Identification of STIM1 partners in the normal and hypertrophied heart

• Auteur / Autrice : Youakim Saliba
• Direction : Anne-Marie Lompré, Nassim Farès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et Physiopathologie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6 en cotutelle avec Université Saint-Joseph (Beyrouth)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert génétique

Coeur

Hypertrophie

Ultrasons en médecine

Résumé

Nous avons déjà démontré un rôle important de STIM1 dans l’induction de l’hypertrophie cardiaque, mais l’identité des canaux STIM1 dépendants responsables de ce flux calcique pro-hypertrophique dans les cellules ventriculaires du rat reste à déterminer. Dans cette étude, nous avons développé une nouvelle méthode de transfert myocardique de gène non viral, en utilisant l’énergie des ultrasons, des liposomes et des injections pressurisées dans le myocarde du rat. Grâce à sa simplicité, son efficacité et sa faible immunogénicité, cette technique a produit un nombre suffisant de cellules transfectées pour effectuer des expériences biochimiques et physiologiques sur cellules isolées. Nous avons ensuite caractérisé le profil d’expression des protéines ORAIs et TRPCs dans les cellules ventriculaires normales et hypertrophiées, et avons trouvé une augmentation de l’expression de TRPC1 dans l’hypertrophie cardiaque. Ensuite nous avons utilisé la méthode de transfert de gènes pour identifier les partenaires canalaires de STIM1 via l’ARN interférence par injection de siARN. Nous avons identifié TRPC5 comme un canal calcique non-sélectif qui fonctionne d’une façon constitutive en conditions basales, avec une activité accrue dans l’hypertrophie cardiaque ; ainsi que ORAI3 qui opère dans deux modes: entrée capacitative de calcium et entrée constitutive en concordance avec TRPC5. Nous avons développé une nouvelle méthode de transfert myocardique de gène non viral que nous avons ensuite utilisée pour identifier TRPC5 et ORAI3 comme nouveaux canaux voltage indépendants et STIM1 dépendants dans les myocytes ventriculaires de rat

We previously showed an important role of STIM1 in cardiac hypertrophy; however, the identity of the channels responsible for the STIM1 dependent pro-hypertrophic Ca2+ entry in the rat ventricular myocytes remains to be elucidated. In this study we developed a new method of myocardial non viral gene delivery, by using the combination of ultrasound energy (USE), liposomes and high pressure injections to the rat heart. Due to its simplicity, low toxicity and low immunogenicity, this method produced sufficient number of transfected cells to perform biochemical experiments and single cell physiological measurements. We then characterized the expression profile of TRPCs and ORAIs proteins in both normal and hypertrophied ventricular myocytes, and found an upregulation of TRPC1 in hypertrophied cells. We further used the new gene delivery method to identify and screen for the STIM1 associated channel candidates via RNA interference. We identified TRPC5 as a non-selective Ca2+ channel that operates constitutively in basal conditions with increased activity in cardiac hypertrophy, as well as ORAI3 that functions in both modes: SOCE and constitutive basal Ca2+ entry in concordance with TRPC5. We developed an efficient non-viral cardiac gene delivery which we used to elucidate TRPC5 and ORAI3 as new voltage independent STIM1 regulated Ca2+ channels in the ventricular rat myocytes.