Organisation et régulation des canaux sodiques et potassiques cardiaques par les protéines MAGUK

par Catherine Eichel

Thèse de doctorat en Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique

Sous la direction de Stéphane Hatem et de Elise Balse.

Soutenue le 26-09-2014

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale physiologie, physiopathologie et thérapeutique .

Le jury était composé de Isabelle Limon, Grégoire Vandecasteele, Patrick Bois, Hughes Abriel, Isabelle Baro.


  • Résumé

    L'objectif de ce travail a été de comprendre comment les canaux ioniques sont adressés, organisés et régulés dans des domaines spécialisés de la membrane plasmique des cardiomyocytes. Parmi les partenaires des canaux, les protéines MAGUK (Membrane Associated GUanylate Kinase) sont spécialisées dans l'ancrage, l'agrégation et la formation de complexes macromoléculaires à la membrane. J'ai caractérisé pour la première fois au niveau cardiaque une de ces protéines MAGUK, la protéine CASK. CASK est localisée à la membrane latérale des cardiomyocytes et exclue des disques intercalaires, zones de conduction privilégiée dans l'axe longitudinal. À la membrane latérale, la protéine CASK est exprimée au sein du complexe costamérique dystrophine/glycoprotéines. L'inhibition de CASK entraîne l'augmentation du courant sodique INa dans les HEK293 et les myocytes cardiaques. Dans les HEK293, la microscopie à onde évanescente (TIRF) et des expériences de biotinylation ont mis en évidence que cette augmentation du courant INa est associée à une augmentation du nombre de canaux NaV1.5 à la membrane. La microscopie de conductance ionique (SICM) couplée au patch clamp en configuration cellule attachée a permis de montrer que CASK retient les canaux sodiques au niveau des crêtes et prévient leur agrégation en clusters dans les T-tubules. Enfin, l'inhibition de CASK in vivo par une stratégie reposant sur l'utilisation de virus adéno-associés (AAV) est responsable d'un allongement de la durée de dépolarisation ventriculaire et de l'apparition d'une cardiopathie dilatée.

  • Titre traduit

    Organization and regulation of cardiac sodium and potassium ion channels by MAGUK proteins


  • Résumé

    The aim of the thesis was to understand how ion channels are addressed, organized and regulated in specialized domains of the plasma membrane of cardiac myocytes. Among these partners, the MAGUK proteins (Membrane Associated GUanylate Kinase) are specialized in anchoring, aggregation and clustering of macromolecular complexes at the plasma membrane. In particular, characterized for the first time at the level of the hearth, one of these MAGUK proteins is the CASK protein. CASK is localized at the lateral membrane of cardiomyocytes, but excluded from intercalated disks which are privilege zones of the longitudinal axial conduction. At the lateral membrane, CASK protein is expressed among the costameric dystrophin/glycoproteins complex. CASK inhibition leads to the increase in sodium current density in HEK293 cells and in cardiomyocytes. In HEK293, evanescent wave microscopy (TIRF) and biotinylation experiments pointed out that the INa increase is associated to an increase in the number of NaV1.5 channels at the plasma membrane. Scanning ion conductance microscopy (SICM) coupled to cell-attached patch-clamp has demonstrated that CASK holds together sodium channels at the crest level and prevents their aggregation into clusters in the T-tubules. Finally, inhibition of CASK, in vivo, using an adeno-associated virus strategy resulted to an increase in duration of ventricular depolarization and to the appearance of dilated cardiomyopathy.

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