Un nouveau système d’imagerie révèle comment les cœurs féminins et masculins réagissent différemment à l’hormone du stress

Une nouvelle étude publiée dans Avancées scientifiques montre que les cœurs féminins et masculins réagissent différemment à la noradrénaline, une hormone du stress. L’étude chez la souris peut avoir des implications pour les troubles cardiaques humains comme les arythmies et l’insuffisance cardiaque et la façon dont les différents sexes réagissent aux médicaments.

L’équipe a construit un nouveau type de système d’imagerie par fluorescence qui leur permet d’utiliser la lumière pour voir comment un cœur de souris réagit aux hormones et aux neurotransmetteurs en temps réel. Les souris ont été exposées à la noradrénaline, également connue sous le nom de noradrénaline. La noradrénaline est à la fois un neurotransmetteur et une hormone associée à la réponse « combat ou fuite » du corps.

Les résultats révèlent que les cœurs de souris mâles et femelles répondent d’abord uniformément après exposition à la noradrénaline. Cependant, certaines zones du cœur féminin reviennent à la normale plus rapidement que le cœur masculin, ce qui produit des différences dans l’activité électrique du cœur.

Les différences d’activité électrique que nous avons observées sont appelées repolarisation dans le cœur des femmes. La repolarisation fait référence à la façon dont le cœur se réinitialise entre chaque battement de cœur et est étroitement liée à certains types d’arythmies.”

Jessica L. Caldwell, première auteure de l’étude

Caldwell est chercheur postdoctoral au département de pharmacologie de l’UC Davis School of Medicine.

“Nous savons qu’il existe des différences entre les sexes dans le risque de certains types d’arythmies. L’étude révèle un nouveau facteur qui peut contribuer à une sensibilité différente à l’arythmie entre les hommes et les femmes”, a déclaré Caldwell.

Les maladies cardiaques sont la principale cause de décès aux États-Unis

Les maladies cardiaques sont la principale cause de décès chez les hommes et les femmes aux États-Unis. Il représentait environ 1 décès masculin sur 4 et 1 sur 5 décès de femmes en 2020. Malgré l’impact sur les deux sexes, la recherche en cardiologie a été largement réalisée sur des sujets masculins.

Dans cette étude, les chercheurs se sont intéressés à examiner les facteurs qui peuvent contribuer aux arythmies. Les arythmies sont un type de trouble cardiaque où les impulsions électriques qui contrôlent les battements cardiaques ne fonctionnent pas correctement. Ils touchent quelque part entre 1,5% à 5% de la population.

Méthodes

Le nouveau système d’imagerie utilise une souris, appelée la souris CAMPER, qui a été génétiquement modifiée pour émettre de la lumière lors d’une réaction chimique très spécifique dans le cœur – ; liaison à l’AMPc.

La molécule d’AMPc (une abréviation d’adénosine 3′,5;-monophosphate cyclique) est un messager intermédiaire qui transforme les signaux des hormones et des neurotransmetteurs, y compris la noradrénaline, en action des cellules cardiaques.

Les signaux lumineux de la souris CAMPER sont transmis par un biocapteur qui utilise le transfert d’énergie par résonance de fluorescence (FRET). Ce signal FRET peut être capté à grande vitesse et à haute résolution par un nouveau système d’imagerie spécialement conçu pour les cœurs. Cela permet aux chercheurs d’enregistrer en temps réel la réaction du cœur à la noradrénaline, ainsi que les modifications de l’activité électrique.

Cette nouvelle approche d’imagerie a révélé les différences dans la répartition de l’AMPc chez les souris femelles et mâles et les différences associées dans l’activité électrique.

L’inclusion de souris femelles mène à des découvertes

Les chercheurs n’avaient pas prévu d’étudier les réponses basées sur le sexe, selon Crystal M. Ripplinger, auteur principal de l’étude. Mais les chercheurs ont commencé à voir un schéma de réactions différentes, ce qui les a amenés à réaliser que les différences étaient basées sur le sexe.

Ripplinger, ingénieur électricien et biomédical, est professeur au Département de pharmacologie.

Lorsqu’elle a commencé son laboratoire à l’UC Davis School of Medicine il y a plus de dix ans, elle utilisait exclusivement des animaux mâles. C’était la norme pour la plupart des recherches à l’époque. Mais il y a plusieurs années, elle a commencé à inclure des animaux mâles et femelles dans ses études.

“Parfois, les données entre les deux sexes sont les mêmes. Mais si les données commencent à montrer des variations, la première chose que nous faisons est d’examiner les différences entre les sexes. L’utilisation de souris mâles et femelles a révélé des indices sur des différences que nous n’aurions jamais soupçonnées. Chercheurs réalisent que vous ne pouvez pas extrapoler aux deux sexes en n’en étudiant qu’un seul », a déclaré Ripplinger.

Elle note qu’avec l’étude actuelle, on ne sait pas ce que les différences d’AMPc et d’activité électrique peuvent signifier.

“La réponse chez les souris femelles peut être protectrice – ou peut-être pas. Mais documenter simplement qu’il existe une différence mesurable dans la réponse à une hormone de stress est significatif. Nous espérons en savoir plus dans de futures études”, a déclaré Ripplinger.

Parmi les autres auteurs de l’étude figurent I-Ju (Eric) Lee, Lena Ngo, Lianguo Wang, Donald M. Bers, Manuel F. Navedo et Julie Bossuyt de l’UC Davis ; Sherif Bahriz de l’UC Davis et de l’Université de Mansoura ; Bing (Rita) Xu et Yang K. Xiang de UC Davis et VA Californie du Nord.

Ce travail a été soutenu par des subventions des National Institutes of Health, de l’American Heart Association et de la Veterans Administration Merit Grant.