Développement et Physiologie des Neurones Intrinsèques du Cœur – HEARTBRAIN

Le cœur fonctionne sous une double modulation autonome, sympathique et parasympathique. Classiquement les ganglions autonomes sont considérés comme simples relais pour les deux influences antagonistes sur le cœur: activatrice sympathique, et inhibitrice parasympathique. Toutefois, de nombreuses données suggèrent que les circuits autonomes du cœur sont plus complexes. Les ganglions intrinsèques contiennent divers phénotypes morphologiques et neurochimiques, et en plus des neurones parasympathiques post-ganglionnaires (dont certains reçoivent de façon atypique un input sympathique), des neurones dépourvus de connexion centrale, peut-être des interneurones ou des neurones sensoriels. Des données d’électrophysiologie suggèrent que ces ganglions ont un rôle d'intégration voire sont capables d'agir isolément, point de vue résumé par John Armour dans l'expression de «petit cerveau dans le cœur». Ce projet, en trois parties, est conçu pour transformer notre connaissance de ce «petit cerveau» avec les outils de la génétique développementale, selon une approche qui a porté ses fruits par exemple dans la moelle épinière ou le cerveau postérieur. Nous avons formé un consortium de deux groupes spécialisés dans des aspects complémentaires du système nerveux autonome : la génétique du développement de la souris, le guidage axonal et la physiologie cardiovasculaire.
Dans la 1ère partie, chez des souris génétiquement modifiées et grâce à l'imagerie sur échantillons clarifiés, nous revisiterons la structure fine des ganglions cardiaques et explorerons leur connectivité. Nous produirons une carte de la diversité neuronale en documentant en 3D d'expression de marqueurs connus ou nouveaux des neurones autonomes. Nous rechercherons des marqueurs supplémentaires, par profilage de leur transcriptome. Nous utiliserons un nouvel outil de transgénèse intersectionnelle, développé par l'un des laboratoires partenaires, pour cartographier en 3D la connectivité des ganglions cardiaques, y compris leurs projections vers muscle cardiaque, le tissu conducteur, et les vaisseaux sanguins (sujet encore controversé). Nous comptons que ces données produisent une image sans précédent du développement et de la complexité anatomique du système nerveux cardiaque intrinsèque et de son interface avec le système nerveux central, condition à la compréhension de leur physiologie.
Dans la deuxième partie, nous allons inactiver deux facteurs de transcription paralogues, Hmx2 et Hmx3, que nous avons récemment identifiés comme marqueurs de différenciation parasympathique. En parallèle, nous créerons un souris Hmx3 ::Cre dépendant de la recombinase Flpo, qui croisée avec un allèle Phox2b:: Flpo disponibles et allèles Cre-dépendants, permettra la manipulation génétique des ganglions parasympathique (y compris les cardiaques), notamment avec la technique DREAD.
Dans la troisième partie, nous allons mesurer la fonction cardiovasculaire des modèles génétiques créés dans la partie II, dans lesquels les ganglions cardiaques intrinsèques sont soit absents, soit activés ou inactivés de façon aigüe et réversible. i) in vitro sur une préparation de Langendorff. ii) Chez des souris anesthésiées, nous enregistrerons le rythme cardiaque par ultrasons, l'ECG, la morphologie, y compris l'épaisseur des ventricules et la fraction d'éjection.iii) par télémétrie chez des animaux ambulatoires, nous mesurerons la fréquence cardiaque, la pression artérielle, l'activité, la température. iv) Nous mesurerons la variabilité du rythme cardiaque, prédicteur non-invasif de l'insuffisance cardiaque dans plusieurs contextes pathologiques v) La modulation autonome du coeur jouant probablement son plus grand rôle dans des conditions d'adaptation physiologique au stress, nous répèterons ces analyses dans des conditions de stress gradué. vi) Enfin, nous évaluerons le rôle des ganglions cardiaque dans la fibrillation auriculaire, où la source d'activités ectopiques reste incertaine.