Effet de la surexpression FKBP12. 6 sur les voies de la signalisation CA²⁺-dépendante ou-indépendante pro et/ou anti-hypertrophiques dans le modèle expérimental de la sténose de l'aorte thoracique chez la souris

par Miresta Previlon

Thèse de doctorat en Biologie, physiologie, pharmacologie de la circulation et de la respiration

Sous la direction de Jean-Jacques Mercadier et de Patricia Rouet.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .


  • Résumé

    Dans le myocarde, la protéine FKBP12. 6 (calstabine2), immunophiline ubiquitaire, s'associe au récepteur de la ryanodine (RyR2) et module son activité. La dissociation du complexe FKBPI2. 6-RyR2 génère des fuites calciques lors la diastole, et a été impliquée dans les changements phénotypiques observés dans l'insuffisance cardiaque (IC). Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l'influence de la surexpression de la protéine FKBP12. 6 sur les protéines du cycle calcique (RyR2, SERCA2, PLB, NCX), sur les voies de signalisation pro- (CaMKII, Calcineurine/NFAT,) et anti-hypertrophiques (Akt/GSK3(3), dans le myocarde murin soumis à une surcharge de pression. Dans un modèle d'hypertrophie pathologique chez les souris surexprimant FKBP12. 6 (DT) ou sauvages (WT) induite par sténose de l'aorte thoracique (TAC, réduction du diamètre de l'aorte de 60%), nous montrons que l'analyse séquentielle et temporelle de la réponse cardiaque (3, 7, 15, 30 et 60 jours) à la surcharge de pression se déroule en trois phases: 1-Initiation de l'hypertrophie cardiaque (3 jours). Seules, les souris femelles DT-TAC développent une hypertrophie ventriculaire gauche (HVG) précoce associée à une activation transitoire de la protéine kinase Il Ca²⁺-calmoduline dépendante (CaMKII) et à une activation de la voie calcineurine/NFAT accompagnée d'une inactivation de la glycogène synthase kinase 3 bêta (p-ser⁹-GSK3P). La sous-expression de la Ca²⁺-ATPase sarcoplasmique (SERCA2a) chez les souris femelles DT-TAC semble être compensée par l'augmentation de l'expression protéique de l'échangeur Na⁺/Ca²⁺. (NCX) contribuant ainsi au maintien l'homéostasie calcique. La ré-expression des gènes foetaux (de l'actinc a-squelettique (aSK); du peptide natriurétique (BNP); de l'isoforme bêta de la chaîne lourde de la myosine (13-MHC)) est similaire chez les tous animaux TAC indépendamment de leur sexe ou de leur génotype. 2-Développement de l'HVG (7-15jours). Cette phase intermédiaire de la réponse hypertrophique est également plus marquée chez les souris femelles que chez les mâles. Dès ce stade, la présence d'oedème pulmonaire reflétant la transition vers l'IC n'est observée que chez les souris femelles WT et DT. L'activation de la CaMKII est soutenue chez les souris mâles TAC et s'accompagne d'une diminution de la protéine RyR2, et de fluctuations de l'expression de SERCA2a et de NCX qui concourent à réguler la relaxation. La voie calcineurine/NFAT est stimulée bien que l'activation de GSK3β qui contrecarre la calcineurine en favorisant l'extrusion de NFAT hors du noyau, ne semble pas atténuer la progression de l'HVG. 3-Hypertrophie pathologique et progression vers l'IC (30-60jours) est caractérisée par une sous expression des protéines de l'homéostasie calcique (RyR2, SERCA2a, NCX) chez tous les animaux TAC, qui pourrait être à l'origine d'une augmentation du Ca²⁺ cytosolique activant la voie calcineurine/NFAT. Seules, les souris femelles (WT et DT) présentent une activation de la CaMKII. Les souris males WT-TAC présentent une fibrose interstitielle et périvasculaire nettement plus marquée que chez toutes les autres souris TAC. La présence d'oedème pulmonaire chez les animaux TAC a été notre critère pour les classer comme insuffisants cardiaques. Une altération de la fonction systolique et de la fonction diastolique sont observées chez les souris femelles et chez les souris mâles WT. Cependant, les souris mâles DT présentent une fonction diastolique préservée qui pourrait être associée à une sous expression atténuée des protéines du cycle calcique (RyR2 et SERCA2a) générant une meilleure relaxation. Par ailleurs, l'expression génique des marqueurs de l'HVG et de l'IC (BNP,β—MHC) est réduite chez les souris DT. Les souris surexprimant FKBP12. 6 survivent mieux aux effets délétères induits par la surcharge de pression. Cette analyse séquentielle et temporelle des effets de la surexpression FKBP12. 6 sur le développement de l'HVG et de sa transition vers l'IC en réponse à la surcharge de pression chez la souris nous révèle que cette hypertrophie pathologique diffère selon le genre. Le remodelage cardiaque semble avoir été atténué chez les souris mâles DT. Bien que La surexpression de FKBP12. 6 accroisse la survie, elle semble jouer un rôle minime dans l'évolution de l'HVG vers L'IC.


  • Résumé

    In mammalian heart muscle, the FKBP12. 6 member of the FK506 binding protein family (calstabin2) binds to and modulates the ryanodine receptor type 2 (RyR2), a Ca2+ channel in the sarcoplasmic reticulum (SR). The disruption of FKBP12. 6-RyR2 is associated with increased probability of RyR2 opening and increased diastolic Ca²⁺ release. This Ca²⁺ leak has been implicated in phenotypic changes of heart failure (HF) and proposed to contribute to arrhythmias through delayed after-depolarizations (DAD) and to decrease SR Ca²⁺ content. This study aimed to examine the effects of FKBP12. 6 over-expression in pressure overloaded (PO) mouse heart on Ca²⁺-handling proteins (RyR2, SERCA2, PLB, and NCX), and on pro-(CaMKII, Calcineurin/NFAT) and anti-hypertrophic (Akt/GSK3β) signalling pathways. The mechanism that underlies HF is adverse left ventricular (LV) chamber remodelling or a decrease in myocardial function, or a combination of the two. Wild type mice (WT) and mice over expressing FKBP12. 6 (DT) of both genders underwent thoracic aortic constriction (TAC; 60% reduction of aortic diameter), a model employed in mechanistic studies of left ventricular hypertrophy (LVH) and its evolution towards HF. Animals were killed and analyzed 3, 7, 15, 30 and 60 days after TAC. Sequential and temporal analyses of mouse PO-induced cardiac responses distinguished three consecutive phases. 1-Cardias hypertrophy initiation (day 3). A gender difference in PO-induced LVH was observed and associated with concomitant changes in activation or inactivation of signalling pathways. LVH occurred earlier in females than in males. Early LVH was associated with a transient activation of Ca2²⁺- calmodulin- dependent kinase II (CaMKII), an activation of calcineurin/NFAT and a concomitant inactivation of glycogen synthase kinase 3beta (GSK3β). Moreover, a dramatic down-regulation of SERCA2a in female DT-TAC mice appeared to be compensated by an up-regulation of NCX in order to maintain Ca²⁺-homeostasis. The cardiac remodeling was accompanied by a reactivation of the fetal gene expression program (α-skeletal actin SK), brain natriuretic peptide (BNP) and P-myosin heavy chain ((3-MHC) in all TAC mice, independently of genotype and sex. 2-Left ventricular hypertrophy development (from day 7 to day 15). In mice, LV-PO generated by TAC causes progressive LVH with more pronounced pathological hypertrophy in females. Using pulmonary oedema as criteria of HF, only a few female WT and DT mice exhibited HF. The most striking feature of this intermediate phase was the sustained activation of CaMKII in both genotypes of male TAC mice. This marked up-regulation of SERCA2a and NCX in males was grcater in DT mice than in WT (42% and 80%, 28%; and 65%, respectively). In female mice, altered expression of Ca²⁺-handling proteins (RyR2, SERCA2a) occurred, showing the beginning of a decline. Although GSK contrebutes to slow down the development of hypertrophy, the activation of calcineurin/NF AT and of the fetal gene program still occurred. 3-Pathological hypertrophy and transition to heart failure (day 30). TAC-induced LVH further progressed to 50% in male mice and 65% in females and a noticcable proportion of the mice exhibited HF. As expected, this was accompanied by an increase in BNP mRNA and by the o. - to R —MHC switch. Another delcterious event is the down-regulation of Ca2²⁺-handling proteins (RyR2, SERCA2a and NCX). However, this decreased expression of RyR2 and SERCA2a was lower in DT male mice. The sex difference in phenotypic changes of HF was attenuated in male DT mice, resulting in an improved relaxation. In addition, TAC-induced interstitial and perivascular fibrosis was higher in WT male mice. Taken together these phenotypic changes contributed to increase cytosolic Ca²⁺- concentration which activated calcineurin/NFAT, rince MCIP1 mRNA was increased in TAC mice. Only females of both genotypes presented an activation of CaMKII at this stage. This altered cardiac remodeling was accompanied by systolic and diastolic dysfunction in ail experimentai groups except male DT mice which exhibited a preserved diastolic function. Moreover, the FKBP12. 6 over-expression improved survival in the presence of TAC-induced delcterious effects. In summary, some temporal changes in pro-hypertrophie signalling and delayed CaMKII activation occurred in LVH development in males of both genotypes whereas female mice exhibited a biphasic activation of CaMKII. However, the over-expression of FKBP12. 6 did not influence the sequential and temporal changes in TAC-induced LHV or its evolution towards heart failure but the pathological LVH was gender-dependant

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (236 f.)
  • Annexes : 243 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : TS (2011) 245
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.