a posteriori
Protocole (2) Protocole Sacrifice 10 jours 42,4°C 0,1 90 min Intolérant Période de récupération Exposition à 40°C n=14 Classification a posteriori n=68 41,4°C 0,0 n=24 Médian Exposition à 22°C n=80 n=12 40,7°C 0,1 (témoins) Tolérant n=30 selon la Tabd finale* Implantation capteur télémétrique 36,9°C 0,2 Le protocole comprend 68 animaux exposés à une Ta de 40°C pendant 90 min et 12 animaux témoins restant à une Ta de 22°C. A la fin de l’expérimentation, les animaux sont sacrifiés, puis redistribués a posteriori dans 4 groupes à l’aide d’une méthode statistique de classification permettant de minimiser les écarts intra-groupes et de maximiser les écarts inter-groupes. Cette classification est basée sur la Tabd finale, qui représente un bon indice du niveau de tolérance à la chaleur. Nous obtenons ainsi le groupe témoin correspondant à tous les animaux restés à 22°C de Ta. Le groupe de tolérant, qui correspond aux animaux présentant les plus faibles valeurs de Tabd finale. Le groupe médian, qui comprend les animaux présentant des valeurs intermédiaires de Tabd finale. Et le groupe d’intolérants, qui comprend les animaux avec les valeurs les plus élevées de Tabd finale. Témoin n=12 * Analyse en k-mean permettant de minimiser les écarts intra-groupes et de maximiser les écarts inter-groupes

39 Etat d’activation de l’axe corticotrope
Protocole (2) Etat clinique Etat d’activation de l’axe corticotrope Etat d’activation et d’agression cellulaire Dans chacun de ces groupes formés a posteriori, l’état clinique des animaux est étudié par le niveau d’hydratation et le métabolisme. L’état de stress sympathique est étudié indirectement par les concentrations de triglycérides et glycérol plasmatiques. L’activation de l’axe corticotrope est analysé par la concentration de corticostérone et d’ACTH plasmatiques et par les ARNm POMC hypophysaire et les ARN CRF hypothalamiques. Puis les mécanismes sous-jacents des ces deux aspects sont analysés par les niveaux d’activation cellulaire (ARNm IEGs: c-fos, c-jun et EGR1), la réponse de choc thermique avec les ARNm Hsp70, qui sont maintenant considérés comme un marqueur d’agression cellulaire, la signalisation calcique intra-cellulaire avec les ARNm MCIP1; et enfin, la réponse inflammatoire avec les ARNm IL-1b, TNF-a et IkBa. Etat inflammatoire

40 Etat clinique Déshydratation Déséquilibre métabolique État clinique
Protéinémie Hématocrite *** +++ *** +++ Déséquilibre métabolique Lactatémie Glycémie ** *** +++ En ce qui concerne l’état clinique des animaux, les animaux intolérants présentent une forte déshydratation comme en témoingnent les augmentations de protéines et d’hématocrite.Ils présentent également un déséquilibre métabolique, sugéré par la forte augmentation de lactate et dans une moindre mesure du glucose. Origine centrale du lactate? Origine: redistribution du flux vasculaire avec ischémie hépato-splanchnique hypoxie tissus anaérobie pyruvate n’est plus utilisé par le cycle de Krebs d’où accumulation de lactate?

41 Lipolyse Statut de stress (1) Glycérolémie Triglycéridémie * ***
+++ Une lipolyse est aussi observée chez les animaux intolérants étant donné que le glycérol augmente et que les triglycérides diminuent. Ceci suggère un forte mobilisation énergétique et une forte activationsympathique.

42 Axe corticotrope § Statut de stress (2)
Corticostéronémie ACTH plasmatique *** +++ *** Les niveaux de corticostérone et d’ACTH sont élevés chez les animaux tolérants, alors que cette élévation est plus réduite chez les plus vulnérables. Etant donné le maintien du rapport ACTH/cort, on peut exclure une déficience au niveau des glandes surrénales. Le problème se situe donc en amont mais à quel niveau ? Les résultats de dosages des ARNm POMC dans l’hypophyse et de CRF dans l’hypothalamus ne permettent pas de mettre en évidence un déficit majeur à un niveau donné de l’axe corticotrope. En effet, si une légère augmentation des ARNm POMC est observée à la chaleur, aucune variation d’expression de CRF n’est détectée. La faiblesse de cet effet de la chaleur et du niveau de tolérance peut être due à des biais méthodologiques comme des problèmes de détection, la présence de pools pré-existants, le décours temporel d’expression des ARNm , non concordants avec nos temps de prélèvement? surtout pour le CRF. On peut alors se demander si cette faible mobilisation centrale de l’axe corticotrope est associée à une faible d’activation cellulaire hypothalamique?

43 Activation et agression
État d’activation et d’agression de l’hypothalamus *** +++ ** *** +++ ** Les cellules hypophysaires et hypothalamiques Rendement fonctionnel faible (POMC et CRF) Contrainte métabolique L’agression thermique Forte activation (c-fos) Production de défense (Hsp70) Vraisemblablement non puisque les ARNm c-fos augmentent fortement chez les intol. Il existe donc un contraste saisissant entre l’importance de l’activation cellulaire et la faible variation de POMC et de CRF. Ceci peur être expliqué par la forte augmentation des ARNm Hsp70, qui sont considérés d’après la première expé, comme des marqueurs de l’agression cellulaire. Ainsi, les cellules hypophysaires et hypothalamiques présentent un rendement fonctionnel faible en raison d’une forte contrainte métabolique induite par l’agression thermique, la forte activation cellulaire et la forte production des protéines de défense que sont les Hsp70. Cette forte induction des Hsp70 chez les animaux intol suggèrent d’après les conclusions de la manip 1 l’implication d’autres fatceurs inducteurs comme l’inflammation.

44 activation transcription cytokines pro-inflammatoires
Inflammation (1) Etat inflammatoire de l’hypothalamus +++ *** ** +++ *** TNF- * *** +++ IL-1ß activation transcription cytokines pro-inflammatoires En effet, les ARNmIL-1b augmentent fortement chez les animaux intol . Il y a donc une activation des processus inflammatoires locaux particulièrement importante chez les intolérants. Les ARN TNF-a augmentent aussi chez les animaux intolérants mais non par rapport aux témoins. On retrouve donc des résultats similaires à ceux de la manip 1, le TNF serait donc un marqueur inflammatoire plus tardif que l’IL-1b. L’Ikb est une protéine inhibitrice du facteur de transcription NF-kB, en le maintenant sous forme inactive dans le cytoplasme. Ainsi, NF-kB ne peut donc pas exercer son rôle d’activateur de la réponse inflammatoire. Il n’est donc pas surprenant d’observer un profil d’expression des ARN Ikb en miroir de celui des cytokines; ils augmentent fortement chez les Tol et de manière beaucoup plus réduite chez les intolérants. Ce profil d’expression des marqueurs inflammatoires peut être relié aux glucocorticoïdes. NF-B IB

45 activation transcription cytokines pro-inflammatoires
Inflammation (2) - Hypothèses mécaniciste: Les glucocorticoïdes sont responsables de l’inhibition du TNF- et de l’activation d’IB  effet inhibiteur des gluco sur inflammation, ARNm IL-1β et TNF- (Barnes, 1998 et 2006)  rôle protecteur  effet activateur des gluco sur l’expression des ARNm IB (Scheinman et coll, 1995)  rôle protecteur glucocorticoïdes activation transcription Nous émettons l’hypothèse que les gluco sont responsables de l’inhibition du TNF-a et de l’activation de l’Ikb. En effet, ils ont un effet activateur sur l’expression des ARNm IkBa (ref) et un effet inhibiteur sur l’expression des ARNm IL-1b et TNF-a (ref), ce qui lui confère dans les deux cas un rôle protecteur face à l’inflammation. activation transcription cytokines pro-inflammatoires TNF-, IL-1… NF-B IB

46 † Charge allostasique Intolérant Médian Tolérant Tol : charge faible
Conclusion T re (°C) 37 39 41 Temps ascension finale plateau de thermorégulation 43 initiale † réaction d’alarme phase de résistance d’épuisement Tco (°C) Intolérant État de stress dépassé Médian Tolérant Ainsi, si on replace nos groupes de tolérance sur les graph d’evol Tco et de résistance, les Tol se situent en début de phase de résistance avec une faible charge allostasique, les médians se situent probablement en fin de phase de résistance et les intol en début de phase d’épuisement avec une charge allostasique élevée. Les animaux intol sont donc en état de stress déassé. Charge allostasique Tol : charge faible Intol : charge élevée

47 Prédictibilité physiologique du risque
*** * On peut se demander si les animaux intolérants peuvent être détectés de manière plus précoce. Pour cela, on a utilisé les variables de Tabd et de SA enregistrées en continu de l’implantation des capteurs jusqu’au sacrifice. Avant l’exposition à la chaleur, en condition de base, on ne trouve aucune différence de Tabd entre les groupes. En revanche, dès les premières min d’exposition, tous les groupes exposés au chaud présentent une élévation de la Tabd, attribuable à une hyperthermie de stress. Ensuite, la Tabd diverge entre les groupes dès 15 min avec un parallélisme surprenant des courbes. Ainsi, les animaux intolérants présentent une élévation de la Tabd plus rapide de manière précoce certes, mais qui n’est pas attribuable à une hyperthermie de stress plus importante. CC effort : température d’exercice

48 Prédictibilité comportementale du risque
*** * Tout comme la Tabd, l’activité motrice n’est pas différente entre les groupes de tolérance, ce qui suggère qu’aucune susceptibilité n’est détectable à l’etat de base. En revanche, au cours de l’exposition à la chaleur, l’activité locomotrice diverge dès les 30 premières minutes. Les animaux intolérants ont une forte activité locomotrice jusqu’à 60 min d’exposition, suivie d’une chute dans la seconde moitié de l’exposition. Les animaux médians se trouvent à un niveau d’activité intermédiaire, relativement stable et les animaux tolérants présentent l’activation motrice la plus faible, stable toute au long de l’exposition. Ainsi, la Tabd et le comportement constituent des facteurs de prédictibilité synchronique il est possible de détecter les intolérants, mais seulement de manière synchronique au stresseur et non à létat de base. Facteurs de prédictibilité synchroniques : - Physiologie - Comportement

49 Discussion générale et perspectives

50 Forte cohérence des 2 modèles expérimentaux
Expérimentation 1 Expérimentation 2 modulation pharmacologique versus variabilité inter-individuelle animaux pré-stressés animaux paisibles durées d’exposition croissantes utilisation variabilité inter-individuelle HL3 Intolérant  déshydratation  lactatémie élevée  activation inflammatoire cérébrale (ARNm IL-1β)  forte agression cellulaire (ARNm Hsp70) Lorsque l’on fait la synthèse des résultats apportés par les 2 expérimentations, on constate une forte cohérence malgré les 2 modèles expérimentaux différents. Ainsi les groupes HL3 et intolérants, bien qu’ils ne soient pas entièrement équivalents, présentent des caractéristiques communes, qui sont résumées dans ce tableau. Tableau clinique cohérent de l’intolérance à la chaleur

51 ø ø ø ø tolérance vs intolérance Déshydratation Métabolisme
Tableaux cliniques tolérance vs intolérance Déshydratation + +++ niveau systémique Métabolisme faible activation déséquilibre ø ø Inflammation Activation cellulaire + +++ Induction ARNm Hsp70 + +++ niveau cérébral Corrélation Hsp70/charge thermique ø +++ Ces caractéristiques sont résumées dans ce tableau. Au niveau systémique, l’intolérance à la chaleur est caractérisée par une forte déshydratation et un déséquilibre métabolique, mais l’inflammation systémique n’est pas encore déclarée. Au niveau cérébral, l’intolérance à la chaleur se manifeste par une forte activation cellulaire, une forte induction des ARNm Hsp70 qui n’est plus en relation avec le niveau de charge thermique, l’activation des processus inflammatoire et l’absence d’activation suffisante de processus anti-inflammatoires. Compte-tenu de l’absence de cytokines pro-inflammatoires dans le sang, celles-ci n’ayant pas le temps d’être synthétisées, nous apportons une preuve d’activation des processus inflammatoires locaux au niveau du tissu cérébral. Enfin, le stress est caractérisé par une hyperactivation sympathique et une moindre activation corticotrope, ce qui génère un déséquilibre entre les 2 axes. ø Inflammation ++ Processus anti-inflammatoires +++ + Axe sympathique + +++ stress Axe corticotrope +++ ++

52 Tolérance vs vulnérabilité
Quels sont les facteurs de vulnérabilité ? Facteurs vasculaires Stabilité cardiovasculaire (systémique) : polymorphisme de l’ACE Couplage métabolisme – fonction nerveuse (cérébral) : NOS eNOS et nNOS (protecteur) et iNOS (délétère) Facteurs liés au stress Charge allostasique préalable Inefficacité du stress Réactivité excessive au stresseur Ce tableau d’intolérance ne nous renseigne pas sur les mécanismes conduisant à l’intolérance. On peut alors se demander quels sont les facteurs de vulnérabilité? L’apparition d’une ischémie cérébrale dans le CC sugère l’implication de facteurs vasculaires. Au niveau périphérique, par ex un polymorphysme DD de l’enzyme de conversion de l’angiotensine réduit la tolérance à l’exercice en ambiance chaude. Au niveau cérébral, une altération du couplage métabolisme-fonction nerveuse peut aussi être un facteur de vulnérabilité. En effet le blocage de la NOS endo s’avère délétère dans le CC alors que le blocage de la NOS inductibles s’avère protectrice. D’autres facteurs liés au stress peuvent aussi être impliqués comme une charge allostasique élevée, une inefficacité du stress et une réactivité excessive au stresseur. moins endurant et risque cardio-vasc plus élevé (Heled et coll, 2004)

53 Excès de charge allostasique
Facteurs de risque épidémiologiques : Pré-contrainte Déficit en sommeil, motivation Infection rhyno-pharyngée Synchronique Exercice long et intense Environnement chaud et humide Vulnérabilité de l’organisme Tares cardio-vasculaires, respiratoires, métaboliques, neurologiques Prise de psychotropes, diurétiques, alcool Concernant l’excès de charge allostasique, il est relié à la présence de facteurs de risque épidémiologiques.On sait qu’un déficit en sommeil est lié au stress, qu’une infection rhyno-pharyngée est aussi lié à l’immuno-suppression du stress. De manière synchronique un exercice trop long intense pratiqué dans un environnement trop chaud et humide aggrave la charge allostasique. Un sujet déjà stressé est donc un sujet à risque. Un sujet déjà stressé est un sujet “à risque”

54 Inefficacité du stress
Défaut d’inhibition cérébrale par les glucocorticoïdes Insuffisance de sécrétion sous contrainte Déficit en glucocorticoïdes = facteur de risque de PTSD Sepsis : risque de PTSD lié aux cortisol sérique (Schelling, 2001) Défaut de transduction du signal inhibiteur Polymorphisme du gène codant pour le récepteur GR Récepteurs GR KO : animaux anxieux Un défaut d’inhibition cérébrale par les gluco se traduit par une inefficacité du stress. Il peut être du à une insuffisance de sécrétion sous contrainte. On sait qu’un déficit de gluco représente déjà un facteur de risque des névroses post-traumatiques. Il peut aussi être du à un défaut de transduction du signal inhibiteur en raison par ex d’un polymorphisme du gène codant pour le récepteur GR. Les animaux KO en GR sont effectivement plus anxieux. On peut alors proposer un traitement précoce par une supplémentation en gluco. Traitement précoce : supplémentation en glucocorticoïdes ?

55 Perspectives de recherches (1)
Perspective de recherches Valider le traitement précoce par les glucocorticoïdes Existence de lésions cérébrales Séquelles comportementales du CC Hyperréactivité face à l’environnement Afin de valider l’efficacité de ce traitement, on peut s’appuyer sur l’évaluation des lésions cérébrales et des séquelles comportementales du CC. On constate en effet que les animaux ayant été exposés à la chaleur présentent une hyperactivité 5 jours après

56 Réactivité au stresseur
Réactivité excessive Réactivité au stresseur Rôle de la 5-HT dans la réactivité psychophysiologique Déficit en 5-HT induit Traitement PCPA Dégradation de la tolérance au chaud Animaux KO ou antagonistes 5-HT Anxiété, agressivité… Interaction entre glucocorticoïdes et 5-HT Augmentation glucocorticoïdes favorise la neurotransmission 5-HT par levée de rétro-inhibition (Haller, 2005) Enfin, une réactivité excessive au stresseur peut ausssi constituer un facteur de vulnérabilité. La sérotonine pourrait être impliquée dans cette réactivité car elle joue un rôle important dans les désordres psychopathologiques . De faite, un déficit en séritonine entraîne une dégradation de la tolérance à la chaleur, mais également une anxiété, une agressivité et une hyperactivité motrice. De plus, les glucocorticoïdes sont en interaction avec la sérotonine. Il favorise en effet la neurotransmission 5-HT par une levée de la rétro-inhibition Traitement précoce : synergie 5-HT glucocorticoïdes ?

57 Perspectives de recherches (2)
Perspective de recherches Unir la réactivité aux stresseurs psycho et physique Recherche de marqueurs de risque face à la pathologie Tests comportementaux ? Recherche de marqueurs communs de pathologie PTSD, dépression, intolérance à la chaleur En perspectives de recherches, et étant donnée la litérature existante sur les désordres psychopathologiques, il serait intéressant de savoir si une analogie est possible entre stresseurs psychologiques et physiques. Pour cela, il faut rechercher des marqueurs de risque face à la pathologie et vérifier s’ils sont communs aux 2 types de stresseurs. L’enjeu est de savoir si un individu intolérant à la chaleur est aussi plus vulnérable face à la dépression ou aux névroses post-traumatique? Si cette hypothèse est vérifiée, alors on peut supposer que les mécanismes sous-jacents des stress psychologiques et physiques sont similaires. Snyder, 2002

58 Merci de votre attention
Remerciements Frédéric Canini, Nadine Fidier, Renaud Maury, Céline Chevrier, Jean-Baptiste Drouet André Peinnequin, Catherine Mouret Antonia Alonso, Josiane Denis, Valérie Leroux et Lucie Vachez-Collomb Raymond Cespuglio, Alain Buguet Merci de votre attention