Régulations allostériques de l'échangeur Na+/H+ NHE-1

Allosteric regulations of the Na+/H+ exchanger NHE-1

• Auteur / Autrice : Jérôme Lacroix
• Direction : Laurent Counillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Allostérie

Homéostasie

Mots clés libres

Mécanosensibilité

Résumé

NHE-1 est un échangeur NA+/H+ vital, localisé à la surface de toutes les cellules de mammifères. Il joue le rôle fondamental de lutter contre les acidifications et les changements de volume de ces cellules et participe aussi au contrôle de leur destin en favorisant la prolifération, la migration et l’apoptose. NHE-1 constitue par ailleurs une cible pharmacologique potentielle pour lutter contre les troubles ischémiques, l’inflammation et le cancer. NHE-1 est régulé allostériquement par les acidifications cytoplasmiques, les chocs osmotiques et des signaux mitogènes. Nos travaux indiquent que ces différents types de régulation s s’effectuent par le contrôle d’un équilibre thermodynamique entre un dimère de NHE-1 de basse affinité pour les protons et un dimère de haute affinité. Ce contrôle est réalisé à deux niveaux. Le premier niveau est assuré par les protons intracellulaires, dont la fixation sur les monomères de haute affinité stabilise le dimère dans cette confirmation plus active. Le deuxième niveau consiste en une modulation de la constante d’équilibre par les voies de signalisation mitogéniques et les chocs osmotiques. La stimulation mitogénique diminue la valeur de cette constante, favorisant la conformation de haute affinité. Les chocs osmotiques modifient cette valeur indépendamment des voies mitogènes et selon une distribution de Boltzmann de l’osmolarité extracellulaire. Ces effets osmotiques peuvent être mimés par des changements de la composition lipidique de la membrane et nécessitent l’intégrité d’un motif de liaison au PiP2 localisé dans le domaine cytoplasmique régulateur de NHE-1. Ceci suggère très fortement que NHE-1 perçoit les chocs osmotiques.

NHE-1 is a vital Na+/H+ exchanger NHE-1, found at the surface of all mammalian cells. It plays the fundamental task to fight against cytoplasmic acidifications and volume changes of these cells and also participates to cell fate programs such as proliferation, migration and apoptosis. NHE-1 also constitutes a pharmacological target against ischemia-induced disorders, inflammation and cancer. NHE-1 is allosterically regulated by cytoplasmic acidifications, mitogens and osmotic shocks. Our works indicate that these regulations occur through the control of a thermodynamic equilibrium between a low affinity dimmer for protons a high affinity dimmer. This control occurs at two levels/ The first is due to protons, which binding on the high affinity monomers stabilizes the entire dimmer in this confirmation? The second consists on the modulation of the thermodynamic equilibrium by mitogen signalling ad osmotic shocks. The mitogenic signals decrease the value of this constant, favorizing the high affinity conformation? Osmotic shocks modify this value independently of mitogen and following a Boltzmann distribution of external osmolarity. These osmotic effects can be mimicked by changes in lipid composition of membrane and require the integrity of a PiP2 binding motif localized in the cytoplasmic regulatory domain of NHEE-1. This strongly suggests that NHE-1 senses osmotic shocks via changes in membrane tension.