Physiopathology of the embryonic heart (with special emphasis on hypoxia and reoxygenation)

The adaptative response of the developing heart to adverse intrauterine environment such as reduced O2 delivery can result in alteration of gene expression with short- and long-term consequences including adult cardiovascular diseases. The tolerance of the developing heart of acute or chronic oxygen deprivation, its capacity to recover during reperfusion and the mechanisms involved in reoxygenation injury are still under debate. Indeed, the pattern of response of the immature myocardium to hypoxia-reoxygenation differs from that of the adult. This review deals with the structural and metabolic characteristics of the embryonic heart and the functional consequences of hypoxia and reoxygenation. The relative contribution of calcium and sodium overload, pH disturbances and oxidant stress to the hypoxia-induced cardiac dysfunction is examined, as well as various cellular signaling pathways (e.g. MAP kinases) involved in cell survival or death. In the context of the recent advances in developmental cardiology and fetal cardiac surgery, a better understanding of the physiopathology of the stressed developing heart is required.

RésuméLorsque le fœtus est soumis à une oxygénation intra-utérine insuffisante, des mécanismes d'adaptation modifient l'expression du programme génique fœtal, avec des conséquences à court et à long terme sur le système cardiovasculaire. Le cœur embryonnaire ou fœtal soumis à une hypoxie–réoxygénation ne présente pas le même pattern de réponse que le cœur adulte. La tolérance du cœur immature à un manque d'oxygène aigu ou chronique, sa capacité de récupération, ainsi que les mécanismes cellulaires sous-jacents sont encore mal connus. Cette revue traite notamment, des caractéristiques structurales et métaboliques du cœur embryonnaire et des conséquences fonctionnelles de l'hypoxie et de la réoxygénation. Sont aussi examinées les contributions relatives dans le dysfonctionnement cardiaque d'une surcharge calcique et/ou sodique, de la variation du pH intracellulaire et du stress oxydant. La modulation des voies de signalisation cellulaire (par ex. MAPKinases) qui jouent un rôle dans la survie ou la mort des cardiomyocytes embryonnaires au cours de l'hypoxie est également abordée. Dans le contexte des progrès actuels en cardiologie et en chirurgie cardiaque fœtales, une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la physiopathologie du cœur immature soumis à un stress semble indispensable.