Nouvelles approches thérapeutiques de la pathologie pulmonaire par les suppléments alimentaires en période périnatale

Abstract

Bronchopulmonary dysplasia (BPD), a common complication of prematurity, reached in 30% of newborns with very low birth weight. Persistent pulmonary hypertension of the newborn (PPHN), with or without BPD, results in poor adaptation to extrauterine life and occurs in various pathological conditions such as prematurity, sepsis, inhaled meconium, or diaphragmatic hernia Congenital. The mortality and morbidities of these two diseases are high in the perinatal period. Severe PPHN or BPD are refractory to current treatment.Polyunsaturated fatty acids omega-3 (ω-3 PUFA) are nutrients with beneficial properties on the circulatory and pulmonary system, but also on fetal development, demonstrated by many experimental and clinical studies. Dehydroepiandrosterone (DHEA) is a steroid hormone whose secretion levels in humans decreases with age. Recent studies have demonstrated a cardio-protective effect of diet DHEA supplementation but also a pulmonary vasodilator and preventive effect of DBP injury in experimental models.The aims of our study were : 1) to study the effect of PUFA ω-3 supplementation in an experimental model of hyperoxia-induced DBP in pups; 2) to study effect on pulmonary circulation of infusion of ω-3 PUFAs (in vivo) in model of chronically instrumented fetal sheep, and to analyze the mechanisms of action of ω-3 PUFA (isolated vascular rings); and finally 3) to study the in vivo effect of DHEA in fetal pulmonary circulation in the same model of fetal sheep and to understand the mechanisms of action of DHEA._x000D_We have demonstrated that supplementation with diet PUFA ω-3 on pregnant rats at the end of gestation and after birth prevent BPD injuries induced by chronic exposure to hyperoxia in pups. These lesions were found in the control groups (water and ω-6 PUFA). ω-3 PUFA supplementation did not prevent vascular remodeling.Infusion of eicosapentaenoic acid (EPA) in sheep fetus showed a potent pulmonary vasodilator effect as compared to docosahexaenoic acid (DHA) or excipient (low dose of ethanol). Vasorelaxant effect of EPA on pre-contracted isolated rings was more important than DHA at equivalent dose, and was dose- and endothelium-dependent. This effect involves NO production.Bolus DHEA perfusion in the pulmonary vascular bed study on instrumented fetal sheep highlighted an acute vasodilator effect. This effect was dose-dependent with a more pronounced and sustained decrease in PVR at highest doses of DHEA. Finally, mechanisms of action study found an inhibition of the effect of DHEA by the LNA, indicating that DHEA-induced vasodilation is NO dependant.Taken together, our results suggest that supplementation with ω-3 PUFAs and DHEA within the perinatal period may prevent BPD and PPHN in high risk conditions including preterm birth, premature rupture of the membrane or intrauterine growth restriction.La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), complication fréquente de la prématurité, atteint 30% des nouveau-nés de faible poids de naissance. L’hypertension artérielle pulmonaire persistante du nouveau-né (HTAPP), associé ou non à la DBP, résulte d’une mauvaise adaptation à la vie extra-utérine et survient dans diverses situations pathologiques (prématurité, sepsis, inhalation de méconium, hernie diaphragmatique congénitale…). Ces 2 pathologies sont grevées d’une morbidité et d’une mortalité importante en période périnatale. En effet, certaines situations d’HTAPP ou de DBP sévères restent réfractaires aux thérapeutiques actuelles.Les acides gras polyinsaturés oméga 3 (AGPI ω-3) sont des nutriments aux propriétés bénéfiques sur le système circulatoire et pulmonaire, mais également sur le développement fœtal, démontrés par de nombreuses études expérimentales et cliniques. La déhydroépiandrostérone (DHEA) est une hormone stéroïdienne dont le taux de sécrétion chez l’homme diminue avec l’âge. Des études récentes ont démontré un effet cardio-protecteur mais également un effet vasodilatateur pulmonaire et préventif de lésions de DBP dans des modèles expérimentaux.Les buts de notre travail étaient 1) d’étudier l’effet d’une supplémentation en AGPI ω-3 dans un modèle expérimental de DBP induite par hyperoxie chez le raton, 2) d’étudier l’effet circulatoire d’injection d’AGPI ω-3 (in vivo) dans un modèle d’étude de la circulation pulmonaire chez le fœtus de brebis chroniquement instrumenté, et d’étudier les mécanismes d’action AGPI ω-3 (anneaux vasculaires isolés) , enfin 3) d’étudier l’effet circulatoire de la DHEA (in vivo) dans le modèle de fœtus de brebis et d’étudier les mécanismes d’actions de la DHEA sur la circulation pulmonaire fœtale (in vivo)._x000D_Nous avons démontré que la supplémentation par voie orale en AGPI ω-3 de rates gestantes à la fin de la gestation et après la naissance permettait de prévenir, chez les ratons nouveau-nés, les lésions de DBP induites par une exposition chronique à l’hyperoxie. Ces lésions étaient retrouvées dans les groupes contrôles (eau et AGPI ω-6). Cette étude n’avait pas retrouvée d’effet bénéfique des AGPI ω-3 sur le remodelage vasculaire induit.L’injection d’acide eicosapentaènoique (EPA) chez le fœtus de brebis a révélé un effet vasodilatateur pulmonaire puissant avec une baisse significative et prolongée des résistances vasculaires pulmonaires (RVP), en comparaison à l’injection d’acide docosahéxaènoique (DHA) ou de l’excipient (faible dose d’éthanol). L’effet vasorelaxant de l’EPA sur des anneaux isolés pré-contractés était plus important que celui du DHA à dose équivalente, et il était dose- et endothélium-dépendent. Enfin, cet effet impliquait la voie de production du NO puisqu’il était diminué lors du traitement des anneaux par le L-Nitro-Arginine (LNA), inhibant la NO synthase.L’étude de perfusion en bolus de DHEA dans le lit pulmonaire vasculaire chez le fœtus de brebis instrumenté mettait en évidence un effet vasodilatateur bref. Cet effet était dose-dépendant avec une baisse plus prononcée des RVP et une durée plus importante pour des doses de DHEA plus importantes. Enfin l’étude des mécanismes d’action retrouvait une inhibition de l’effet de la DHEA par le LNA, démontrant une action vasodilatatrice par activation de production du NO.L’ensemble de ces travaux permet de suggérer que les AGPI ω-3 représentent des nutriments intéressants en période périnatale (grossesse, allaitement et per os), notamment en traitement préventif dans les situations à risque de DBP, ou curatif en cas d’HTAPP. La DHEA reste une piste dans le traitement de l’HTAP, mais semble pour l’instant plus difficile à instaurer en clinique humaine