Laboratoire Leenen

Les travaux actuels du Dr Leenen se concentrent dans deux secteurs :

  • les mécanismes cérébraux qui déterminent l’hyperactivité sympathique dans l’hypertension sensible au sel et l’insuffisance cardiaque congestive;
  • le fondement génétique de l’hypertension sensible au sel.
Projets 

Mécanismes cérébraux et hypertension sympathique chez les modèles génétiques d’hypertension sensible au sel

Chercheur principal : Frans Leenen
Collaborateurs : Frédérique Tesson, Balwant Tuana
Financement : Instituts de recherche en santé du Canada

Deux mécanismes distincts interviennent dans l’activation du système nerveux central (SNC) par une diète riche en sel chez des lignées de rats génétiquement sensibilisés au sel, comme Dahl S et SHR : 1) amélioration du transport de Na+ du plexus choroïde (PC) vers le liquide céphalorachidien (LCR); 2) amélioration des réponses sympathico-excitatrices et pressives au Na+.

Nos études nous ont permis de recueillir des données probantes à l’appui d’un nouveau concept : une augmentation des concentrations de Na+ dans le LCR active la production d’aldostérone et de l’ouabaïne ainsi que leur libération dans l’hypothalamus. L’activation de cette voie neuromodulatrice par le Na+ est plus efficace chez les rats S que chez les rats R et semble accroître l’activité des voies sympathico-excitatrices angiotensinergiques. Le blocage de cette voie neuromodulatrice ou des récepteurs AT1 dans le SNC prévient l’hypertension induite par le sel chez les rats Dahl S.

L’observation, à l’aide d’analyses par microréseaux, des mécanismes qui concourent au transport du Na+ dans le PC nous a permis de déterminer l’expression différentielle de quatre gènes dans le PC des rats Dahl S dont l’alimentation était normale et de ceux dont la diète était riche en sel, et de 39 gènes dans le groupe dont la diète était exclusivement riche en sel. Nous émettons l’hypothèse que ces découvertes nous mèneront à l’identification de nouveaux mécanismes qui concourent à une amélioration du transport du Na+ dans le PC des rats Dahl S.

Les pistes de recherche suivantes seront explorées au moyen de Dalh S et de deux lignées témoins résistantes au sel, de Dahl R (identiques à 70 %) et de la lignée consomique SS.BN13 (identiques au Dahl S à 98 %) :

  • études de suivi à l’aide d’analyses par microréseaux;
  • régulation du Na+ dans le LCR et le tissu cérébral.

Notre seconde hypothèse postule qu’une élévation chronique des concentrations de Na+ dans le LCR active les neurones angiotensinergiques de l’organe sous-fornical, entraînant une production et une libération accrues d’aldostérone et d’ouabaïne par les neurones neurosécréteurs présents dans le noyau supraoptique et le noyau paraventriculaire. Les pistes de recherche suivantes seront explorées principalement au moyen de rats Dahl S :

  • effets d’un apport élevé en sel sur le contenu en aldostérone et en ouabaïne des noyaux cérébraux qui participent à la régulation cardiovasculaire;
  • évaluation des zones du prosencéphale qui montrent une production accrue d’aldostérone et d’ouabaïne en vue de vérifier les modifications de l’expression génique des enzymes qui prennent part à la production d’aldostérone ou d’ouabaïne;
  • voies fonctionnelles du SNC activées par le Na+, qu’il s’agisse d’une diète riche en sel ou d’une perfusion intracérébroventriculaire de LCR artificiel riche en Na+.

Personnel :

Hong-Wei Wang, M.D., Ph. D., associé de recherche

Bing Huang, M.D., Ph. D., associé de recherche

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Mécanismes cérébraux déterminant l’hyperactivité sympathique et la dysfonction cardiaque chez le rat après un IM

Chercheur principal : Frans Leenen
Financement : Instituts de recherche en santé du Canada

Le SCN fait office de « conducteur » en intégrant des données issues de sources variées dans l’organisme, ce qui provoque une activation des voies descendantes du SNC qui gèrent l’activité d’importants régulateurs de l’homéostasie cardiovasculaire après un IM (Leenen, Circ Res 2007). Dans le SCN, une cascade de neuromodulateurs et de neurotransmetteurs est mobilisée. En ce moment, l’activation de la production et de la libération locales d’aldostérone semble constituer la première étape. Toutefois, le stimulus à l’origine de la production accrue d’aldostérone et son emplacement dans le SCN ne sont pas encore connus.

L’élévation rapide des concentrations d’angiotensine II dans le circuit sanguin après un IM pourrait activer des neurones présents dans des organes circonventriculaires du prosencéphale, surtout l’organe sous-fornical. Aux fins de la présente subvention, nous émettons une nouvelle hypothèse selon laquelle les neurones angiotensinergiques en provenance de l’organe sous-fornical activent la production et la libération d’aldostérone, qui active à son tour des neurones magnocellulaires de neurosécrétion adjacents qui sont logés dans le noyau supraoptique et le noyau paraventriculaire. La libération accrue d’ouabaïne qui s’ensuit réduit le potentiel transmembranaire, surtout celui des neurones parvocellulaires présents dans le noyau paraventriculaire, ce qui aurait pour effet de sensibiliser ces neurones à des phénomènes comme une stimulation du récepteur AT1 menant à une activation persistante des voies descendantes.

Les activités suivantes serviront à vérifier ce concept :

  • évaluation de l’expression génique des voies de biosynthèse putatives des stéroïdes qui correspondent à l’aldostérone et à l’ouabaïne dans le noyau prosencéphalique, par l’application d’une méthode liée au gène candidat ainsi que d’analyses par microréseaux pour une expression génique générale, non biaisée, avec et sans mécanismes particuliers;
  • évaluation de connexions fonctionnelles, dont la lésion chimique de noyaux donnés en vue d’évaluer l’effet chronique de cette population de neurones et la micro-injection de bloquants particuliers en vue de déterminer les mécanismes propres à certains noyaux.

Hyperactivité sympathique, remodelage et dysfonction cardiaques après un IM

En ce qui concerne les mécanismes périphériques qui assurent la médiation des effets du SNC sur le cœur après un IM, il est probable que les effets cardiaques des blocages centraux dépendent des mesures de prévention d’une hausse de l’activité sympathique cardiaque et des effets cardiaques qui y sont associés, tant directs qu’indirects, entraînés par une stimulation du SRAA cardiaque. Cependant, chez les rats qui ont subi un IM, un traitement par des bêtabloquants non sélectifs n’aura eu que des effets minimaux sur le remodelage et la dysfonction du VG, tandis que les bêta1-bloquants entraînent certains bienfaits.

Des différences quant à la perte de cardiomyocytes des suites d’une apoptose pourraient en partie expliquer ce phénomène. Le SRAA (par l’entremise des récepteurs AT1 et de la régurgitation mitrale) induirait l’apoptose des cardiomyocytes; la stimulation des récepteurs bêta1 aurait ce même effet inducteur, tandis que la stimulation des récepteurs bêta2 et alpha1 serait inhibitrice. Il est bien établi que le myocarde non infarci subit une perte graduelle des myocytes après un IM attribuable à l’apoptose, ce qui entraîne une hypertrophie des myocytes restants et une réduction progressive de la fonction systolique du VG.

Nous émettons l’hypothèse selon laquelle des blocages au niveau central constituent la stratégie la plus efficace pour prévenir l’inflammation et l’apoptose et, par conséquent, le maintien de la fonction systolique du VG après un IM, et que ces blocages sont nettement plus efficaces qu’un blocage systémique des récepteurs bêta1.

Les stratégies suivantes serviront à vérifier ces concepts :

  • évaluation des effets des blocages au niveau central après un IM;
  • comparaison des effets des blocages au niveau central avec ceux d’un blocage systémique des récepteurs bêta1 après un IM.

Exclusive à notre groupe, cette double stratégie est essentielle à une meilleure compréhension de la pathophysiologie et à l’application de ces nouveaux concepts dans la recherche de pistes d’interventions post-IM axées sur le mécanisme en vue de prévenir la perte de myocytes et d’assurer le maintien de la fonction ventriculaire.

Personnel :

Roselyn White, gestionnaire de laboratoire

Li Bi, technicienne de recherche

Monir Ahmad, M.D., associé de recherche

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Bases génétiques de l’hypertension dite « sensible au sel » chez l’humain

Chercheurs principaux : Frédérique Tesson, Frans Leenen
Collaborateur : Alex Stewart
Financement : Instituts de recherche en santé du Canada

Dans la population générale, un apport élevé en sel provoque une élévation de la tension artérielle (TA) à court terme et favorise l’élévation de la TA avec l’âge. La réponse de la TA au sel est habituellement attribuable à deux phénotypes extrêmes, soit la sensibilité au sel (SS) et la résistance au sel (RS), et à un phénotype intermédiaire. Une impressionnante proportion de 50 % des patients hypertendus présentent une SS dans les études à court terme, comparativement à seulement ~10 % dans la population normotendue.

Malgré les nombreuses études de corrélations et d’associations sur les gènes candidats pour la TA elle-même ou la réponse de la TA au sel, le réseau génétique responsable de la variation de la TA demeure un mystère. À ce jour, on ignore encore à quels gènes attribuer la résistance au sel. Les études d’explorations pangénomiques présentent une limitation majeure : peu s’attardent à la fois au phénotype et au génotype. Dans la quasi-totalité des études, seules les valeurs de la TA mesurées en cabinet ont été utilisées. Celles-ci affichaient une variabilité marquée qui pouvait facilement mener à une sur-représentation diagnostique (« syndrome de la blouse blanche ») ou à une sous-représentation (« hypertension masquée »). Les explorations pangénomiques ont jusqu’à maintenant été réalisées à l’aide de marqueurs très espacés, qui omettent des variations dans des segments chromosomiques intermédiaires.

Pour repousser les limites antérieures, nous proposons d’utiliser le réseau Affymetrix, composé de 1,8 million de marqueurs génétiques, une population de sujets de race blanche qui présentent des antécédents familiaux d’hypertension précoce et qui a fait l’objet d’un phénotypage minutieux de la réponse de la TA au sel, et le génotypage grande capacité rendu possible par le Centre canadien de génétique cardiovasculaire de l’Institut de cardiologie. Nous émettons l’hypothèse qu’il serait possible d’identifier les gènes qui prédisposent aux élévations de la TA induites par le sel grâce à une exploration génomique de forte densité chez une vaste population d’hommes et de femmes qui présentent une hypertension précoce et des antécédents familiaux d’hypertension, et stratifiés en fonction de la réponse de la TA au sel observée durant une surveillance de la TA ambulatoire sur 24 heures.

L’étude devant vérifier ces hypothèses compte six volets :

Population de la phase I

  • établir le phénotype de la réponse de la TA au sel d’une population d’hommes et de femmes de race blanche composée de 510 sujets à partir de la surveillance de la TA ambulatoire sur 24 heures;
  • réaliser une première étude d’associations pangénomiques pour PNS (polymorphisme d’un nucléotide simple) et VNC (variation du nombre de copies) à l’aide de microréseaux à forte densité en vue d’identifier de nouveaux locus chromosomiques de risque de réponse élevée ou de réponse minimale à un apport élevé en sel.

Population de la phase II

  • recruter une vaste population prospective et indépendante de 1 500 sujets dont la TA élevée est confirmée par une surveillance de la TA ambulatoire sur 24 heures ainsi qu’une population témoin de 1 500 sujets normotendus appariés quant au sexe et à l’âge, et en établir le phénotype;
  • génotypage des locus chromosomiques associés à une hypertension sensible au sel dans le volet 2 auprès d’une population indépendante de 1 500 sujets du groupe hypertendu et de 1 500 sujets du groupe témoin;
  • génotypage plus approfondi des locus dont l’association à l’hypertension a été confirmée dans le volet 4 à l’aide de PNS additionnels adjacents et adaptés en vue d’identifier les gènes candidats et de mesurer l’influence des combinaisons d’allèles;
  • caractériser le rôle potentiel des variantes associées.

Pour évaluer, au sein de la population de la phase I, la sensibilité de la TA au sel, on transmet aux sujets des directives qui visent la réduction jusqu’à ~100 mmol/jour de leur apport en sel durant une période de présélection de 2 semaines. Après 6 semaines d’observation de cette diète restrictive en sodium et après répartition aléatoire, ils reçoivent, des capsules de sel (200 mmol/jour) durant la première ou la deuxième période de 3 semaines. À la fin de chaque période, l’excrétion de sodium dans l’urine et la TA ambulatoire (TAA) sont mesurées sur 24 heures. Dans la population de la phase II, les sujets ne sont étudiés qu’une seule fois pour mesurer l’excrétion urinaire de sodium et la TAA sur 24 heures (sans traitement depuis 2 semaines).

Du point de vue de la santé publique, la stratégie visant la réduction de la quantité de sel ajoutée aux aliments est d’un grand intérêt. D’un point de vue individuel, les répercussions d’un apport élevé en sel sur le système cardiovasculaire varient de minimales à extrêmes et semblent en très grande partie déterminées par la génétique. S’il est difficile de démontrer l’ampleur de ces répercussions en milieu clinique, un diagnostic génétique serait idéal pour conseiller à une personne en particulier les ajustements à apporter à son mode de vie. Mais la réalisation d’études comportant une évaluation méticuleuse du phénotype et des génotypes est essentielle à l’atteinte de cet objectif.

Personnel :

Chelsea Kingsbury, coordonnatrice de recherche

Natalie McInnis, gestionnaire de projet

Roselyn White, gestionnaire de laboratoire

Tracey Jackson, technicienne de laboratoire

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Blocage du SAR et activité sympathique chez l’humain après un IM

Chercheur principal : Frans Leenen
Collaborateurs : Marcel Ruzicka, Ross Davies, Kathryn Ascah, Michel Le May
Financement : Fondation des maladies du cœur de l’Ontario

Après un IM, plusieurs mécanismes sont susceptibles d’activer les voies du SNC qui font intervenir le SRAA cérébral, ce qui provoque l’activation de mécanismes périphériques comme l’activité sympathique, les cytokines et le SRAA cardiaque. Un blocage du SRAA cérébral au niveau de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA) ou du récepteur AT1 est d’une même efficacité pour prévenir l’activation de ces mécanismes périphériques après un IM. À cause d’une variété d’actions directes et indirectes, l’hyperactivité sympathique constitue un déterminant majeur d’un résultat cardiovasculaire néfaste. Chez les patients, une hyperactivité sympathique apparaît après un IM malgré un traitement par un inhibiteur de l’ECA (Graham et coll., 2002; 2004; Notarius et coll., 2007). Chez le rat, l’administration de doses normales d’inhibiteurs de SAR lipophiles à forte affinité se révèle plus efficace que celle d’inhibiteurs hydrophiles à faible affinité pour traverser la barrière sang-cerveau et procéder à un blocage au niveau du cerveau.

Selon notre hypothèse, un blocage du SAR à base d’inhibiteurs lipophiles à forte affinité serait plus efficace chez les patients qui ont subi un IM qu’un blocage à base d’inhibiteurs hydrophiles à faible affinité pour prévenir les hausses d’activité sympathique, lors de l’administration de doses normales. Le lisinopril et le losartan sont des inhibiteurs hydrophiles, alors que le trandolapril et le telmisartan sont des inhibiteurs lipophiles.

Méthodologie : Des patients qui ont subi un IM feront l’objet d’une répartition aléatoire pour recevoir du lisinopril ou du trandolapril. Après trois mois et pour une période de suivi de trois mois additionnels, le losartan sera ajouté au lisinopril, et le telmisartan, au trandolapril. Nous préconisons cette formule combinatoire parce qu’elle est actuellement la plus intéressante sur le plan clinique et parce que les deux stratégies thérapeutiques sont susceptibles d’afficher des différences plus marquées quant aux effets centraux que ne le feraient de fortes doses de chacun des deux inhibiteurs de l’ECA pour lesquels les différences quant aux effets centraux s’amenuisent, du moins chez le rat.

Des patients âgés de moins de 80 ans et admis pour un IM aigu et des anomalies du mouvement des parois persistantes liées à un IM de 3 à 6 jours après une thrombolyse ou une ICP seront répartis de façon aléatoire pour recevoir durant 3 mois des doses de trandolapril ou de lisinopril qui seront ajustées pour atteindre jusqu’à 4 mg ou 40 mg par jour, respectivement. Après cette période, des doses de losartan ou de telmisartan seront ajoutées et ajustées pour atteindre 50 mg, 2 fois par jour, ou 40 mg, 2 fois par jour, respectivement, durant 3 mois additionnels. Chaque groupe comptera 50 patients.

Avant la répartition aléatoire, les patients subiront une échocardiographie bidimensionnelle en vue d’évaluer leur admissibilité de même que les dimensions et la fonction générale du VG. Après trois mois (à la fin de la monothérapie par un inhibiteur de l’ECA) et six mois de traitement (à la fin du traitement d’association), ils seront également soumis à une évaluation de l’activité nerveuse du muscle sympathique (ANMS) et à un prélèvement sanguin en vue de mesurer les concentrations de catécholamines plasmatiques, des composantes du SRAA sanguin, du PNC et des cytokines.

L’ANMS absolue après trois mois de monothérapie suivie d’une modification de l’ANMS après six mois de traitement d’association constitue le paramètre principal d’évaluation. Les paramètres secondaires d’évaluation sont composés d’un ensemble de paramètres cliniques qui concourent aux résultats cardiovasculaires néfastes ou en témoignent (c.-à-d. des marqueurs).
Nous prévoyons que le blocage lipophile du SAR se révélera plus efficace que le blocage hydrophile du SAR pour réduire l’hyperactivité sympathique et pour inhiber les hausses de concentrations de cytokines plasmatiques, le cycle de renouvellement de la matrice extracellulaire cardiaque et, peut-être, les concentrations plasmatiques de PNC et d’aldostérone. Après six mois, les changements observés dans les dimensions du VG et de la fraction d’éjection seront peut-être trop modestes pour établir une différence entre les deux stratégies thérapeutiques.

Personnel :

Natalie McInnis, gestionnaire de projet

Lisa Mouchet, coordonnatrice de recherche

Roselyn White, gestionnaire de laboratoire

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Publications 
  • Leenen FHH, Nwachuku CE, Black HR, Cushman WC, Davis BR, Simpson LM , Alderman MH, Atlas SA, Basile JN, Cuyjet AB, Dart R, Felicetta JV, Haywood LJ, Grimm RH, Jafri SZA, Proschan MA, Thadani U, Whelton PK, Wright JT.  Clinical Events in High-Risk Hypertensive Patients Randomized to Calcium Channel Blocker vs. ACE-inhibitor in ALLHAT.  Hypertension 48: 374-384, 2006.
  • Leenen FHH.  Brain Mechanisms contributing to sympathetic hyperactivity and Heart Failure. Circulation Research (Editorial) 101:221-223, 2007.
  • B Liang, Leenen FHH. Prevention of Salt Induced Hypertension and Fibrosis by AT1-receptor Blockers in Dahl S Rats. Journal Cardiovascular Pharmacology 51:457-466, 2008.
  • Leenen FHH, Dumais J, McInnis NH, Turton P, Stratychuk L, Nemeth K, Lum-Kwong MM, Fodor G.  Results of the Ontario Survey on the Prevalence and Control of Hypertension.  Canadian Medical Association Journal 178:1441-1449, 2008.
  • Huang B, White R, Ahmad M, Jeng A, Leenen FHH.  Central infusion of aldosterone synthase inhibitor prevents sympathetic hyperactivity and hypertension by central Na+ in Wistar rats.  American Journal of Physiology  295:R166-172, 2008.
  • McInnis NH, Fodor G, Moy Lum-Kwong M, Leenen FHH.  Antihypertensive medication use and blood pressure control:  A community based cross sectional survey (ON-BP).  American Journal of Hypertension 21:1210-1215, 2008.
  • Huang B, White R, Ahmad M, Tan J, Jeng AY, Leenen FHH.  Central infusion of aldosterone synthase inhibitor attenuates LV dysfunction and remodeling in rats post MI.  Cardiovascular Research 81:574-581, 2009.
  • Gabor A, Leenen FHH.  Mechanisms mediating sodium-induced hypertension in the PVN of Wistar rats.  American Journal of Physiology 296:R618-R630, 2009.
  • Huang BS, White R, Jeng A, Leenen FHH.  Role of central nervous system aldosterone synthase and mineralocorticoid receptors in salt-induced hypertension in Dahl salt-sensitive rats.  American Journal of Physiology 296:R994-R1000, 2009.
  • Huang BS, Leenen FHH. The brain renin-angiotensin-aldosterone system: a major mechanism for sympathetic hyperactivity and LV remodeling and dysfunction post MI. Current Heart Failure Reports 6:81-88, 2009.
  • Huang BS, Ahmad M, Tan J, Leenen FHH. Chronic central versus systemic blockade of AT1 receptors and LV dysfunction in rats post myocardial infarction. American Journal of Physiology 297:H968-H975, 2009
  • Amin MS, Reza E, Wang H, Leenen FHH.  Sodium Transport in the Choroid Plexus and Salt Sensitive Hypertension.  Hypertension 54:860-867, 2009.

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