Impact du moment de la journée sur la réaction inflammatoire péri-opératoire et le remodelage cardiaque inverse après remplacement valvulaire aortique – TOMIS-leukocyte

Cette étude a été menée sur la cohorte prospective lilloise POMI-AF ("Post-Operative Myocardial Incident & Atrial Fibrillation", NCT03376165). Les patients ayant une chirurgie cardiaque programmée au CHU de Lille ont été inclus dans cette étude. Des prélèvements sanguins et une biopsie cardiaque ont été réalisés au moment de la chirurgie (J0, patients à jeun), puis des prélèvements sanguins ont été effectués 1 et 7 jours après l'intervention (J1 et J7) afin de réaliser différents dosages et d'isoler les leucocytes circulants. Un suivi des patients a été réalisé à court terme (7 jours) et à long terme (3 à 5 ans).

WP1a - Association entre l'amplitude de la réaction inflammatoire péri-opératoire et le moment de la chirurgie cardiaque

La réponse inflammatoire péri-opératoire a été étudiée via le dosage de la C-reactive protein (CRP), l'exploration protéines de l'inflammation par l’étude de l’expression des gènes et des dosages sanguins à J0, J1 et J7 sur un total de 87 patients (n=51 opérés le matin entre 8h et 11h et n=36 l'après-midi entre 14h et 17h).

WP1b - Association entre le phénotype immunologique préopératoire et la morbi-mortalité post-opératoire

WP1c - Association entre la réponse inflammatoire péri-opératoire et la morbi-mortalité post-opératoire

Le phénotype immunologique pré-opératoire a été étudié par cytométrie de masse (CyTOF) sur les leucocytes sanguins et sur les biopsies cardiaques des patients de la cohorte POMI-AF. L'isolement de l'ADN sanguin a permis de réaliser un génotypage (n=104) pour identifier les patients porteurs d'une mutation génétique au niveau des leucocytes (HSM pour hematopoietic somatic mosaicism). Un suivi des événements cardiovasculaires majeurs post-opératoires a été réalisé sur une période de 3 à 5 ans.

WP2 - Identifier les altérations transcriptionnelles sur les leucocytes circulants et myocardiques associés aux complications post-opératoires

Une analyse de l’expression des gènes a été réalisée sur les cellules immunes (macrophages dérivés des monocytes) de patients, isolés à partir de prélèvements sanguins.

WP3 - Étudier le rôle des voies de transcription identifiées sur les leucocytes de patients au WP2 dans la régulation de la réponse immunitaire induite dans un modèle murin de remodelage cardiaque et lors de sa disparition (remodelage inverse)

Un modèle murin de constriction de l'aorte abdominale (AAC, diamètre 27G) a été mis au point au laboratoire sur des souris âgées de 8 à 14 semaines. Nous avons comparé les souris AAC opérées en transition sommeil/éveil à des souris AAC en phase de repos et nous avons caractériser les cellules immunes du sang et du coeur par cytométrie en flux.

WP1a :

L'intervention chirurgicale cardiaque favorise l'inflammation avec une augmentation significative de la quantité de protéines inflammatoires à J1 vs J0 dans la circulation sanguine. Les patients opérés l'après-midi présentent un pic de réponse inflammatoire amoindrie avec des valeurs de CRP moins élevées (177 +/- 82 mg/dL vs 142 +/- 52 mg/dL, p=0.02) par rapport à ceux bénéficiant d'une intervention chirurgicale le matin. Aucune autre modification significative de la concentration ou de l’expression génique des protéines de l’inflammation testées n’a été retrouvée dans les leucocytes sanguins à J0, J1 et J7 post-opératoire. Nous avons néanmoins pu noter une différence sur le profil métabolique des patients, avec une diminution significative de la glycémie (132 +/- 46 vs 105 +/- 19 mg/dL, p=0.01) et une augmentation significative de la concentration en bêta-hydroxybutyrate, un corps cétonique, (0.14 +/- 0.14 mmol/L vs 0.32 +/- 0.25 mmol/L, p=0.004) qui sont le reflet d'un jeûne prolongé chez les patients opérés l'après-midi, sans altération du profil lipidique de ces patients. Le statut métabolique des patients opérés l’après-midi étant différent, cela pourrait être un facteur influençant leur devenir post-chirurgical.

WP1b et 1c :

Les patients porteurs d'une mutation génétique somatique dans les leucocytes (HSM) présentent une inflammation post-opératoire accrue, marquée par une élévation du pic de CRP dans les 72h après la chirurgie avec un risque 3,5 fois plus élevé de fibrillation atriale postopératoire (age-adjusted OR : 3,5 ; 95% CI : 1,52-8,03 ; p=0.003,). De plus, nous avons montré que le statut « HSM » est indépendamment associé à un risque plus important de survenue d'événements cardiovasculaires majeurs à long terme (HR 1,8, 95% CI 1,05-3,41, n=314 patients). Enfin, les patients porteurs de HSM ont une quantité plus importante de monocytes dans la circulation, et un nombre plus important de macrophages dérivés des monocytes dans le myocarde au moment de la chirurgie cardiaque.

Données publiées : Ninni et al. J Am Coll Card 2023 & Ninni et al. J Am Heart Assoc 2024

WP2 :

L'exploration des données transcriptomiques sur les macrophages dérivés des monocytes de patients est encore en cours.

WP3 :

Les premières analyses sur le modèle murin de ligature de l’aorte abdominale, servant un mimer une insuffisance cardiaque, montrent que 7 jours après l’intervention, le cœur s'hypertrophie, présente plus de fibrose, et nous avons retrouvé une élévation de la quantité de NT-proBNP plasmatique, un marqueur d'insuffisance cardiaque. L'immunophénotypage a révélé une augmentation de la quantité de macrophages dérivés des monocytes chez les souris opérées au moment de la transition sommeil/éveil. Ces données restent à conforter.

À ce jour, il est difficile pour les cliniciens de prédire la trajectoire des patients bénéficiant d'une chirurgie cardiaque. Pour un même type de chirurgie, certains auront des complications cardiovasculaires graves, d'autres se rétabliront parfaitement. Nous pensons qu'il est essentiel d'identifier des marqueurs ou de développer des tests nous permettant de dépister les patients avec le plus haut risque de complications cardiovasculaires post-opératoires et de renforcer leur suivi médical.

Nos données ont montré que les patients les plus à risque sont ceux opérés le matin, ce qui suggère que l’horloge biologique influence le devenir cardiovasculaire, avec pour mécanismes potentiels une réponse inflammatoire différente en fonction du moment de la journée auquel a lieu l'intervention. Cette signature inflammatoire est toujours en cours d'exploration dans notre modèle murin.

Nous avons mis en évidence que les patients porteurs de mutation génétique dans les leucocytes (HSM) sont plus à risque de complications cardiovasculaires à court et long terme. Bien qu'un séquençage du génome de chaque patient avant une intervention chirurgicale soit difficilement envisageable, ces mêmes patients présentent une activation des leucocytes légèrement plus importante dès la période pré-opératoire. L'optimisation de tests in vitro permettant d'identifier les patients avec des leucocytes plus actifs dès la période pré-opératoire pourrait nous permettre de tendre vers une médecine de précision et de prévenir l'apparition des complications cardiovasculaires post-opératoires.

Le remplacement valvulaire aortique (RVA) est proposé aux patients porteurs d’un rétrécissement aortique afin d’améliorer leur pronostic et statut fonctionnel. Ce RVA est réalisé par un abord chirurgical du cœur ou par voie percutanée (patients à haut-risque de complications). Quel que soit la technique, le RVA permet une levée de l’obstacle à l’éjection ventriculaire gauche et ainsi une amélioration non seulement de la survie, mais également du statut fonctionnel des patients. Le RVA induit un remodelage cardiaque inverse, i.e. une régression de l’hypertrophie ventriculaire gauche associé à une dysfonction diastolique ventriculaire gauche. Les patients ayant subi un RVA ne bénéficient actuellement d’aucune thérapeutique permettant d’améliorer ce remodelage inverse.
Nous avons montré récemment que la chirurgie de RVA pratiquée l’après-midi (vs le matin) est associée à une moindre sévérité des lésions myocardiques péri-opératoires, mais aussi une moindre incidence des épisodes d’insuffisance cardiaque les mois suivant la chirurgie. Des études pré-cliniques ont montré que l’altération du fonctionnement de l’horloge biologique moléculaire juste après une lésion d’infarctus du myocarde perturbe la cicatrisation du myocarde et aggrave le remodelage cardiaque post-infarctus.
Notre hypothèse est que l’horloge biologique joue un rôle central dans le recrutement péri-opératoire des cellules inflammatoires au sein du myocarde, et ainsi dans la cicatrisation des lésions péri-opératoires et le remodelage après RVA: la réaction inflammatoire péri-opératoire, la cicatrisation des lésions myocardiques péri-opératoires et le remodelage inverse seraient quantitativement et/ou qualitativement différents en fonction du moment de la journée où le RVA est pratiqué.
Le projet vise à déterminer (i) l’impact de la réponse inflammatoire péri-opératoire sur les complications et le remodelage cardiaque inverse après RVA, (ii) l’impact du moment de la journée sur cette réaction inflammatoire et son rôle dans le devenir des patients après RVA.
Nous réaliserons une étude prospective, randomisée au Centre Hospitalier Universitaire de Lille (France) et de Rennes (France) qui inclura des patients devant subir un premier RVA pour rétrécissement aortique serré. La randomisation du moment du RVA permettra d’étudier la variation matin/après-midi du phénotype immunologique pré-opératoire des leucocytes circulants, de leur activation post-opératoire, et l’association avec le remodelage inverse durant l’année suivant le RVA. Le phénotypage immunologique détaillé des leucocytes circulants sera réalisé par cytométrie de masse (CYTOF). Dans un deuxième temps, nous étudierons par RNAseq les voies de signalisation associées aux variations matin/après-midi et à l’activation post-opératoire des cellules immunes. Dans un troisième temps, nous étudierons le rôle du gène horloge REV-ERB? dans la régulation des variations nycthémérales de la réponse inflammatoire au sein du myocarde et son impact sur le remodelage cardiaque. Nous réaliserons ainsi une étude fonctionnelle sur monocytes isolés de patients et étudierons le remodelage cardiaque secondaire à une constriction de l’aorte abdominale (CAA) et le remodelage inverse par levée de la CAA dans un modèle murin déficient en REV-ERB? spécifiquement dans les cellules immunes identifiées dans les étapes précédentes. Nous utiliserons dans ces modèles des nouveaux ligands du récepteur nucléaire REV-ERB?, dans une perspective pharmacologique.
Notre projet de recherche translationnel permettra d’identifier le rôle de la réaction immune/inflammatoire dans la cicatrisation et le remodelage cardiaque après RVA. Il apportera également la preuve-de-concept de l’intérêt thérapeutique de la modulation de l’horloge biologique au niveau des cellules immunes afin de prévenir un remodelage cardiaque mal-adaptatif.