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Les maladies cardiaques
Les maladies cardiaques constituent l’une des principales causes de décès et d’invalidité au Canada. Elles sont dues à un éventail de facteurs, dont la génétique, les choix de vie et les problèmes de santé sous-jacents. Les maladies cardiaques peuvent entraîner divers problèmes de santé, tels que des douleurs thoraciques, l’essoufflement, une crise cardiaque, et même la mort.
Plus de 3 millions de Canadiens vivent avec une maladie ou une insuffisance cardiaque diagnostiquée, ce qui représente pour le système de santé canadien un coût estimé à 7,6 milliards de dollars. Cependant, la médecine régénératrice offre potentiellement des solutions capables de réparer ou de remplacer des tissus cardiaques endommagés, de rétablir le bon fonctionnement du cœur et d’améliorer la qualité de vie des personnes atteintes d’une maladie cardiaque. Si elles se concrétisent, elles permettraient de réduire le fardeau qui pèse sur notre système de santé et sur les patients.
Des chercheurs du Réseau de cellules souches travaillent en vue de mieux comprendre et traiter les maladies cardiaques, y compris les maladies cardiaques rares (et souvent génétiques), les troubles du rythme cardiaque et les cardiomyopathies. Le RCS s’est engagé à verser plus de 5,7 millions de dollars de 2019 à 2025 pour financer des recherches sur les maladies cardiaques.
Comprendre une maladie cardiaque héréditaire répandue à Terre-Neuve-et-Labrador
Jessica Esseltine, Memorial University of Newfoundland
La cardiomyopathie ventriculaire droite arythmogène (CVDA) est une maladie cardiaque dont le premier symptôme à se manifester peut être une mort subite. Chez un groupe de familles qui en sont affectées à Terre-Neuve-et-Labrador, cette maladie est causée par une mutation génétique héréditaire et elle a été surnommée la « malédiction de Terre-Neuve ». Les effets exacts de la mutation génétique restent à élucider – Pourquoi la maladie touche-t-elle davantage les hommes que les femmes? Pourquoi certaines personnes atteintes de la maladie meurent-elles soudainement, alors que d’autres qui en sont tout autant atteintes peuvent mener une vie relativement normale? Jessica Esseltine et son équipe tentent de résoudre ce mystère en prélevant une petite biopsie de peau chez des patients atteints, en transformant ces cellules de peau en cellules souches dites cellules souches pluripotentes induites (CSPi), puis en utilisant ces CSPi pour créer des cellules cardiaques contractiles qui pourront être étudiées de près en laboratoire. L’équipe espère que ce projet aidera à mieux comprendre la biologie de la CVDA et qu’il débouchera sur de nouvelles mesures préventives et de nouveaux traitements.
https://www.esseltinelab.com/team
« Plusieurs familles dévouées se sont investies pour nous aider dans notre recherche. Bien que concentrée à Terre-Neuve, la maladie cardiaque causée par cette mutation (CVDA) a été observée dans le monde entier. Notre recherche nous permettra de comprendre la biologie fondamentale de la CVDA, ce qui pourrait conduire à de nouvelles thérapies fondées sur la compréhension des causes qui sous-tendent les variations observées dans les présentations cliniques de la maladie et à une véritable médecine de précision pour les personnes atteintes. » – Jessica Esseltine
Mise au point de stimulateurs cardiaques biologiques à base de cellules souches
Stephanie Protze, University Health Network
Les battements du cœur humain sont commandés par le stimulateur cardiaque primaire appelé nœud sinusal (NSA). Une défaillance du NSA due à une maladie ou au vieillissement entraîne un ralentissement potentiellement mortel du rythme cardiaque et doit être traitée par la greffe d’un stimulateur cardiaque électronique. Environ 21 000 Canadiens reçoivent un stimulateur cardiaque électronique chaque année et ce nombre ne cesse d’augmenter avec le vieillissement de la population. Les stimulateurs cardiaques électroniques présentent plusieurs inconvénients, comme la nécessité de remplacer les piles et les risques d’infection et d’insuffisance cardiaque. Stephanie Protze et son équipe travaillent au développement d’un stimulateur cardiaque biologique dérivé de cellules souches. Cette solution permettrait de remplacer le NSA endommagé par de nouvelles cellules de stimulateur cardiaque fonctionnelles. Avant de passer aux essais cliniques, l’équipe doit tout d’abord perfectionner les méthodes utilisées pour cultiver un grand nombre de cellules de stimulateur cardiaque et les tester dans des modèles précliniques de maladies cardiaques.
https://www.uhnresearch.ca/researcher/stephanie-protze
« Ce projet nous permettra de cultiver des stimulateurs cardiaques biologiques en laboratoire, ce qui ouvrira la voie à de futures expériences de modélisation personnalisée des maladies et de criblage des médicaments qui nous aideront à mieux comprendre les problèmes qui touchent les stimulateurs cardiaques et à mettre au point de nouvelles options de traitement. Notre équipe espère faire avancer la fabrication des stimulateurs cardiaques biologiques afin d’offrir un espoir de guérison aux personnes atteintes d’une dysfonction du nœud sinusal au Canada et dans le monde entier. » – Stephanie Protze
Vers la prévention de l’arrêt cardiaque soudain chez les enfants
Glen Tibbits, Simon Fraser University
La tachycardie ventriculaire polymorphe catécholaminergique (TVPC) est une maladie cardiaque qui fait courir aux enfants atteints un risque élevé d’arrêt cardiaque soudain (ACS). La plupart des enfants affectés présentent leurs premiers symptômes entre l’âge de 3 et de 16 ans – et 30 à 50 % des personnes ayant reçu un diagnostic de TVPC mourront avant l’âge de 35 ans. Cette maladie peut être causée par plusieurs mutations génétiques, ce qui pose un défi pour les chercheurs, puisque chaque patient peut présenter une mutation génétique différente et répondre différemment aux traitements. Glen Tibbits et son équipe prélèvent des échantillons de sang de patients atteints de la TVPC et les transforment en cellules souches appelées cellules souches pluripotentes induites (CSPi), puis transforment ces CSPi en cellules cardiaques contractiles porteuses de la mutation génétique afin de pouvoir les étudier en laboratoire. À terme, l’équipe espère développer des traitements adaptés à chaque patient et prévenir les décès prématurés inattendus.
« Il peut être ardu de déterminer la cause exacte de la TVPC, ce qui rend très difficile l’élaboration d’un protocole de traitement pour chaque patient. Nous sommes quelques cardiologues, physiologistes cardiaques, biologistes et généticiens à nous réunir pour discuter de patients et de variants particuliers. Ce travail générera une multitude de données qui, nous l’espérons, pourront être utilisées pour mettre au point des traitements personnalisés qui offriront un nouvel espoir aux patients atteints de cette maladie dévastatrice. » – Glen Tibbits
Déchiffrer le code utilisé par les cellules pour activer les gènes afin de mieux comprendre et traiter les maladies
Carl de Boer, University of British Columbia
On estime que de nombreuses maladies courantes, dont les maladies cardiaques, sont en partie dues à la génétique – le profil d’ADN unique d’une personne – une relation que les scientifiques cherchent à mieux comprendre. En utilisant des modèles informatiques capables d’analyser simultanément des millions de séquences d’ADN dans les cellules cardiaques et les cellules souches de patients, Carl de Boer et son équipe travaillent à la mise au point d’outils d’intelligence artificielle qui permettront un jour de déterminer précisément comment la constitution génétique d’une personne influe sur son risque de contracter une maladie cardiaque et, par conséquent, d’offrir des thérapies géniques personnalisées aux patients atteints d’affections cardiaques d’origine génétique.
« De nombreuses maladies courantes trouvent leur origine dans des mutations du code génétique. En découvrant comment les segments d’ADN interagissent dans les cœurs sains et en présence de mutations pathologiques, nous comprendrons mieux les origines des maladies cardiaques et pourrons ainsi mettre au point des outils prédictifs et des traitements personnalisés. Nous espérons à terme créer des ressources qui pourraient être appliquées à de nombreuses autres maladies. » – Carl de Boer
Mise au point de traitements personnalisés à base de cellules souches pour la fibrillation auriculaire
Zachary Laksman, University of British Columbia
La fibrillation auriculaire (FA) est le trouble du rythme cardiaque le plus fréquent et a des conséquences dévastatrices pour les patients et le système de santé canadien. Le Dr Laksman et son équipe travaillent à mettre au point des méthodes pour cultiver des cellules cardiaques dérivées de cellules souches portant les mutations génétiques à l’origine de la fibrillation auriculaire. En exposant les cellules cardiaques à de nombreux médicaments et en utilisant un ordinateur pour analyser leur réaction, l’équipe constituera une base de données qui pourra être utilisée pour déterminer la meilleure thérapie à adopter pour chaque patient, et donc de proposer des solutions personnalisées cliniquement pertinentes aux patients atteints de fibrillation auriculaire.
https://www.hli.ubc.ca/researchers/zachary-laksman/
« Notre équipe internationale de collaborateurs et de partenaires industriels a comme objectif de donner aux patients souffrant de fibrillation auriculaire accès à des traitements personnalisés. Dans le cadre de ce projet, nous utiliserons des tissus cardiaques dérivés de cellules souches et une modélisation informatique complexe pour identifier les thérapies les plus prometteuses pour chaque patient. Chaque étape de ce processus nécessitera une expertise et une innovation technologique tout à fait uniques. Nous ne pourrons réussir que si nos cliniciens, nos scientifiques et nos partenaires industriels parviennent à s’unir autour d’une vision commune axée sur l’impact clinique. » – Dr Zachary Laksman
Déterminer comment les cellules musculaires cardiaques deviennent pleinement matures
Sheila Teves, University of British Columbia
La génétique influence souvent le risque de contracter une maladie cardiaque. Ce qui complique les choses, c’est que chaque patient est porteur d’un ensemble unique de gènes, de sorte que les facteurs de risque génétiques et les causes sous-jacentes des maladies cardiaques peuvent être uniques à chaque patient. L’un des moyens d’étudier les gènes uniques d’un patient consiste à lui prélever une petite biopsie (de peau, par exemple) et à manipuler les cellules recueillies en laboratoire pour les transformer en des cellules d’un type particulier que l’on appelle cellules souches pluripotentes induites (CSPi), lesquelles peuvent ensuite se spécialiser pour devenir n’importe quel type de cellule de l’organisme, comme des cellules cardiaques. Sheila Teves et son équipe étudient le processus menant à la création des cellules cardiaques à partir de CSPi et espèrent utiliser leurs méthodes améliorées pour créer des traitements personnalisés pour certains types de maladies cardiaques.
https://teveslab.wordpress.com/
« Nos recherches visent à acquérir des connaissances fondamentales sur les cellules souches cardiaques, que nous espérons utiliser pour mettre au point de nouveaux traitements pour des maladies cardiaques telles que la cardiomyopathie hypertrophique. Grâce à ce projet financé par le RCS, je tisserai des liens avec la solide communauté canadienne des chercheurs du domaine des cellules souches et de la médecine régénératrice et je mettrai en place des collaborations pancanadiennes qui favoriseront le développement de thérapies à base de cellules souches plus efficaces et plus ciblées pour les maladies cardiaques. » – Sheila Teves
Ingénierie des tissus cardiaques avec des cellules immunitaires dérivées de cellules souches pour réparer les cœurs humains
Milica Radisic, University Health Network
Après une crise cardiaque, il ne reste pas toujours suffisamment de muscle cardiaque sain pour soutenir le fonctionnement normal du cœur. De nombreux chercheurs travaillant sur des traitements pour les maladies cardiaques se concentrent sur les cellules du muscle cardiaque qui aident le cœur à continuer à battre. Cependant, il existe de nombreux autres types de cellules de soutien dans le cœur, comme les cellules conjonctives appelées fibroblastes et les cellules immunitaires appelées macrophages. Ces différentes cellules sont essentielles pour former un tissu cardiaque fonctionnel. Milica Radisic et son équipe créent différents types de cellules cardiaques en laboratoire et les mélangent sur une puce en plastique structurée pour créer de petits segments de tissu cardiaque fonctionnels qui ressemblent et battent comme un vrai muscle cardiaque. L’équipe testera ces micro-cœurs dans des modèles précliniques de maladies cardiaques, le but étant de réaliser subséquemment des essais cliniques et de mettre au point de nouveaux traitements pour les maladies cardiaques.
« Notre équipe a accompli le difficile travail de mettre au point des méthodes de culture de cellules cardiaques et immunitaires dérivées de cellules souches, de concevoir notre plateforme et d’élaborer des protocoles éthiques. Nous avons maintenant tous les éléments en place pour assurer la réussite de ce projet et nous avons conclu de solides partenariats de commercialisation avec BlueRock Therapeutics et TARA Biosystems. Ces travaux ouvriront la voie à de nouvelles approches de médecine régénératrice pour traiter les maladies cardiaques. » – Milica Radisic
Réparer les cœurs endommagés à l’aide de cellules musculaires cardiaques matures issues de cellules souches humaines
Michael Laflamme, University Health Network
Après une crise cardiaque, le muscle cardiaque présente des dommages importants qui peuvent avoir des effets dévastateurs, par exemple une insuffisance cardiaque, qui est associée à une réduction de la qualité de vie et à un taux de mortalité élevé. Le Dr Michael Laflamme et son équipe travaillent sur des thérapies cellulaires qui permettront de remplacer les parties endommagées du muscle cardiaque par des cellules musculaires cardiaques dérivées de cellules souches. Lorsque les cellules souches sont utilisées pour fabriquer des cellules cardiaques, elles passent par plusieurs étapes de croissance et de changement au cours d’un processus appelé différenciation. Chez l’adulte, les cellules du muscle cardiaque qui font battre le cœur sont entièrement différenciées, et l’équipe du Dr Laflamme a mis au point des méthodes qui permettent de fabriquer des cellules cardiaques qui se rapprochent davantage des cellules entièrement différenciées que l’on trouve chez l’adulte. En greffant ces cellules matures, l’équipe espère développer de meilleures approches pour réparer le muscle cardiaque endommagé afin de pouvoir offrir de nouvelles options de traitement aux patients souffrant de maladies cardiaques.
https://www.uhnresearch.ca/researcher/michael-laflamme
« La régénération des cœurs endommagés représenterait une nouvelle thérapie potentiellement révolutionnaire pour les patients souffrant de maladies cardiaques, dont les taux de morbidité et de mortalité sont très élevés. En cas de réussite, ces travaux permettront à ce nouveau produit cellulaire de passer à l’étape d’un premier essai clinique chez l’homme pour des patients souffrant d’insuffisance cardiaque après une crise cardiaque. Cela aurait également comme conséquence de consolider davantage la position du Canada comme chef de file du domaine de la médecine régénératrice cardiaque. » – Dr Michael Laflamme
Faire progresser la régénération cardiaque basée sur les microvaisseaux dans un grand modèle animal préclinique
Sara Vasconcelos, University Health Network
La greffe de cellules pourrait permettre de régénérer des organes endommagés par diverses maladies et certains problèmes de santé aigus, comme l’infarctus. Cependant, pour que les cellules survivent à une greffe et régénèrent efficacement un organe, elles doivent avoir un accès immédiat à l’oxygène et aux nutriments fournis par les vaisseaux sanguins. De nombreuses tentatives de fabrication de nouveaux vaisseaux sanguins pour la régénération d’organes ont échoué. Sara Vasconcelos et son équipe cherchent des façons de surmonter cet obstacle et de créer de nouvelles voies thérapeutiques pour traiter les maladies cardiovasculaires. Elles ont déjà beaucoup progressé dans leurs travaux, ce qui est très prometteur pour les thérapies de remplacement cellulaire. Pour la première fois, l’équipe a démontré l’efficacité d’un procédé qui favorise la survie des cellules et améliore le fonctionnement des organes de petits modèles animaux, comme les rats, en recyclant des vaisseaux sanguins extraits de tissus adipeux pour favoriser la survie des cellules greffées.
Les prochaines étapes pour Mme Vasconcelos seront de continuer de progresser sur cette voie en utilisant un modèle animal de grande taille et de générer les données nécessaires sur l’efficacité et la sûreté du procédé afin de faire avancer cette thérapie à l’étape des essais cliniques. En cas de réussite, cette recherche changera la donne pour des millions de personnes.
http://www.vasconceloslab.com/
« Nous disposons de données prometteuses qui démontrent la capacité de notre technologie à soutenir les greffes cellulaires et à améliorer le traitement des maladies cardiaques. L’absence d’une stratégie efficace pour rétablir le flux sanguin après une greffe de cellules est l’un des principaux obstacles au succès des thérapies cellulaires. Une bonne stratégie de vascularisation sera essentielle à la mise en œuvre des thérapies cellulaires, améliorera considérablement la qualité de vie des patients et réduira les coûts pour le système de santé. » – Sara Vasconcelos
