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Le terme remodelage cardiaque a été utilisé pour décrire les changements dans la structure ou la fonction du cœur causés par divers facteurs de stress depuis que le terme a été inventé pour la première fois par Hochman et Bulkley dans le modèle de l’infarctus du myocarde (IM) au début des années 1980 1,2. Les cœurs remodelés peuvent présenter un dysfonctionnement systolique ou diastolique, des arythmies, une hypertrophie de la paroi ventriculaire, des cicatrices, des anomalies vasculaires, une fibrose, la mort des myocytes, une inflammation, des troubles métaboliques et des changements cellulaires et moléculaires3. La conséquence de ce remodelage cardiaque est souvent l’insuffisance cardiaque. Les modèles animaux sont des outils essentiels pour identifier les mécanismes de la maladie et explorer des stratégies d’intervention pour atténuer et inverser le remodelage cardiaque. L’objectif de cette collection de méthodes est d’introduire des approches innovantes pour développer des modèles de remodelage cardiaque chez la souris ou le mini-porc. L’inclusion de différents animaux permet de faire passer la recherche des études fondamentales et exploratoires utilisant des rongeurs au modèle préclinique des porcs. Les stratégies utilisées par les auteurs comprennent l’infarctus du myocarde ventriculaire droit induit par la ligature de l’artère coronaire droite chez la souris4, les arythmies cardiaques programmées induites par stimulation électrique chez la souris5, la maladie de la greffe veineuse induite par le pontage aortocoronarien (PAC) chez le porc6, la surcharge du volume cardiaque due à la régurgitation aortique chez la souris7, l’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection préservée (ICFEp) induite par la constriction aortique descendante chez le porc8, une perfusion combinée d’angiotensine II et une dénervation rénale pour contrôler la pression artérielle chez la souris9, et des mutations dans un gène homologue humain, le gène de la chaîne lourde de la myosine cardiaque 7 (MYH7), dans le cœur de souris10. De plus, les auteurs fournissent des protocoles détaillés pour évaluer le remodelage cardiaque à l’aide du suivi des caractéristiques de résonance magnétique cardiaque (CMR-FT) chez les patients11, de l’échocardiographie chez la souris et le porc 4,7,8,10, des enregistrements électrophysiologiques chez la souris 5, des mesures hémodynamiques chez la souris 4,7, de l’histologie du cœur de souris ou de porc 4,6, 7,8,9,10 et les biomarqueurs 6,8,9.
L’infarctus du myocarde est la cause la plus fréquente de remodelage cardiaque12. On sait que l’atteinte ventriculaire droite est associée à un risque accru de décès dû à un IM inférieur13,14. Le modèle de ligature de l’artère coronaire gauche a été largement utilisé pour simuler les caractéristiques cliniques de l’IM15,16. Par conséquent, Liao et al.4 développent un modèle murin axé sur l’IM ventriculaire droit en utilisant une ligature permanente de l’artère coronaire droite. Les auteurs démontrent les procédures et les méthodes de chirurgie cardiaque de souris pour déterminer la fonction ventriculaire, l’hémodynamique et l’histologie droites. De plus, des images représentatives de moulages vasculaires coronaires chez la souris sont fournies. L’introduction d’un modèle d’infarctus du myocarde ventriculaire droit facilitera la compréhension des mécanismes qui déclenchent le remodelage cardiaque après un infarctus du myocarde dans le cœur droit, plus rarement étudié.
Le PAC est utilisé pour traiter l’IM prolongé ou les maladies coronariennes multivasculaires. Cependant, les greffes veineuses peuvent subir des modifications pathologiques et se réocclure après la chirurgie, entraînant une maladie de la greffe veineuse17. Li et al.6 détaillent une procédure de PAC porcin utilisant la veine mammaire interne comme greffe6. De plus, les auteurs démontrent la méthode d’intubation trachéale porcine et la procédure de prélèvement de la veine mammaire interne gauche. Ce modèle peut être utilisé pour tester des traitements qui maintiennent la perméabilité des greffes veineuses ou réduisent le remodelage indésirable des greffes.
Les arythmies auriculaires et ventriculaires sont fréquemment diagnostiquées chez les patients atteints d’IMaigu 18,19. Bien que les modèles murins aient des limites en termes d’étude des arythmies cardiaques en raison de leur fréquence cardiaque élevée et de leur petite taille, les chercheurs ont réussi à enregistrer et à manipuler des électrocardiogrammes de souris pour obtenir des informations précieuses sur les changements électriques du cœur après l’infarctus du myocarde. Dans ce contexte, Lu et al.5 combinent la stimulation électrique programmée et la perfusion cardiaque isolée pour étudier les tachyarythmies ventriculaires chez les souris IM. Les auteurs démontrent également l’utilisation d’une injection guidée par échocardiographie de virus recombinant dans les ventricules de souris et de rat. Les techniques décrites dans cet article sont précieuses pour étudier les troubles du rythme cardiaque associés au remodelage cardiaque défavorable après un infarctus du myocarde.
Les arythmies auriculaires sont des facteurs de risque indépendants de remodelage et de dysfonctionnement auriculaire. Wang et al.11 appliquent la CMR-FT pour évaluer la tension auriculaire gauche et la fonction auriculaire chez les patients, ce qui permet une évaluation précise de la dysfonction auriculaire. Grâce aux progrès des techniques de diagnostic clinique par IRM, les chercheurs ont utilisé cette approche pour évaluer les anomalies structurelles et fonctionnelles cardiaques dans des modèles murins et porcins20,21. La méthode présentée par Wang et al.11 peut également être utilisée pour évaluer la fonction auriculaire dans des modèles animaux de grande taille.
La surcharge du volume cardiaque peut être causée par une régurgitation aortique, une affection dans laquelle le sang diastolique s’échappe de l’aorte dans le ventricule gauche22. D’après l’étude Framingham Heart, la prévalence de la régurgitation aortique chez les hommes et les femmes est de 13 % et 8,5 %, respectivement23. Wu et al.7 présentent un modèle murin de régurgitation aortique qui imite la surcharge de volume cardiaque causée par la cardiopathie valvulaire. Dans ce protocole, la chirurgie de rupture de la valve aortique est réalisée sous la direction d’une échographie à haute résolution. La fonction cardiaque, les conséquences hémodynamiques et les sites de ponction sur les valves du modèle sont présentés.
Environ la moitié des patients atteints d’insuffisance cardiaque sont classés comme ICFEp24. Li et al.8 établissent un modèle miniporc de l’ICFEp induite par la constriction précise de l’aorte descendante. Les auteurs démontrent la chirurgie à cœur ouvert, la configuration de l’appareil de mesure de la pression aortique, les mesures à l’aide de l’échocardiographie transthoracique et le processus de remodelage ventriculaire.
Wang et al.9 démontrent un protocole de dénervation sympathique rénale pour contrôler l’hypertension et atténuer l’hypertrophie cardiaque chez la souris. Dans ce modèle murin, les auteurs implantent d’abord une micropompe osmotique contenant de l’angiotensine II, puis utilisent une approche délicate pour désensibiliser les terminaisons nerveuses de la paroi de l’artère rénale. De plus, des images anatomiques des artères rénales de souris sont présentées. Ce modèle bien conçu aide à étudier les mécanismes de remodelage cardiaque induit par l’hypertension.
La cardiomyopathie hypertrophique est la maladie cardiaque héréditaire la plus courante25, et la variation du gène sarcomère est une cause majeure de cardiomyopathie hypertrophique. Dans ce contexte, Xia et al.10 démontrent des méthodes complètes pour comprendre les facteurs génétiques associés à cette maladie. Les auteurs identifient d’abord les variants de MYH7 à l’aide d’analyses de séquence d’exome et de ségrégation des variants, puis créent un modèle de souris avec une mutation ponctuelle dans le gène MYH7. Les phénotypes pathologiques de l’hypertrophie cardiaque sont présentés dans l’article.
Les auteurs inclus dans cette collection de méthodes ont établi différents modèles de remodelage cardiaque en améliorant les procédures existantes ou en utilisant de nouvelles techniques. On s’attend à ce que ces modèles novateurs puissent être développés pour découvrir les mécanismes moléculaires du remodelage cardiaque, faire progresser notre compréhension des conditions humaines et créer de nouvelles stratégies de traitement et de diagnostic qui améliorent les résultats des patients et prolongent la vie.