Développement de chambres microfluidiques pour étudier l’axe Cœur-Cerveau dans les Torsades de Pointes – NeuroCard

Les Torsades de Pointes (TdPs) sont des arythmies ventriculaires responsables de morts subites chez des patients sans anomalie structurale cardiaque. L’issue fatale des TdPs implique la nécessité de pouvoir identifier précocement les patients à risque. Ces patients présentent un allongement anormal de la repolarisation cardiaque ventriculaire, identifié comme syndrome du QT long (LQT). Nous avons montré que cette repolarisation anormale n’est pas suffisante pour déclencher les TdPs. En effet, les TdPs que ce soit dans les formes héréditaires ou les formes acquises de LQT (composés bloqueurs du canal ionique hERG), requièrent une altération de l’activité du système nerveux autonome.
L’excitabilité des cardiomyocytes (CMs) et des motoneurones ‘autonomes’ (MNAs) dépend des canaux ioniques, en particulier du canal potassique hERG. Des patients LQT2 (mutation HERG) présentent communément des comorbidités neurologiques (épilepsie), qualifiant le LQT2 de pathologie neuro-cardiaque. Cependant, peu d’études se sont intéressées au rôle des MNAs sur la fonction électrique des CMs. De même, les conséquences de la dépression du canal HERG neuronal sur la genèse des TdPs restent méconnues. Pour les LQT acquis, cela a un impact majeur sur l’efficacité de l’évaluation réglementaire de la sécurité des candidats-médicaments qui est actuellement effectuée exclusivement sur des CMs ou des lignées cellulaires exprimant le HERG, excluant l’effet des MNAs dans la torsadogénèse.
Les propriétés intrinsèques des MNAs et leur capacité de modulation des CMs sont peu connues essentiellement à cause de difficultés méthodologiques et techniques à modéliser les interactions neuro-cardiaques. C’est pourquoi, nous avons constitué le consortium NEUROCARD regroupant des experts en électrophysiologie, en signalisation Ca2+ intracellulaire, en cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC) en cardiologie et en neurosciences et une entreprise spécialisée dans le développement de dispositifs microfluidiques. NEUROCARD ambitionne de construire un réseau biologique modélisant l’axe neuro-cardiaque in vitro pour explorer la communication entre les MNAs et les CMs en situations physiologique et pathologique (LQT2 et TdP iatrogènes). NEUROCARD a pour objectifs (1) de développer des dispositifs microfluidiques (µFCs) permettant d’établir des cocultures de CMs innervés par des MNAs (sympathiques et cholinergiques) dérivés de hiPSCs. Un tel dispositif est nécessaire pour l’évaluation pharmacologique et toxicologique des composés, en permettant leur application compartimentée ainsi que l’analyse moléculaire, cellulaire et fonctionnelle des réponses (électrophysiologie et signalisation Ca2+ intracellulaire) de chaque type cellulaire. Ces co-cultures AMN-CM dans les µFCs seront évaluées comme un nouveau test de sécurité HERG et pour identifier de nouveaux biomarqueurs de torsadogénicité. (2) Nous développerons des hiPSCs LQT2 (patient vs contrôle isogénique corrigé) pour étudier les propriétés intrinsèques des MNAs et CMs et apporter de nouvelles connaissances sur les altérations moléculaires et fonctionnelles des MNAs dérivés d'un patient LQT2 présentant à la fois des symptômes neurologiques et cardiaques. Finalement (3), nous explorerons la signature neuro-cardiaque dans le LQT2 en « mélangeant et appariant » des MNAs et CMs dérivés de hiPSCs (LQT2 versus isogénique corrigé) dans les µFCs pour caractériser les interactions moléculaires et fonctionnelles entre ces cellules dans le LQT2.
Les développements technologiques (µFCs, LQT2 hiPSCs) issus de ce projet offrent une opportunité unique de déchiffrer les dysfonctions neuro-cardiaques à l’origine des TdPs et d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques/traitements dans le LQT2. Ce projet permettra également de tester l’efficacité et la sécurité de nouveaux composés vers une meilleure prévention et efficacité de traitement des pathologies cardiaques.