Ca2+ handling in a mice model of CPVT

par YueYi Wang

Thèse de doctorat en Physiologie, physiopathologie

Sous la direction de Ana-María Gómez García.

Le président du jury était Christian Poüs.

Le jury était composé de Ana-María Gómez García, Flavien Charpentier, Esther Zorio.

Les rapporteurs étaient Matteo Mangoni, Marcel Egger.

  • Titre traduit

    Ca2+ manutention dans un model de souris de CPVT


  • Résumé

    Le canal calcique de libération du Ca2+, appelé récepteur à la ryanodine (RyR) est localisé dans la membrane du réticulum sarcoplasmique des cardiomyocytes, en incluant ceux du pacemaker, et a un rôle important dans le couplage excitation contraction et la génération du rythme cardiaque. Des mutations dans leur gène sont responsables de la tachycardie catécholergique (CPVT), qui est une maladie létale, manifestée par des syncopes ou mort subite lors de stress émotionnel ou physique. Au repos, ces patients ont un électrocardiogramme normal, mais une tendance plus importante à la bradycardie.Nos collaborateurs ont identifié la mutation RyR2R420Q dans une famille espagnole atteinte de CPVT. Nous avons construit une souris portant cette mutation et étudié l’activité du nœud sinoatrial (NSA, pacemaker principale) afin d’élucider les mécanismes.Nous avons trouvé que les cellules du NSA présentent une activité spontanée plus lente que les souris sauvages (WT). Dans la cellule in situ, on peut étudier l’activité des RyRs par l’analyse des « sparks » Ca2+, qui sont des évenements élémentaires produits par l’activation d’un cluster des RyRs. Nos analyses en microscopie confocale sur des NSA disséquées on montré que la fréquence des sparks Ca2+ était légèrement augmentée. Par contre, la longueur de ces sparks est fortement prolongée dans les cellules KI. Ceci produit une libération plus importante de Ca2+ pendant la diastole dans les cellules KI qui réduit l’automatisme, en réduisant la charge en Ca2+ du réticulum sarcoplasmique et en inactivant le courant calcique type L. Donc les thérapies en étude qi favoriseraient la stabilisation du RyR2 en état fermé pourraient ne pas Être efficaces, et il faudra plutôt essayer des thérapies qui faciliteraient la fermeture du canal, une fois il est ouvert.


  • Résumé

    The cardiac type-2 ryanodine receptor (RyR2) encodes a Ca2+ release channel on sarcoplasmic reticulum (SR) membrane in cardiomyocytes, including sinoatrial node (SAN) myocytes, and releases Ca2+ required for contraction and SAN spontaneous rhythm. Its genetic defects are related to catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT), which is a lethal heritable disease characterized by exercise/stress-induced syncope and/or sudden cardiac death. Interestingly, CPVT patients frequently present SAN dysfunction as bradycardia at rest.In a previous study, a novel CPVT-related RyR2 mutation (RyR2R420Q) in a Spanish family, associated with SAN dysfunction was reported. R420 is located at the N-terminal portion of the channel and seems to be an important site for maintaining a stable A/B/C domain of N-terminus in RyR2. As N-terminal mutation resultant RyR2 behaviour and SAN function are never analyzed before, we created the KI mice model bearing mutation R420Q to understand the underlying mechanism.In this thesis, we found increased Ca2+ release during diastole, indicating a gain-of-function effect of RyR2 N-terminal mutation R420Q. Interestingly, this defect may not be only an enhanced activity, as the Ca2+ sparks frequency was only slightly increased in KI, but also the closing mechanism, producing longer Ca2+ sparks. That is, the number of Ca2+ sparks is increased by the RyR2R420Q mutation, and meanwhile the amount of Ca2+ released in each Ca2+ spark is also dramatically enhanced. This increased Ca2+ release retards SR Ca2+ replenishment, disrupting the Ca2+ clock and the coupled clock, resulting in the slower SAN function. Thus favouring RyR stabilization in the closing state might not be an adequate therapy but accelerating its closure.


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