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Cardiac Fibroblasts Regulate Sympathetic Nerve Sprouting and Neurocardiac Synapse Stability

Authors :
Denis Calise
Angelo Parini
Gael Genet
Jean-Michel Senard
Marie-Hélène Seguelas
Céline Mias
Christelle Coatrieux
Daniel Cussac
Céline Galés
Nathalie Laplace
Charlotte Rouzaud-Laborde
Colette Denis
Atul Pathak
Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (I2MC)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Service de Pharmacologie
CHU Toulouse [Toulouse]
ANEXPLO
Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Régional d'Exploration Fonctionnelle et Ressources Expérimentales (CREFRE)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Service Pharmacologie Clinique [CHU Toulouse]
Pôle Santé publique et médecine publique [CHU Toulouse]
Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Régional d'Exploration Fonctionnelle et Ressources Expérimentales (CREFRE)
Simon, Marie Francoise
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
CHU Toulouse [Toulouse]-Hôpital de Rangueil
Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre Régional d'Exploration Fonctionnelle et Ressources Expérimentales (CREFRE)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
PLoS ONE, PLoS ONE, Public Library of Science, 2013, 8 (11), pp.e79068. ⟨10.1371/journal.pone.0079068⟩, PLoS ONE, 2013, 8 (11), pp.e79068. ⟨10.1371/journal.pone.0079068⟩, PLoS ONE, Vol 8, Iss 11, p e79068 (2013)
Publication Year :
2013
Publisher :
Public Library of Science (PLoS), 2013.

Abstract

International audience; Sympathetic nervous system (SNS) plays a key role in cardiac homeostasis and its deregulations always associate with bad clinical outcomes. To date, little is known about molecular mechanisms regulating cardiac sympathetic innervation. The aim of the study was to determine the role of fibroblasts in heart sympathetic innervation. RT-qPCR and western-blots analysis performed in cardiomyocytes and fibroblasts isolated from healthy adult rat hearts revealed that Pro-Nerve growth factor (NGF) and pro-differentiating mature NGF were the most abundant neurotrophins expressed in cardiac fibroblasts while barely detectable in cardiomyocytes. When cultured with cardiac fibroblasts or fibroblast-conditioned medium, PC12 cells differentiated into/sympathetic-like neurons expressing axonal marker Tau-1 at neurites in contact with cardiomyocytes. This was prevented by anti-NGF blocking antibodies suggesting a paracrine action of NGF secreted by fibroblasts. When co-cultured with cardiomyocytes to mimic neurocardiac synapse, differentiated PC12 cells exhibited enhanced norepinephrine secretion as quantified by HPLC compared to PC12 cultured alone while co-culture with fibroblasts had no effect. However, when supplemented to PC12-cardiomyocytes co-culture, fibroblasts allowed long-term survival of the neurocardiac synapse. Activated fibroblasts (myofibroblasts) isolated from myocardial infarction rat hearts exhibited significantly higher mature NGF expression than normal fibroblasts and also promoted PC12 cells differentiation. Within the ischemic area lacking cardiomyocytes and neurocardiac synapses, tyrosine hydroxylase immunoreactivity was increased and associated with local anarchical and immature sympathetic hyperinnervation but tissue norepinephrine content was similar to that of normal cardiac tissue, suggesting depressed sympathetic function. Collectively, these findings demonstrate for the first time that fibroblasts are essential for the setting of cardiac sympathetic innervation and neurocardiac synapse stability. They also suggest that neurocardiac synapse functionality relies on a triptych with tight interaction between sympathetic nerve endings, cardiomyocytes and fibroblasts. Deregulations of this triptych may be involved in pathophysiology of cardiac diseases.

Details

ISSN :
19326203
Volume :
8
Database :
OpenAIRE
Journal :
PLoS ONE
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ec60dab60bd480565ff44d1711ec864e