Thèse Influence du Sexe Biologique sur l'Activation de Parp1 dans l'Insuffisance Cardiaque et Impact sur la Fonction Énergétique Mitochondriale Uffisancecardiaque et Impact sur la Fonction Énergét H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Compétences techniques en biologie cellulaire : culture cellulaire, Western-Blot, qPCR, mesures d'activités enzymatiques
Volonté de formation en expérimentations animales
Formation théorique en physiologie cardiaque

Établissement : Université Paris-Saclay GS Santé et médicaments
École doctorale : Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué
Laboratoire de recherche : Signalisation et physiopathologie cardiovasculaire
Direction de la thèse : Pauline GAIGNARD ORCID 0000000295202013
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-08-06T23:59:59

L'impact de la dérégulation de la fonction énergétique mitochondriale est de plus en plus reconnu dans l'insuffisance cardiaque (IC). Notre équipe a ainsi prouvé que l'activation de l'AMP kinase ou de la Sirtuine 1 (désacétylase à NAD) avait des effets cardioprotecteurslors de l'IC. Ces deux enzymes activent PGC-1, le régulateur principal de la biogenèse mitochondriale, ce qui favorise la synthèse d'ADN mitochondrial (ADNmt) et la production énergétique. De plus, des données issues de cohortes de patients ont montré des corrélations négatives entre le nombre de copies d'ADNmt et l'incidence ou la sévérité de l'IC.
La Poly-ADP-Ribose Polymérase PARP1 est un autre modulateur indirect de la biogenèse mitochondriale. PARP1 ajoute des groupements Poly-ADP-Ribose (PARylation) sur les lésions de l'ADN en utilisant le NAD comme substrat. Lors de l'IC, PARP1 est suractivé, ce qui limite la quantité de NAD disponible pour la Sirtuine 1, entrainant une diminution de l'activation de PGC1- et donc de la biogenèse mitochondriale. Il a été largement démontré sur rongeurs mâles qu'inhiber PARP1 permettait de préserver la fonction mitochondriale et était cardioprotecteur. Cependant, dans d'autres types cellulaires, il a été observé que l'activation de PARP1 est différente entre mâles et femelles ou selon la concentration en estradiol, mais cela n'a jamais été étudié dans le tissu cardiaque.
Les données épidémiologiques ont établi que le sexe biologique a une influence majeure sur l'IC, l'imprégnation oestrogénique protégeant les femmes jeunes. Notre équipe a ainsi montré que les conséquences cardiaques de l'inactivation de l'AMP kinase était différente entre mâles et femelles. La recherche d'un dimorphisme sexuel dans la suractivation de PARP1 lors de l'IC s'inscrit dans cette thématique.
Les buts de notre étude sont de déterminer si l'estradiol influence l'activation de PARP1 et si limiter la suractivation de PARP1 peut être bénéfique autant chez les mâles que chez les femelles lors de l'IC. Nous évaluerons aussi si la quantité d'ADNmt intact et oxydé est un biomarqueur pertinent de suivi de la dysfonction énergétique lors de l'IC.
L'étude se déroulera d'abord in vitro puis in vivo. L'étude in vitro est déjà en cours sur des cardiomyocytes de rats nouveau-nés. Après avoir activé PARP1 par différentes voies, nous mesurons la PARylation par Western-Blot et la quantité d'ADNmt par qPCR. Ces mesures sont faites en présence de doses croissantes d'estradiol puis d'antagonistes des récepteurs aux estrogènes. Nous avons déjà montré que l'estradiol diminue la PARylation induite par un stress oxydant (traitement par H2O2).
Nous reproduirons ensuite ces expérimentations sur de cellules induites pluripotentes humaines différenciées en cardiomyocytes (hiPSC-CM, modèle déjà en place au laboratoire) afin de vérifier la transposabilité sur un modèle humain.
Nous comparerons ensuite in vivo l'activité de PARP1 et la fonction mitochondriale sur des souris mâles, femelles et femelles ovariectomisées (pour étudier l'influence hormonale) après induction d'une IC. L'analyse simultanée de la quantité d'ADNmt dans le coeur et le sang permettra de mieux comprendre la signification de ces variations lors de l'IC.
Enfin, pour les groupes de souris pour lesquels nous observerons une suractivation de PARP1, nous testerons les effets de l'inhibition de PARP1 par des inhibiteurs chimiques classiques et par un PROTAC anti-PARP1, l'iRucaparib-AP6. Un PROTAC est une construction associant un ligand de la protéine d'intérêt (ici PARP1) et un ligand d'une ubiquitine ligase E3. Un PROTAC anti-PARP1 permettrait de diminuer sélectivement la quantité de protéine PARP1 et donc la consommation de NAD, tout en conservant une activité résiduelle nécessaire à la réparation de l'ADN. Cette approche innovante de réduction d'une activité enzymatique pourra éventuellement être couplée avec une autre approche testée actuellement par l'équipe qui vise à restaurer le pool de NAD.

La dérégulation de la biogenèse mitochondriale et de la production d'énergie occupe un rôle central de plus en plus reconnu dans la physiopathologie de l'IC. Notre équipe a participé à montrer que la dérégulation du coactivateur transcriptionnel PGC-1 est un phénomène majeur dans l'IC, aussi bien chez l'animal que chez l'homme, ce qui fait de ce mécanisme une cible thérapeutique potentielle 1. PGC-1 active la transcription de gènes nucléaires codant pour des sous-unités des complexes de la chaîne respiratoire mais aussi la transcription du gène TFAM, codant pour un facteur de transcription régulant la réplication et la transcription de l'ADN mitochondrial (ADNmt). De manière intéressante, il a été montré des corrélations négatives entre le nombre de copies d'ADNmt dans le sang circulant et l'incidence ou la sévérité de l'IC dans des cohortes de patients 2,3. De plus, l'ADNmt oxydé circulant pourrait jouer un rôle dans la composante inflammatoire de l'IC, encore peu explorée4.
Notre équipe a ensuite prouvé que l'activation de l'AMP kinase (AMPK) ou de la Sirtuine 1 (SIRT1, désacétylase à NAD), qui toutes deux stimulent l'activité de PGC-1 et donc la biogenèse mitochondriale, avait des propriétés cardioprotectrices dans des modèles murins d'IC 5,6.
Notre équipe a aussi contribué à faire émerger l'importance du sexe biologique dans l'incidence et le type des maladies cardiovasculaires. Les femmes en âge de procréer (avec donc une imprégnation hormonale importante) sont généralement protégées, mais cette cardioprotection est perdue plus tard dans la vie après la ménopause. La voie de signalisation de l'axe PGC-1 est centrale dans cette différence liée au sexe. En effet, nous avons montré que les effets de l'AMPK (qui agit en amont de PGC-1) étaient soumis à un dimorphisme sexuel : l'inhibition d'AMPK induit des anomalies cardiaques chez les mâles mais pas chez les femelles 5. Par ailleurs, en aval de PGC-1, d'autres équipes ont montré que le nombre de copies d'ADNmt dans les cellules cardiaques était différent selon le sexe et le contexte hormonal 7,8.
Les Poly-ADP-Ribose Polymérases (PARP) sont des enzymes permettant la réparation de l'ADN grâce à leur capacité de poly-ADP-ribosylation (nommée PARylation) issue de l'hydrolyse du NAD. Cette utilisation massive du NAD entre ainsi en compétition directe avec d'autres enzymes de signalisation utilisant également du NAD comme SIRT1. Lors de l'IC, des études sur souris mâles ont montré que PARP1 est suractivé, ce qui induit une forte consommation de NAD et par conséquent une baisse d'activité de SIRT1. Cette diminution d'activité de SIRT1 entraine une baisse de l'activation de PGC-1, diminuant ainsi la biogenèse mitochondriale et donc le nombre de copies d'ADNmt et les capacités énergétiques de la cellule cardiaque 9.
Par la suite, il a été prouvé dans plusieurs modèles animaux d'IC que l'inhibition de PARP1 avait des effets métaboliques cardioprotecteurs 10. Ces études n'ont cependant été réalisées que sur des animaux mâles et jamais chez des femelles. Or, il est probable que l'activation de PARP1 soit différente selon le sexe et le contexte hormonal. Ainsi, dans des modèles d'ischémie cérébrale ou d'inflammation, il a été remarqué que l'activation de PARP1 était plus importante chez les mâles que chez les femelles 11,12. Notre équipe a aussi participé récemment à une étude montrant ce dimorphisme sexuel dans la défaillance rénale aigue 13. Il a été émis l'hypothèse que PARP1 se lierait aux récepteurs aux estrogènes et que cette liaison serait renforcée en présence d'estradiol, ce qui limiterait la suractivation de PARP1 et donc la surconsommation de NAD 11. Cette différence d'activation de PARP1 selon le sexe n'a cependant jamais été étudiée dans le tissu cardiaque. Enfin, comme l'inhibition complète de PARP1 pourrait avoir des effets délétères sur la réparation de l'ADN, une approche de diminution sélective d'activité par dégradation protéique de type PROTAC anti-PARP1 pourrait être une alternative prometteuse, déjà prouvée in vitro sur des cardiomyocytes mais jamais encore testée in vivo 14.
Notre objectif est donc de déterminer si la présence d'estradiol influence l'activation de PARP1 et si limiter sélectivement la suractivation de PARP1 peut être bénéfique autant chez les mâles que chez les femelles lors de l'IC. Nous évaluerons aussi si la quantité d'ADNmt est un biomarqueur pertinent de suivi de la dysfonction énergétique lors de l'IC.