JASON T. MAYNES

Mesurer la contractilité des cellules cardiaques afin d’identifier de nouveaux traitements et de prédire la toxicité cardiaque

 

Concours : Programme EXPLORE 2015
Financement : 300 000 $ / 2 ans
Début : Avril 2016

Les traitements actuels pour l’insuffisance cardiaque servent surtout à atténuer les symptômes de la maladie et la plupart d’entre eux ne corrigent pas la dysfonction à l’origine du problème cardiaque. Il est difficile de mettre au point de nouveaux traitements qui ciblent et améliorent la fonction des cardiomyocytes, notamment en regard des fonctions complexes des muscles cardiaques et des défis que pose la modélisation du comportement des cellules cardiaques. Il en va de même avec l’évaluation des effets secondaires de médicaments, puisqu’ils peuvent être dangereux pour les patients et entraîner un taux élevé d’abandon en cours d’études cliniques. La nécessité de mieux prédire l’effet de médicaments sur le cœur afin de développer des traitements cardiologiques et non cardiologiques sûrs a stimulé la mise au point d’analyses capables de mesurer l’ensemble des fonctions des caridomyocytes.

L’équipe tente de développer le premier système conçu pour mesurer simultanément les trois paramètres de base régissant les fonctions cellulaires cardiaques, notamment la fréquence et le rythme cardiaque des cardiomyocytes, et surtout leur force de contraction, un élément qui comportait son lot de difficultés par le passé. L’équipe réussira cet exploit en cultivant des cadiomyocytes humains dérivés de cellules souches pluripotentes induites (CSPI) fixées sur des membranes polymères/silicone fonctionnalisées. Celles-ci sont insérées dans des plaques à 96 puits assorties de capteurs de contrainte à base de nanotubes composites. La force créée par la contraction des cardiomyocytes après l’administration du médicament entraîne une déformation de la membrane de polymère, ce qui modifie la résistance électrique du capteur en réaction à la contrainte. Il est possible de mesurer la fréquence, le rythme et la contractilité des cardiomyocytes en mesurant la contrainte exercée pendant une période de temps donnée. Qui plus est, l’appareil pourra quantifier les mesures de force de toutes cellules dans toutes les directions, surmontant ainsi une contrainte importante associée aux appareils actuels qui mesurent un seul ou très peu de cardiomyocytes à la fois. Le système sera validé en analysant des composés dont la toxicité est connue, pour ensuite être comparé à l’analyse de référence. L’équipe soumettra également à l’effet d’agents thérapeutiques des cardiomyocytes dérivés de CSPI provenant de patients atteints d’insuffisance cardiaque consécutive à une cardiomyopathie hypertrophique et à une myocardiopathie dilatée afin d’établir comment les effets de la maladie peuvent être quantifiés et de cribler de nouveaux médicaments en fonction de leur effet sur le tissu cardiaque.

Jason T. Maynes

Hospital for Sick Children

Co-Investigateurs

Robert Hamilton
Hospital for Sick Children

Yu Sun
University of Toronto