Fibres musculaires semblables à des brins dans le cœur liées au risque d'insuffisance cardiaque

Chez l'homme, le cœur est le premier organe fonctionnel à se développer, commençant à battre quatre semaines après la conception. Au cours du développement, le cœur développe un réseau complexe et complexe de fibres musculaires, appelées trabécules, formant des motifs géométriques dans la paroi interne du cœur.

La bande musculaire de tissu cardiaque appelée bande modératrice ou trabécule septomarginale se trouve dans le ventricule droit du cœur et a été décrite pour la première fois par Léonard de Vinci dans son exploration de l'anatomie humaine.

Selon les chercheurs, les structures d'abord esquissées par l'artiste Léonard de Vinci sont essentielles pour comprendre le fonctionnement du cœur.

Auparavant, les scientifiques pensaient que ces structures musculaires en forme de brin n'avaient aucune utilité au-delà du développement précoce du cœur. Aujourd'hui, une équipe de chercheurs de l'Imperial College de Londres a découvert que ces structures jouent un rôle central dans l'activité électrique et la capacité de pompage du cœur. L'équipe a également révélé que plus le réseau de fibres musculaires est complexe, moins il y a de risque d'insuffisance cardiaque.

«Nos travaux ont considérablement amélioré notre compréhension de l'importance des trabécules myocardiques. Peut-être plus important encore, nous avons également montré la valeur d'une équipe de chercheurs véritablement multidisciplinaire. Seule la combinaison de la génétique, de la recherche clinique et de la bio-ingénierie nous a conduit à découvrir le rôle inattendu des trabécules myocardiques dans la fonction du cœur adulte », a déclaré Hannah Meyer, boursière du laboratoire Cold Spring Harbor, dans un communiqué.

Insuffisance cardiaque

L'insuffisance cardiaque survient lorsque le cœur ne peut pas pomper suffisamment de sang et d'oxygène vers les autres organes vitaux du corps. Souvent, il s'agit d'une maladie grave et potentiellement mortelle. Ce problème cardiaque provoque un reflux de sang et de liquide dans les poumons, un œdème, de la fatigue et un essoufflement.

Les causes les plus courantes d'insuffisance cardiaque sont le diabète, l'hypertension artérielle et la maladie coronarienne (CAD). Elle est également plus fréquente chez les personnes âgées, en particulier celles qui ont plus de 65 ans, celles qui ont eu une crise cardiaque et les personnes en surpoids ou obèses.

Aux États-Unis seulement, environ 6,5 millions d'adultes souffrent d'insuffisance cardiaque, ce qui a contribué à environ 1 décès sur 8 en 2017.

Structure du cœur

Le cœur possède un réseau complexe de fibres musculaires appelées trabécules, qui tapisse la paroi interne du cœur. Le rôle de ces fibres musculaires, qui a été esquissé pour la première fois par da Vinci, est important pour comprendre qui est le plus à risque d'insuffisance cardiaque.

Les trabécules sont des colonnes de fibres musculaires qui forment des réseaux de ramifications complexes à l'intérieur des ventricules inférieurs du cœur. Ces structures ont été décrites et esquissées pour la première fois par da Vinci, alors qu'il explorait l'anatomie humaine. Da Vinci a esquissé ces muscles complexes à l'intérieur du cœur, et ce n'est que maintenant que les scientifiques ont exploré leur rôle dans la santé cardiaque.

« Da Vinci a également été intrigué par le lien entre les mathématiques et la nature, il est donc normal que nous ayons découvert que les modèles fractals dans le cœur sont si importants pour sa fonction. Ce travail offre une nouvelle direction passionnante pour comprendre le cœur et montre le potentiel pour apporter associer des idées en mathématiques et en biologie à la recherche médicale », a expliqué le Dr Declan O'Regan, directeur de la recherche en imagerie à l'Imperial College Healthcare NHS Trust et auteur principal de l'étude.

Les scientifiques ont montré que le maillage complexe des fibres musculaires permet l'augmentation et l'efficacité du flux sanguin dans l'organe. Maintenant, l'équipe de recherche dit qu'elle est la première à le montrer et espère que les résultats pourraient aider à déterminer ceux qui pourraient souffrir d'insuffisance cardiaque, qui peut être potentiellement mortelle. Cette découverte pourrait ouvrir la porte au développement de nouveaux traitements essentiels pour l'insuffisance cardiaque.

Pour arriver aux résultats de l'étude, l'équipe a analysé des IRM cardiaques de plus de 18 000 personnes de la biobanque britannique en utilisant l'intelligence artificielle. L'analyse de ces scans a montré que ceux qui avaient un réseau plus complexe de trabéculaires avaient une capacité et une capacité accrues à pomper le sang.

«Nos résultats répondent à des questions très anciennes en biologie humaine fondamentale. À mesure que les analyses génétiques à grande échelle et l'intelligence artificielle progressent, nous redémarrons notre compréhension de la physiologie à une échelle sans précédent», a déclaré Ewan Birney, directeur général adjoint de l'EMBL, dans un déclaration.

La forme des fibres musculaires affecte les performances cardiaques

L'étude montre également que la surface rugueuse des ventricules cardiaques ou des cavités inférieures du cœur permet au sang de circuler plus facilement et plus efficacement à chaque battement cardiaque. La recherche met en évidence six régions de l'ADN humain qui ont un impact sur le développement des modèles fractals dans les trabécules. Après avoir étudié cela, les chercheurs ont révélé que deux de ces régions gèrent et régulent également la ramification des cellules nerveuses, laissant entendre qu'un mécanisme similaire pourrait également être présent dans le développement du cerveau.

En outre, l'équipe a constaté que la forme de ces fibres musculaires a un impact sur les performances du cœur; par conséquent, il peut y avoir un lien entre les maladies cardiaques et les fibres musculaires complexes de la muqueuse cardiaque.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour faire la lumière sur le rôle et l'importance des trabécules sur la fonction et les performances du cœur.

L'étude a été publiée dans la revue La nature.