Cardiac and muscle channelopathies : roles and regulation of voltage-gated sodium channels

par Séverine Petitprez

Thèse de doctorat en Physiologie et biologie de la circulation

Sous la direction de Alain Coulombe et de Hugues Abriel.

Soutenue en 2009

à Paris 7 en cotutelle avec l'Université de Lausanne .

  • Titre traduit

    Canalopathies cardiaques et musculaire : rôles et régulation des canaux sodiques dépendant du voltage


  • Résumé

    La contraction des cellules musculaires est due à la propagation d'un stimulus électrique appelé potentiel d'action (PA). Il est produit par l'ouverture séquentielle de plusieurs canaux ioniques générant des courants à travers les membranes cellulaires. Les canaux sodiques dépendant du voltage (Nav) déclenchent la première phase du PA. Les variants Nav1. 4 et Nav1. 5 sont exprimés respectivement dans le muscle et le coeur. Des mutations de leurs gènes (SCN4A et SCN5A) provoquent respectivement des pathologies neuromusculaires et des arythmies cardiaques. Mon travail de thèse a consisté à étudier les canalopathies. J'ai ainsi examiné les conséquences de deux mutations sur les propriétés biophysiques des canaux en les exprimant dans des cellules HEK293. La mutation du gène SCN4A engendrait des modifications importantes de la fonction de Nav1. 4 expliquant certains aspects de la myotonie observée chez les patients. Le patient de la deuxième étude, atteint d'un syndrome de Brugada, présentait une mutation du gène SCN5A provoquant une perte de fonction des canaux Nav1. 5 à 37°C. Enfin, nous avons identifié une nouvelle protéine impliquée dans la régulation de Nav1. 5. Les trois derniers acides aminés du C-terminus de Nav1. 5 (SIV) interagissent avec la protéine SAP97. Une réduction de l'expression de SAP97 ainsi que l'expression de canaux tronqués (sans SIV) induisent une baisse importante du courant sodique. Ces résultats suggèrent que SAP97 est impliquée dans la régulation du canal Nav1. 5. Ainsi, certaines maladies musculaires et cardiaques peuvent être la conséquence directe de mutations de canaux ioniques, mais l'action de protéines auxiliaires peut aussi affecter leur fonction


  • Résumé

    The contraction of muscles cells is due to the propagation of an electrical influx called action potential (AP). It results from the sequential opening of ion channels generating currents through the cell membranes. The voltage-gated sodium channels (Nav) are responsible for the rising phase of the AP. Nav1. 4 and Nav1. 5 are respectively the main skeletal muscle and cardiac sodium channels. Mutations in their encoding genes (SCN4A and SCN5A) lead respectively to neuromuscular disorders or cardiac arrhythmias. The general aim of my PhD has been to study channelopathies. I first characterized the effects of two mutations. I used HEK293 cells to express wild-type or mutant channels and study their biophysical properties. We found that the SCN4A mutation produced complex alterations of Nav1. 4 function, explaining the myotonic phenotype described in patients carrying the mutation. In the second study, the index case carried a SCN5A mutation that leads to a "loss of function" of the channel. The decreased sodium current (lNa) measured at 37°C with mutated Nav1. 5 channels could explain the observed Brugada syndrome. The last project aimed at identifying a new potential protein interacting with the cardiac sodium channel. We found that SAP97 binds the three last amino-acids (SIV) of the C-terminus of Nav1. 5. Silencing the expression of SAP97 as well as the truncating the SIV motif, decreased 1Na. These preliminary results suggest that SAP97 is implicated in the regulation of sodium channel directly or indirectly. These studies reveal that cardiac and muscle diseases may result from ion channel mutations but also from regulatory proteins affecting their regulation.

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Informations

  • Détails : 1 vol.(99 f.)
  • Annexes : 71 réf. Bibliogr.

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