Expression membranaire des canaux potassiques shaker Kv 1. 5 cardiaques : rôle du cholestérol et des protéïnes d'ancrage

par Joëlle Abi Char

Thèse de doctorat en Physiologie et biologie de la circulation

Sous la direction de Alain Coulombe.

Soutenue en 2007

à Paris 7 .


  • Résumé

    Les canaux ioniques cardiaques sont des protéines membranaires qui sont responsables de l'activité électrique du cœur. Les canaux potassiques sont constitués d'un complexe protéique comprenant des sous-unités α (porteuse du pore et du filtre de sélectivité), (3 et de nombreuses autres protéines partenaires. La localisation de ces canaux ioniques dans les domaines spécialisés de la membrane plasmique est un déterminant important de l'excitabilité cardiaque. Cette dernière est régulée par de nombreuses protéines mais aussi par l'environnement lipidique des canaux. Dans cette étude, nous avons examiné le rôle de la protéine MAGUK SAP97 et du cholestérol membranaire sur la fonction et la localisation des canaux potassiques cardiaques Kv1. 5. Dans l'oreillette humaine le courant lkur est principalement dû à l'activation des canaux Kv1. 5. Nos résultats montrent que la surexpression de la SAP97 dans les cardiomyocytes de rats néonataux entraîne une accumulation des canaux Kv1. 5 endogènes au niveau des contacts cellule-cellule. Cette redistribution des canaux s'associe à une augmentation du courant lkur. A l'aide de la technique de FRAP «Fluorescence Recovery After Photobleaching», nous montrons que la mobilité des canaux Kv1. 5 marqués par la protéine GFP est réduite par la SAP97. Dans les cellules CHO où les canaux Kv1. 5-GFP sont diffus, la SAP97 réduit leur mobilité et les organisent en agrégats (plaque-like clusters). Ces résultats montrent que la SAP97 ancre les canaux Kv1. 5 à la membrane. La déplétion du cholestérol membranaire, par application de la méthyl-ß-cyclodextrine (MCD), entraîne une augmentation du courant IKUF dans les cellules atriales de rat adultes ainsi que dans les cardiomyocytes de rats néonataux transfectés avec Kv1. 5-GFP. Les canaux Kv1. 5 sont faiblement localisés dans les cavéoles du myocarde atrial, et plus abondamment dans les espaces pauvres en cholestérol. Ils sont distribués différentiellement entre les espaces pauvres et riches en cholestérol des membranes, indiquant l'existence de différents compartiments membranaires. La déplétion en cholestérol réorganise les canaux Kv1. 5-GFP en larges clusters à la périphérie de la membrane plasmique des myocytes. Cet effet est rapide, environ 7 minutes, comme le temps nécessaire au MCD pour induire l'augmentation du courant potassique. L'ensemble de ces travaux a permis d'identifier de nouveaux mécanismes responsables de l'organisation des canaux Kv1. 5 dans la membrane.

  • Titre traduit

    Membrane organisation of cardiac potassium channels Shaker Kv1. 5 : role of membrane cholesterol and M


  • Résumé

    In the heart, ion channels are integral membrane proteins that are responsible for the cardiac electrical activity. Potassium channels are multi-protein complexes constituted by a subunits (the pore-forming and selectivity filter), ß-subunits, and many other partner proteins. Ion channels localization in specialized membrane domains is an important determinant for cardiac excitability. This localization depends on many proteins interactions as well as on the lipid environment of these channels. In the present study, we examined the role of the MAGUK protein SAP97 and the membrane cholesterol on the function and localisation of Kv1. 5 potassium ion channels. In human atrium, Kv1. 5 underlies the ultra rapid rectifier current Ikur. Our results show that, following SAP97 overexpression in neonatal rat cardiomyocytes, endogenous Kv1. 5 subunits are clustered at cell-cell contacts giving rise to an increase in the amplitude of Ikur- Using "Fluorescence Recovery After Photobleaching" (FRAP) technique, we show that Kv1. 5-GFP channel mobility is reduced by SAP97. In CHO cells, where Kv1. 5 channel localization is strongly diffuse, SAP97 reduces channel mobility and organise them in "plaque-like clusters". These results show that SAP97 retains Kv1. 5 in cell membrane. Application of methyl-ß-cyclodextrin (MCD), that induces membrane cholesterol depletion, causes a delayed increase in amplitude of Ikur in isolated rat atrial myocytes as well as in neonatal cardiomyocytes transfected with Kv1. 5-GFP. In atrial cryosections, Kv1. 5 channels are rarely located in caveolae but mainly found in the poor cholesterol fractions showing the existence of different membrane compartments. MCD also caused reorganization of Kv1. 5-GFP into large clusters at the membrane periphery of myocytes. The MCD effect on clusters was sizable around 7 minutes after its application, which is the time necessary to detect an MCD-increase in IKUP amplitude. This work helps to identify novel mechanisms responsible for Kv1. 5 channels organization in the membrane.

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Informations

  • Détails : 1 vol.(146 f.)
  • Annexes : 228 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2007) 236
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