Le canal potassique TASK-3 dans le cervelet : la régulation de son expression et son rôle dans l'apoptose

The K+ channel TASK-3 in the cerebellum : regulation of expression and role in apoptosis

• Auteur / Autrice : Marc Zanzouri
• Direction : Michel Lazdunski
• 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

Apoptose

Cervelet

Transcription génétique

Neurones

Canaux potassiques

Résumé

Les canaux potassiques TASK-1 et TASK-3 appartiennent à la famille des canaux potassiques à deux domaines P. Ces canaux génèrent des courants potassiques de fonds actifs à tous les potentiels de membrane. Par ces propriétés, ils contrôlent le potentiel de repos et l’excitabilité des cellules qui expriment. TASK-1 et TASK-3 sont exprimés dans de nombreux tissus au sein de l’organisme et en particulier au niveau du système nerveux central. Dans les neurones granulaires du cervelet, le courant généré par les canaux TASK (appelé IKso) est responsable du potentiel de repos très négatif, -80 mV. L’inhibition de ce courant par les agonistes des récepteurs couplés aux protéines Gp, augmente l’excitabilité de ces cellules qui atteignent ainsi le seuil de déclenchement des potentiels d’action. L’amplitude du courant IKso augmente dans les neurones granulaires au cours du développement post-natal. Lors de ma thèse, je me suis intéressé aux mécanismes responsables de l’expression du canal TASK-3 dans ces neurones. Nous avons démontré que l’expression de TASK-3 est régulée par l’entrée de calcium dans les cellules via les canaux calciques dépendants du potentiel de type L. Les effets du calcium passent par l’activation de la calcineurine, une phosphatase. Cette enzyme augmente l’expression de TASK-3 au niveau transcriptionnel. J’ai cloné le promoteur du gène TASK-3 et identifié les séquences minimales responsables de son activité. In vivo, l’expression de TASK-3 corrèle avec l’innervation des neurones granulaires par les fibres moussues glutaminergique suggérant un même mécanisme de régulation. L’augmentation de l’expression du courant IKso est très probablement responsable du passage des neurones d’un état dépolarisé immature à un état hyperpolarisé mature. Une partie des neurones granulaires du cervelet meurent par apoptose au cours du développement. Une partie de ma thèse a été consacrée à l’étude de l’implication des canaux TASK dans l’apoptose de ces cellules. Nous avons démontré que l’expression du canal TASK-3 déclenche l’apoptose des neurones granulaires du cervelet en culture. De la même manière, la surexpression de TASK-3 (ou de TASK-1) dans les neurones d’hippocampe entraîne leur apoptose. Le mutant dominant négatif de TASK-3 est incapable d’entraîner la mort des neurones granulaires mais au contraire, inhibe les propriétés pro-apoptotiques du canal endogène. Ces résultats montrent que l’expression du canal TASK-3 déclenche la mort par apoptose des neurones granulaires en culture. L’expression du canal pourrait être responsable de la mort de ces cellules observée in vivo lors du développement post-natal et contrôler ainsi le nombre de cellules formant des contacts synaptiques avec les neurones de Purkinje.

The K+ channels TASK-1 and TASK-3 belong to the family of two pore domain channels. These channels generate background K+ currents over the whole voltage range. Because of these properties they control the resting membrane potential and thus the excitability of the cells which express them. TASK-1 and TASK-3 are widely expressed in various tissues and in particular in the central nervous system. In granular neurons from the cerebellum, the current generated by TASK channels (IKso) is responsible for the hyperpolarized resting membrane potential of -80 mV. Y+The inhibition of this current by agonists of Gq coupled receptors, leads to an increase in excitability of the cells such that they achieve the threshold for firing of action potentials. The amplitude of the current IKso increases in granule neurons during post-natal development. During my thesis work, I was interested in the mechanisms responsible for the expression of the TAS-3 channel in these neurons. We have shown that the expression of TASK-3 is regulated by Ca2+ entry into the cells via voltage dependent L-type Ca2+ channels. The downstream effector of calcium is the phosphatise calcineurin. This enzyme augments TASK-3 expression at transcriptional level. I have cloned the promoter of the gene TASK-3 and identified the minimal sequences responsible for its activity. In vivo, the expression of TASK-3 correlates with the innervation of the granule neurons by glutamatergic mossy fibbers suggesting a similar mechanism of regulation. The increase in the expression of the current IKso is might be involved in the passage of these neurons from a depolarized immature state to that of a hyperpolarized mature one. A large number of cerebellar granule neurons die by apoptosis during the course of development. One part of my thesis was devoted to studying the role of TASK channels in apoptosis of these neurons. We have shown that the expression of the channel TASK-3 is necessary for the apoptosis of cerebellar granule neurons in culture. The over-expression of TASK-3 (or TASK-1) in hippocampal neurons also leads to apoptosis. A dominant-negative mutant of TASK-3 does not induce cell death but rather inhibits the proapoptotic properties of the endogenous channel. These results demonstrate that the expression of TASK-3 in cerebella granule neurons in culture triggers their death by apoptosis. The expression of this channel might be involved in the programmed cell death observed of neurons which have failed to make synaptic contacts with Purkinje neurons during post-natal development.