[en] Arrhythmogenic cardiomyopathy (ACM) is a degenerative cardiac disease characterized by the replacement of cardiac tissue by fibro-fatty tissue, progressive dilatation and dysfunction of the right ventricle, and arrhythmias. Although it is considered a rare disease, ACM is an important cause of sudden cardiac death (SCD) among young people (<35 years-old). In addition, its incidence is even higher among athletes (up to 5-fold), suggesting that endurance exercise is an important risk factor in the pathology development. ACM is a familial disease, at least in 50% of the cases, what suggests its hereditary character. Indeed, mutations in all desmosomal genes expressed in heart have been associated to this pathology, what it has granted the name of "disease of the desmosome". Among desmosomal genes involved in ACM, Plakophilin-2 (PKP2) accumulates almost 50% of total mutations found in patients, representing the most important gene in the pathology. Recent insights into the genetic basis of the disease have allowed for the generation of different cellular and animal models for the ACM study, which in turn have shed light on some pathophysiological and molecular mechanisms of the disease. For instance, some animal models show electrical defects before any structural anomaly, suggesting the independence of both abnormalities. On the other hand, it has been showed that the suppression of Wnt/β-cat signaling pathway is essential for fibro-fatty tissue formation, including this process as potential therapeutic target of the pathology. Nevertheless, despite its critical role in the pathogenesis of the disease, few models have been developed until now to study mutations in PKP2. Therefore, the aim of this doctoral thesis was to deeply study the pathophysiological and molecular effects promoted by a truncated PKP2 protein, the most frequent mutation among patients. Moreover, some potential factors which could trigger the disease had been studied: i) truncated PKP2 content; ii) endurance training and iii) ageing. In order to test such aims, a cellular and animal model carrying a truncated PKP2 version had been developed. In the animal model, three different transgenic lines were generated, expressing a distinct amount of transgene (TG-L, TG-M and TG-H, respectably). In addition, an endurance training group was including a treadmill protocol in order to characterize the influence of exercises in the disease. Finally, due to the degenerative nature of ACM, the effect of ageing in the model was also studied. As result, we did not observe fibro-fatty tissue replacement in our model. Besides, the cellular model showed normal activity of the Wnt/β-cat no canonical pathway, in concordance with the histological findings observed in the animal model. Despite absence of histological phenotype, a lot of intercalated disc ruptures as well as reduction of desmosomes were observed in the cardiomyocytes of the highest transgene expression line (TG-H) at ultra-structural level. All together, these data suggest that high truncated PKP2 expression reduces the adhesion between cardiomyocytes, promoting the breakages of their junctions. The echocardiographic study of the different groups revealed a progressive right ventricle enlargement associated to truncated PKP2 amount in each animal line. Moreover, the dilatation was exacerbated in trained and old mice. Interestingly, only the TG-H group showed left ventricle anomalies. On the other hand, the molecular study of adhesion proteins showed a reduction and remodeling of endogenous PKP2 (full protein), Placoglobin (PG), Desmocollin-2 (DSC2), Desmin (DES) and β-catenin (β-CAT). Such findings demonstrate that degradation of cellular junction proteins underlay to adhesion deficiency between cardiomyocytes and to ventricle enlargement. The electrocardiogram (ECG) showed a slower electrical conduction, due to a prolonged PR interval and QRS complex duration. This effect was deeper in lines with higher content of transgene. Strikingly, such anomalies were not affected by intense exercise or ageing, like yes happened to structural defects. Furthermore, arrhythmias occurred more often in mice of the group with higher content of transgene, whereas endurance training did not affect to that. Finally, the molecular study revealed a remodeling and reduction of the channels Connexin 43 (CX43) and α-subunit of cardiac sodium channel (Nav1.5), demonstrating the association between such molecular disturbances and electrical anomalies in the model. In conclusion, this doctoral thesis shows that presence of fibro-fatty tissue is not necessary for the ACM development. The structural defects depend on truncated PKP2 content, exercise and ageing, whereas electrical anomalies only depend on truncated PKP2 content. Finally, some molecular mechanisms were discovered, which underlay to electrical and structural anomalies. The different molecular etiology demonstrates that structural and electrical abnormalities represent independent pathophysiological entities in this model.

[es] La miocardiopatía arritmogénica (MCA) es una enfermedad cardíaca degenerativa caracterizada por el remplazo de tejido cardíaco por tejido fibro-adiposo, la progresiva dilatación y disfunción del ventrículo derecho y la aparición de arritmias. Aunque es considerada una enfermedad rara, la MCA es una importante causa de muerte súbita cardíaca (MSC) entre personas jóvenes (<35 años). Además, su incidencia es hasta 5 veces mayor entre atletas, lo que sugiere que el ejercicio intensivo es un factor de riesgo importante en el desarrollo de la enfermedad. La MCA es una patología familiar en, al menos, un 50% de los casos, lo que demuestra su carácter hereditario. De hecho, mutaciones en todos los genes desmosomales que se expresan en corazón han sido asociados a la patología, lo que ha hecho acuñar el nombre de "enfermedad del desmosoma". Entre todos los genes desmosomales implicados en la MCA destaca Placofilina-2 (PKP2), en el cual se concentran casi el 50% de todas las mutaciones encontradas en los pacientes, lo que convierte a este gen en el más importante de la patología. Gracias a los recientes avances desde el ámbito de la genética, se han podido desarrollar modelos celulares y animales para el estudio de la MCA. Ello ha permitido desvelar algunos de los mecanismos fisiopatológicos y moleculares causantes de la enfermedad. Por ejemplo, algunos modelos animales muestran defectos eléctricos antes de cualquier anomalía estructural, lo que sugiere la independencia de ambos defectos. Por otro lado, se ha comprobado que la supresión de la vía de señalización Wnt/β-cat no canónica es esencial para la formación del tejido fibro-adiposo, lo que permitió incluir este proceso como potencial diana terapéutica de la patología. Sin embargo, a pesar de su papel clave en el desarrollo de la enfermedad, pocos modelos han sido desarrollados hasta el momento para el estudio de las mutaciones en PKP2. Por tanto, el objetivo de esta tesis doctoral es estudiar en profundidad los efectos fisiopatológicos y moleculares generados por una proteína truncada de PKP2, la mutación más frecuente entre los pacientes. Para conocer el efecto de esta mutación, también se han estudiado factores que pueden ser potenciales desencadenantes de la enfermedad: i) el contenido de PKP2 truncada, ii) el ejercicio intensivo y iii) el envejecimiento. Para cumplir dichos objetivos, se ha desarrollado un modelo celular y otro animal, portadores de una versión truncada de PKP2. En el caso del modelo animal, se han generado tres líneas transgénicas diferentes, con un contenido creciente de transgén (TG-B, TG-M y TG-A, respectivamente). Además, se ha desarrollado un grupo animal sometido a un protocolo de entrenamiento intensivo en cinta andadora, para conocer el efecto del ejercicio sobre la enfermedad. Finalmente, debido al carácter degenerativo de la MCA, se ha estudiado el efecto del envejecimiento en el modelo a diferentes edades. Como resultado, se observó que ningún grupo animal sufría remplazo de tejido fibro-adiposo. Asimismo, el modelo celular mostraba una actividad normal de la vía de señalización Wnt/β-cat no canónica, en consonancia con los resultados histológicos observados en el modelo animal. A pesar de la ausencia de un fenotipo histológico, a nivel ultra-estructural se encontraron múltiples roturas de los discos intercalares de los cardiomiocitos y una reducción del número de desmosomas en el grupo de mayor contenido de transgén (TG-A). Todo ello sugiere que un alto contenido de PKP2 truncada reduce la adhesión entre los cardiomiocitos y promueve la ruptura de sus uniones. El estudio ecocardiográfico de los diferentes grupos reveló una progresiva dilatación del ventrículo derecho en relación al contenido de PKP2 truncada en cada línea animal. Además, la dilatación se exacerbaba en animales entrenados y por el envejecimiento de los animales. Curiosamente, solo el grupo TG-A mostró anomalías a nivel del ventrículo izquierdo. Por otro lado, el estudio molecular de proteínas de adhesión cardíacas mostró una reducción y remodelado de las proteínas PKP2 endógena (proteína completa), Placoglobina (PG), Desmocolina-2 (DSC2), Desmina (DES) y β-catenina (β-CAT). Ello demuestra que la degradación de las proteínas de unión celular subyace a la reducción de la adhesión entre cardiomiocitos y a la dilatación del ventrículo. El electrocardiograma (ECG) mostraba una conducción eléctrica más lenta, donde se observaba un intervalo PR y un complejo QRS prolongados. Este efecto era más pronunciado en las líneas transgénicas con mayor contenido de transgén. Sorprendentemente, estas anomalías no se agravaban por el ejercicio intensivo o el envejecimiento, como sí ocurría para los defectos estructurales. Asimismo, las arritmias eran más frecuentemente inducidas en ratones de las líneas con mayor contenido de transgén, mientras que el ejercicio intensivo no afectaba a ello. Finalmente, el estudio molecular reveló un remodelado y reducción de los canales Conexina 43 (CX43) y subunidad α del canal de sodio cardíaco (Nav1.5), lo que demuestra la asociación entre estas anomalías moleculares y los defectos eléctricos del modelo. En conclusión, esta tesis doctoral demuestra que la presencia de tejido fibro-adiposo no es indispensable para el desarrollo de la MCA. Los defectos estructurales son dependientes del contenido de PKP2 truncada, el ejercicio y el envejecimiento, mientras que las anomalías eléctricas solo dependen del contenido de PKP2 truncada. Finalmente, se han descubierto algunos de los mecanismos moleculares que subyacen a los defectos estructurales y eléctricos. Su diferente etiología molecular demuestra que las anomalías estructurales y eléctricas representan entidades fisiopatológicas independientes en este modelo.