Dysfonction cardiovasculaire au cours du choc septique : Amélioration des stratégies thérapeutiques, Cardiovascular dysfunction in septic shock : Therapeutic improvement
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Thèse soutenue le 22 octobre 2008: Nancy 1
La recherche sur le choc septique a connu en terme de translation clinique bien des échecs. L’analyse de ces échecs fait apparaître une prise en compte insuffisante de la complexité relationnelle entre les différents systèmes impliqués dans la défaillance cardiovasculaire. La prise en charge du choc septique fait l’objet de recommandations parmi lesquelles on retrouve l’importance de l’expansion volémique et l’utilisation de la Protéine C Activée. Ces deux thérapeutiques ont fait l’objet du présent travail de thèse. La première partie de ce travail est consacrée à l’expansion volémique en essayant d’en déterminer la meilleure modalité d’administration. Dans un modèle de choc endotoxinique chez le rat, nous avons montré que l’administration concomitante de noradrénaline et du remplissage vasculaire est associée à une baisse des volumes perfusés sans effet délétère sur l’hémodynamique systémique et régionale et sur la perfusion tissulaire. Dans un second temps nous nous sommes intéressés à l’impact de la PCa sur la dysfonction cardiovasculaire. L’administration de la PCa dans un modèle de choc endotoxinique améliore la pression artérielle, le débit cardiaque et la réactivité vasculaire/cardiaque à la norépinephrine et à la phénylephrine. Sur un plan mécanistique, la PCa diminue l’inflammation et le stress oxydant en diminuant l’expression des protéines et des métabolites impliqués. Ces effets cytoprotecteurs sont indépendants de son action anticoagulante. Afin de s’affranchir de l’interaction avec les éléments circulants du sang, ce travail a été complété ex vivo sur des artères isolées de souris après injection de LPS. En exposant in vitro ces artères à des concentrations thérapeutiques de PCa, nous avons démontré que la PCa améliore la contractilité et la relaxation en préservant la voie de la NOS endothéliale via Akt/PI3K, en produisant du métabolite COX2 vasorelaxant et en inhibant le facteur de transcription NF-kB. Pour conclure, ce travail permet de confirmer expérimentalement deux impressions cliniques : les vasopresseurs doivent être utilisés précocement et l’effet de la PCa est principalement hémodynamique par l’intermédiaire de sa voie cytoprotectrice, confirmant ainsi son indication préférentielle dans les états de choc.
-Catécholamine
-Remplissage vasculaire
-Vasoréactivité
While quantitatively abundant, research on septic shock has, from a clinical perspective, encountered many setbacks. Analysis of these setbacks has underscored an overall insufficient consideration of the relational complexity between the various systems involved in cardiovascular failure. Conversely, the initial success observed with Activated Protein C is linked to actual fundamental research taking into account the interaction of two systems (inflammation and coagulation). Recent guidelines highlight the importance of vascular fluid loading and Activated Protein C (APC). The aim of the present work was to improve and to better understand these therapeutic strategies. In the first study, we aimed to assess hemodynamic, tissue oxygenation, and tissue perfusion changes by comparing traditional therapy (fluid resuscitation followed by vasopressor treatment) and alternative therapy (early vasopressor treatment) in a hyperkinetic and sedated model of endotoxic shock. The use of norepinephrine was associated with improved mean arterial pressure, sustained aortic and mesenteric blood flow, and better tissue oxygenation when compared with fluid resuscitation alone, irrespective of time of administration. The early use of norepinephrine plus volume expansion was associated with a higher proportion of blood flow redistributed to the mesenteric area, lower lactate levels, and less infused volume. Thus, the early use of norepinephrine is safe and may decrease the need for volume resuscitation. In the second study, we investigate the potential protective properties of therapeutic ranges of APC on a rat endotoxic shock model in terms of anti-inflammatory and cytoprotective pathways. APC partially prevented the reduction of blood pressure induced by LPS and improved both vascular hyporeactivity and myocardial performance. This was associated with a decreased upregulation of NF-?B, iNOS and MMP-9. LPS-induced tissue increases in NO and O2- production were decreased by APC. Moreover, APC decreased tissue leukocyte infiltration/activation. These data suggest that APC improves cardiovascular function i) by modulating the endotoxin induced-proinflammatory/prooxydant state, ii) by decreasing endothelial/leukocyte interaction and iii) by favoring stabilization of the extracellular matrix. In the third study, we examined the potential protective non anticoagulant effect of (ex-vivo) APC on vascular dysfunction induced by bacterial lipopolysaccharide (LPS) in mice arteries. LPS induced vascular dysfunction. After APC treatment, contractile capacity of aortas and endothelial responsiveness to vasorelaxant drug and shear stress were improved. We showed that rhAPC improved endothelial dysfunction in endotoxemia mice by increasing eNOS activation via Akt / PI3K pathway and NO-dependent dilation as well as COXs vasorelaxants metabolites. We noted that rhAPC also had an anti-inflammatory effect in the vascular wall by decreasing NF-kB activation. This result highlights important insights, regarding the mechanism underlying rhAPC induced-improvements microcirculation in septic shock. To conclude, our experimental results confirm and explain our clinical impression: vasopressor should be used early and APC has major hemodynamics effects through its cytoprotective pathway confirming its preferential use in severe cardiovascular dysfunction induced by sepsis.
Source: http://www.theses.fr/2008NAN10056/document
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École Doctorale : Biologie, Santé, Environnement
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THÈSE
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DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ HENRI POINCARÉ, NANCY1
Discipline : Ingénierie Cellulaire et Tissulaire
Présentée et soutenue publiquement
par
Nacira SENNOUN
Le 22 octobre 2008
Titre :
Dysfonction cardiovasculaire au cours du choc septique.
Amélioration des stratégies thérapeutiques
Directeur de thèse :
Professeur Bruno LEVY
JURY
Professeur Bruno LEVY Directeur de thèse
Professeur Fabienne TAMION Rapporteur
Professeur Jean-Louis TEBOUL
Professeur Thomas LECOMPTE Examinateur
Professeur Pierre-Edouard BOLLAERT Examinateur
Docteur Ferhat MEZIANI Examinateur
Docteur Daniel HENRION Examinateur
1REMERCIEMENTS
Alors que la rédaction de ce manuscrit s’achève, j’adresse ma profonde reconnaissance à tous ceux ou
celles qui ont permis de concrétiser ce travail.
Je remercie très chaleureusement le Professeur Bruno Levy, Directeur du Laboratoire Groupe Choc
Contrat Avenir INSERM, pour m’avoir initiée à la recherche cardiovasculaire et pour avoir dirigé ma
thèse. Pour m’avoir soutenue et encouragée au cours de toutes ces années de thèse, pour la confiance
qu’il m’a accordée tout au long de ce travail, pour ses précieux conseils, son esprit de synthèse et sa
gentillesse, je tiens à lui exprimer ma plus profonde gratitude et le remercier infiniment pour avoir pris
de son temps si précieux pour la correction de ce mémoire.
Mes remerciements s’adressent également :
Au Professeur Jean-Louis Teboul, HDR Réanimation Médicale, Hôpital de Paris et au Docteur
Fabienne Tamion, HDR INSERM U644, pour m’avoir fait l’honneur d’accepter d’être rapporteurs de
mon mémoire, ainsi qu’au Professeur Pierre-Edouard BOLLAERT, HDR Réanimation Médicale,
Hôpital de Nancy, qui a accepté de faire partie du jury de cette thèse.
Au Docteur Patrick Lacolley, directeur de recherche INSERM U684, pour m'avoir permis d'accéder à
ses installations, pour ses remarques et conseils au cours des diverses présentations, ainsi que pour son
soutien financier.
A l’ensemble du laboratoire INSERM U684 et plus particulièrement Valérie Cattan, pour sa
contribution dans mes travaux effectués dans l’unité et pour le temps qu’elle m’a consacrée pour
m'initier aux techniques biochimiques.
Au Professeur Thomas Lecompte, directeur de recherche INSERM U734, pour avoir accepté la
collaboration avec notre laboratoire, et la réalisation des expériences de notre projet de recherche au
sein de son laboratoire. Et merci aussi d’avoir accepté de faire partie du jury de cette thèse.
A Véronique Regnault et Jean-Pierre Max, INSERM U 734, pour leur gentillesse et leur contribution
dans mes travaux de recherche.
Un grand merci à tous mes collègues et amis du Laboratoire Groupe Choc :
Je tiens à remercier plus particulièrement Chantal Montemont, technicienne du laboratoire, pour
m’avoir initiée aux expériences hémodynamiques, pour son amitié, sa sympathie et pour toutes ces
années passées ensemble. Je remercie également Eliane Vauthier, technicienne du laboratoire, pour sa
gentillesse et ses précieux conseils. Je n’oublie pas Youssef pour son aide et son soutien, ainsi que
2Marc, Solène, Anne-Gaëlle, Olivier, Sébastien et Damien pour leur gentillesse.
Un grand merci à toute l'équipe d'Angers.
Je remercie en premier lieu le Docteur Daniel Henrion, directeur de recherche UMR CNRS-INSERM
6214-771, Faculté de Médecine d’Angers, pour m’avoir soutenue dans la finalisation du travail sur la
protéine C activée, et pour m'avoir aidée dans l'installation des systèmes de mesure de vasoréactivité
in vitro dans notre laboratoire. Je le remercie aussi pour sa participation en tant que membre de ce jury.
Je tiens à exprimer mes plus vifs remerciements au Docteur Ferhat Meziani, HDR Réanimation
Médicale, Hôpital d’Angers, pour avoir accepté de m’encadrer au cours de mon séjour au laboratoire
d’Angers, pour la confiance qu’il m’a accordée, pour avoir dirigé et suivi mes travaux réalisés dans
l'unité, pour m’avoir soutenue dans la rédaction de l’article et de la thèse, et enfin pour avoir accepté
de juger l'ensemble de mes travaux.
Je remercie sincèrement les Docteurs Ramaroson Andriantsitohaina et Carmen Martinez, directeurs de
recherche, pour m'avoir donné l'opportunité de réaliser certaines de mes expériences dans leur
laboratoire, et de participer à la vie de leur laboratoire.
Je remercie aussi tous mes amis du laboratoire d’Angers et particulièrement, Martina pour tous les
bons moments passés ensemble, pour ses encouragements et son agréable compagnie. Céline, pour
m'avoir initiée aux techniques de mesure de vasoréactivité in vitro et au western blot, pour sa
contribution et son investissement dans l'étude réalisée dans le laboratoire, pour son aide précieuse lors
de la rédaction de ce manuscrit et surtout pour sa disponibilité et sa compréhension. Odile, que j'ai
connue alors doctorante, pour ses bons conseils, ses encouragements et son aide sur le plan personnel.
A tous mes amis, Nathalia, Adriana, Adda, Rose et Ionel, vous êtes bien plus que de simples collègues
pour moi. Je vous remercie pour votre aide précieuse, votre complicité et votre soutien. Je remercie
plus particulièrement Tanegmart pour son soutien sur le plan personnel et professionnel et surtout pour
son aide au cours de la rédaction de ce manuscrit.
A toutes mes sœurs et mon frère, j’ai beaucoup de chance de vous avoir, je vous remercie pour tous
les sacrifices que vous avez faits pour moi. Vous avez toujours cru en moi, vous m’avez soutenue dans
les moments difficiles, et vous m’avez appris à être patiente et persévérante. Le résultat est là. Ce n’est
pas fini vous allez avoir encore du travail.
A tous ceux qui me sont chers et que je n’aie pas cité, vous vous reconnaîtrez.
Je remercie aussi la Région de Nancy pour son soutien financier au cours de ces années de thèse.
3
A mes parents pour ces longues années de soutien inconditionnel, pour leur confiance
permanente et l’acceptation de mes choix parfois ambitieux. Ils m’ont offert la possibilité de
réaliser mon rêve. Ils ont toujours témoigné de la plus grande des patiences et de la plus
grande des compréhensions. Malgré toutes les difficultés rencontrées au cours de ces longues
années d’études, ils m’ont toujours facilité ce parcours, au prix de nombreux efforts. Il me
sera impossible de leur rendre tout ce qu’ils m’ont offert. Rien n’aurait été possible sans eux,
cette réussite est donc un peu la mienne, mais surtout la leur.
Aucun remerciement ne serait suffisant.
