Le remodelage cardiaque lors de la gestation chez la rate : implication du récepteur aux minéralocorticoïdes et altérations par un supplément sodique

La grossesse induit de profonds changements hémodynamiques et métaboliques de l’organisme maternel qui ont des conséquences sur le cœur. L’adaptation du cœur à cette condition physiologique nécessite un remodelage de sa structure et par conséquent des ajustements de sa fonction. Les mécanismes responsables de ces adaptations sont en grande partie inconnus. Cependant, ces connaissances sont essentielles pour la compréhension des complications cardiovasculaires, telle que l’hypertension gestationnelle (HG), qui constituent un risque pour la santé de la mère et du fœtus. Afin de caractériser les adaptations du cœur lors de la grossesse, l’originalité de notre approche expérimentale consistait à étudier le remodelage à l’échelle des cardiomyocytes du ventricule gauche. Ainsi, notre premier objectif était de déterminer les modifications structurales et fonctionnelles des cardiomyocytes chez la rate en vue d’identifier les altérations lors de l’HG. Chez les rates gestantes, le remodelage structural des cardiomyocytes se caractérise par une hypertrophie cellulaire avec une augmentation proportionnelle des dimensions. L’HG a été induite par un supplément sodique (0.9% NaCl) dans la diète. L’inadaptation structurale lors de l’HG se traduit par une diminution du volume cellulaire. L’étude des modifications fonctionnelles a révélé que lors de la gestation le fonctionnement contractile des cellules est dépendant de l’adaptation du métabolisme maternel. En effet, les substrats énergétiques, lactate et pyruvate, induisent une augmentation de la contractilité des cardiomyocytes. Cet effet est plus faible dans les cellules des rates hypertendues, ce qui suggère des anomalies du couplage excitation-contraction, dans lequel les courants calciques de type L (ICa-L) jouent un rôle important. Paradoxalement, le lactate et le pyruvate ont induit une augmentation de la densité des courants ICa-L seulement chez les rates hypertendues. Le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) est connu pour son implication dans le remodelage structuro-fonctionnel du cœur dans les conditions pathologiques mais pas dans celui induit par la grossesse. Notre deuxième objectif était donc de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la morphologie et de la contractilité des cardiomyocytes. Des rates gestantes ont été traitées avec le canrénoate de potassium (20 mg/kg/jr), un antagoniste des RM. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche l’hypertrophie cellulaire. De plus, l’inhibition des RM bloque l’effet du lactate et du pyruvate sur la contractilité. Chez la femme, la grossesse est associée à des changements des propriétés électriques du cœur. Sur l’électrocardiogramme, l’intervalle QTc est plus long, témoignant de la prolongation de la repolarisation. Les mécanismes régulant cette adaptation restent encore inconnus. Ainsi, notre troisième objectif était de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la repolarisation. Chez la rate gestante, l’intervalle QTc est prolongé ce qui est corroboré par la diminution des courants potassiques Ito et IK1. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche la prolongation de l’intervalle QTc et la diminution des courants Ito. Les travaux exposés dans cette thèse apportent une vision plus précise du remodelage cardiaque induit par la grossesse, qui est permise par l’étude à l’échelle cellulaire. Nos résultats montrent que lors de la gestation et de l’HG les cardiomyocytes subissent des remodelages morphologiques contrastés. Notre étude a aussi révélé que lors de la gestation, la fonction contractile est tributaire des adaptations métaboliques et que cette relation est altérée lors de l’HG. Nos travaux montrent que la régulation de ces adaptations gestationnelles fait intervenir le RM au niveau de la morphologie, de la relation métabolisme/fonctionnement contractile et de la repolarisation. En faisant avancer les connaissances sur l’hypertrophie de la grossesse, ces travaux vont permettre d’améliorer la compréhension des complications cardiovasculaires gestationnelles.Pregnancy is characterized by marked hemodynamic and metabolic changes, which have consequences on the heart. The adaptation of the heart to this physiological situation requires a remodeling of its structure, and consequently functioning adjustments. Mechanisms responsible for these adaptations are largely unknown. However, this knowledge is essential for the understanding of cardiovascular complications, such as gestational hypertension (GH), which represents a risk for the mother and the fœtus. To characterize cardiac adaptations to pregnancy, our experimental approach consisted in studying this remodelling at the level of left ventricle cardiomyocytes. Therefore, our first objective was to determine structural and functional modifications of cardiomyocytes in pregnant rats to be able to identify their variations in GH. In pregnant rats, structural remodelling of cardiomyocytes was characterized by a proportional volume expansion. GH was induced by a high sodium supplement (0.9% NaCl). In hypertensive rats, we observe significant cell volume shrinkage. The study of functional modifications elicited a strong relationship between metabolic adaptations and cell contractility. According to our results, in pregnant rats cardiomyocyte contractility was increased in presence of energy substrates lactate and pyruvate. This effect was weaker in the cells from hypertensive rats. This suggested modifications of the excitation-contraction coupling, in which L-type calcium currents (ICa-L) play an important role. Unexpectedly, lactate and pyruvate induced a significant increase in ICa-L only in hypertensive rats. In pathological conditions, mineralocorticoid receptors (MR) have been shown to mediate structural as well as functional remodelling of the heart. Our study is the first to investigate MR involvement in cardiac remodelling during pregnancy. Thus, our second objective was to determine MR involvement in cardiomyocyte remodelling. For this study, pregnant rats were treated with potassium canrenoate of (20 mg / kg / day), a MR antagonist. Our results revealed that MR inhibition during the pregnancy elicited a significant decrease of cell volume. MR inhibition has also affected metabolism and cellular functioning relationship. Indeed, plasma concentration of lactate was lower, which was in correlation with its blunted effect on cell contractility. In women, pregnancy-induced hypertrophy is associated with changes in electrical properties of the heart. Indeed, repolarisation is prolonged, which is characterised by a longer duration of QTc interval on the electrocardiogram. Regulation mechanisms involved in this adaptation are still largely unknown. Our third objective was therefore to determine the role of MR in the adaptation of repolarisation to pregnancy. Pregnancy induced a prolongation in QTc interval, which correlates with a decrease in potassium currents Ito and IK1. MR inhibition prevented QTc interval prolongation and the lowering of Ito. Our study gives a new insight of pregnancy-induced cardiac hypertrophy, which is provided by investigations at the cellular level. Our results demonstrate that pregnancy and GH are characterised by opposite remodellings. Moreover, in pregnancy the contractile function is dependent on metabolic adaptations. This is all the more glaring in GH as metabolic alterations induced modifications of electric properties to maintain contractile functioning. Furthermore, our work reveals MR involvement in the regulation of morphology, metabolism/contractility relationship, and repolarisation. By improving the knowledge of hypertrophy during pregnancy, this work contributes to improve the understanding of pregnancy-induced cardiac complications

Le remodelage morphologique et fonctionnel des cardiomyocytes isolés du ventricule gauche lors de la gestation chez la rate

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Commercial airline single-pilot operations: System design and pathways to certification

Global air transport demand is increasing steadily, with the global revenue passenger kilometers (RPK) growing at an annual rate of 4% [1] and the number of passengers rising at an average annual rate of 10.6% [2]. By the end of 2016, it is estimated that 1,420 large commercial airliners will be produced, 40.5% more than was produced five years ago [2]. A consequence of this growth is an exacerbation of the existing global shortage of qualified pilots. Airlines have to hire more than 500,000 new commercial pilots until 2034 in order to meet this unprecedented air transport demand [3]. Additionally, the high costs associated with training and remuneration of pilots has been a substantial economic burden on air carriers, prompting active research into the concept of single-pilot operations (SPO) as an option for the future evolution of commercial airliners. SPO cockpits have already been developed for military fighters as well as general aviation (GA) aircraft, with small business jets like the Cessna Citation I obtaining approval for SPO as early as 1977 [4], however, the last decade has seen considerable interest in the implementation of SPO in commercial aviation. NASA has been conducting SPO-related studies since the mid-2000s [5], [6], while some recent research in Europe has focused on the technical [7] and operational [8] challenges of SPO. In the SPO concept of operations (Figure 1), a single pilot operates the flight deck with increased ground support from a dedicated ground human flight crew. The ground operators (GO) fulfil a role similar to that of a remotely piloted aircraft system (RPAS) operator, providing a combination of strategic and tactical support to the single pilot in collaboration with the air traffic controllers (ATCo)

Intégration de l'élevage au sein d'exploitations bananières : faisabilité et pistes de recherches

International audienceLes systèmes de production bananiers des Antilles Françaises ne sont pas durables. En effet la monoculture qui les caractérise se traduit par une infestation de nématodes qui a pour conséquence la diminution des rendements, l'augmentation des coûts de production et un contrôle chimique excessif mettant potentiellement en péril la santé humaine et la biodiversité. L'introduction de jachères valorisées en pâturages ou de cultures fourragères apparaît donc comme un moyen de contrôle plus efficace du parasitisme. De plus, les feuilles, pseudo-troncs et écarts de triage des fruits, c'est-à-dire plus de la moitié de la production des plantations bananières, sont actuellement négligés alors qu'ils constituent une source alimentaire pour les animaux. La faisabilité d'un système de production mixte banane/élevage, basé sur la valorisation de la plante entière et l'introduction de jachères, a été étudiée grâce à un modèle de programmation linéaire (visual basic sur excel). La fonction-objectif était la maximisation de la consommation des aliments produits sur l'exploitation par des bovins, ovins, caprins et porcins. Selon l'option, la jachère était constituée d'une prairie naturelle ou d'une plantation de canne à sucre fourragère.Les porcs ne permettent pas de valoriser au mieux la bananeraie car ils ne consomment qu'une part réduite des sous-produits et doivent être complémentés. Les ruminants optimisent la consommation des sous-produits, les petits ruminants étant plus efficaces en cela que les grands ruminants. Le chargement animal permis est très élevé, particulièrement avec la canne à sucre. Des investigations supplémentaires sont nécessaires pour optimiser la productivité de l'exploitation mixte, d'une part par l'augmentation des quantités ingérées d'aliments de plus faible teneur en matière sèche, d'autre part par l'augmentation de la disponibilité de protéines pour les ruminants

Influence of K656N Polymorphism of the Leptin Receptor Gene on Obesity-Related Traits in Nondiabetic Afro-Caribbean Individuals

International audienceBackground: Ethnic variations have been reported in allelic frequencies of the leptin receptor gene (LEPR) with population-specific effects. We aimed to explore the association of LEPR polymorphisms with obesity, metabolic syndrome (MetS), and leptin levels in Afro-Caribbean nondiabetic subjects. Methods: Genotypic analysis of three LEPR polymorphisms (K109R, Q223R, and K656N) was performed using TaqMan allelic discrimination assays. Associations were measured with phenotypic variables, including body mass index (BMI), waist circumference (WC), and leptin levels. Linear and logistic regressions were performed to evaluate the effects of single-nucleotide polymorphisms (SNPs). Results: Mean age was 46 ± 12 years. Among the 375 participants, 29.3% were obese, 36.3% had abdominal obesity, and 18.1% had MetS. Significant association between BMI (P < 0.002) and WC (P < 0.005) was observed for K656N, whereas the associations were not statistically significant for the other two SNPs. No association was found with leptin levels for the three SNPs. The variant allele frequencies for LEPR 109R, 223R, and 656N were 0.16, 0.46, and 0.20, respectively. In dominant models, the variant allele 656N (GC/CC vs. GG) was associated with prevalence of obesity [odds ratio (OR) 1.82; P = 0.012] and abdominal obesity (OR 2.00; P = 0.007), but not significantly with prevalence of MetS (OR 1.72; P = 0.029). Individuals carrying four variant alleles of the three SNPs had a significantly higher risk of obesity (OR 2.86; P = 0.032) than those carrying none variant allele. Conclusion: Our results suggest an influence of K656N polymorphism in the LEPR gene on obesity and abdominal obesity in this Afro-Caribbean population

Integrating banana and ruminant production in the French West Indies

International audienceUsing a mechanistic model, we compared five alternative farming systems with the purpose of transforming monoculture (MON) banana farms into mixed farming systems (MFS) with ruminants feeding banana by-products (leaves, pseudostems and nonmarketable fruits) and forage from the fallow land. The paper presents the main structure of the model (land surface changes, available biomass for animals, stocking rates, productive or reproductive indicators), and impact assessment (change in farm productivity) is discussed. Five MFS with typical local ruminant production systems were used to compare MON to the strategies using forage from fallow and/or integrating Creole cattle (CC), Creole goats (CG) or Martinik sheep (MS) into banana farming. One hectare MON shifted into an MFS allows a stocking rate of 1,184, 285, and 418 kg of live weight per hectare for CC, CG and MS, respectively. Banana byproducts seem to be better valorized by the CC scenario. However, parameters such as length of the cycle, local prices for cattle, goat and sheep meat, work time and farmer’s skills in ruminant management may have been taken into account by the farmer when choosing the ruminant species to rear

Metabolic remodelling of cardiac myocytes during pregnancy: the role of mineralocorticoids

International audienceBackground: Pregnancy is associated with significant cardiac adaptations. The regulatory mechanisms involved in functional cardiac adaptations during pregnancy are still largely unknown. In pathologic conditions, mineralocorticoids have been shown to mediate structural as well as functional remodelling of the heart. However, their role in cardiac physiological conditions is not completely understood. Here, we examined cardiac cell metabolic remodelling in the late stages of rat pregnancy, as well as mineralocorticoid involvement in this regulation. Methods: We have applied rapid video imaging, echocardiography, patch clamp technique, confocal microscopy, and time-resolved fluorescence spectroscopy. Results: Our results revealed that cardiac cells undergo metabolic remodelling in pregnancy. Inhibition of mineralocorticoid receptors during pregnancy elicited functional alterations in cardiac cells: blood levels of energy substrates, particularly lactate, were decreased. As a consequence, the cardiomyocyte contractile response to these substrates was blunted, without modifications of L-type calcium current density. Interestingly, this response was associated with changes in the mitochondrial metabolic state, which correlated with modifications of bound reduced nicotinamide adenine dinucleotide (phosphate) NAD(P)H levels. We also noted that mineralocorticoid receptor inhibition prevented pregnancy-induced decrease in transient outward potassium current. Conclusions: This study demonstrates that in pregnancy, mineralocorticoids contribute to functional adaptations of cardiac myocytes. By regulating energy substrate levels, in particular lactate, in the plasma and metabolic state in the cells, mineralocorticoids affect the contractility responsiveness to these substrates. In the future, understanding cardiac adaptations during pregnancy will help us to comprehend their pathophysiological alterationsIntroduction : La grossesse est associée à des adaptations cardiaques significatives. Les mécanismes régulateurs impliqués dans les adaptations cardiaques fonctionnelles durant la grossesse sont en grande partie encore inconnus. Au cours d'états pathologiques, il a été montré que les minéralocorticoïdes servaient de médiateur aussi bien dans le remodelage structurel que dans le remodelage fonctionnel du cœur. Cependant, leur rôle au cours d'états physiologiques cardiaques n'est pas complètement compris. Ici, nous avons examiné le remodelage métabolique de la cellule cardiaque dans les dernières étapes de la grossesse chez la rate, aussi bien que l'implication du minéralocorticoïde dans cette régulation. Méthodes : Nous avons appliqué l'imagerie vidéo rapide, l'échocardiographie, la technique du patch-clamp, la microscopie confocale et la spectroscopie de fluorescence résolue en temps. Résultats : Nos résultats ont révélé que les cellules cardiaques subissent un remodelage métabolique durant la grossesse. L'inhibition des récepteurs minéralocorticoïdes durant la grossesse a provoqué des modifications fonctionnelles dans les cellules cardiaques : les niveaux sanguins des substrats énergétiques, particulièrement le lactate, ont été diminués. En conséquence, la réponse contractile des cardiomyocytes à ces substrats a été atténuée, sans modifications de la densité du courant calcique de type L. De façon intéressante, cette réponse a été associée aux changements de l'état métabolique des mitochondries, lequel corrélait avec les modifications des niveaux de nicotinamide adénine dinucléotide (phosphate) réduit NAD(P)H lié. Nous avons aussi noté que l'inhibition du récepteur minéralocorticoïde prévenait la diminution induite par la grossesse dans le courant potassique transitoire sortant. Conclusions : Cette étude démontre que durant la grossesse, les minéralocorticoïdes contribuent aux adaptations fonctionnelles des myocytes cardiaques. En régulant les niveaux de substrats énergétiques, en particulier le lactate, dans le plasma et l'état métabolique dans les cellules, les minéralocorticoïdes affectent la réponse contractile à ces substrats. Dans le futur, la compréhension des adaptations cardiaques durant la grossesse nous aidera à saisir les changements pathophysiologiques