Rôle des pompes à calcium SERCA3 dans les fonctions plaquettaires

Role of Calcium ATPase SERCA3 in Platelet Functions

• Auteur / Autrice : Ziane Elaib
• Direction : Jean-Philippe Rosa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 29/09/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hémostase, inflammation, thrombose (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Pascale Gaussem
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Philippe Rosa, Pascale Gaussem, Martine Jandrot-Perrus, Bela Papp, José-Manuel Cancela, Régis Bobe
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Martine Jandrot-Perrus, Bela Papp

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sarcoplasmic Reticulum Calcium-Transporting ATPases

Sécrétion

Thrombose

Calcium

Activation plaquettaire

ADP

Mots clés libres

Formation du thrombus

Agrégation

Secretion de l'ADP

Signal inside-Out

Plaquette SERCA3 -/- de souris

Signalisation calcique

Thrombus formation

Aggregation

ADP secretion

Inside-Out signaling

Mouse SERCA3-/- platelets

Calcium signaling

Résumé

L'élévation de la concentration du calcium (Ca2+) cytosolique est responsable de l’activation plaquettaire. Cette élévation est due à l'entrée du Ca2+ à partir du milieu extérieur (influx) ou sa translocation (mobilisation) dans le cytosol depuis ses réserves internes. Les SERCAs (Sarco/Endoplasmic Reticulum Ca2+ ATPases) pompent le Ca2+ depuis le cytosol vers les réserves internes, maintenant le Ca2+ cytosolique bas (100 nM) et les plaquettes au repos. D'autre part elles assurent une concentration calcique élevée (≥1 mM) dans les réserves calciques permettant sa mobilisation, et enfin modulent l'intensité et la forme du signal calcique lors de l'activation. Mais les rôles respectifs des SERCAs plaquettaires, SERCA2b et SERCA3, sont encore mal définis. D’où l’intérêt de mon projet qui a été de déterminer si SERCA3 avait un rôle fonctionnel précis et spécifique. Nous avons observé sur des souris SERCA3-/- un défaut de l'hémostase et s’accompagne d’une résistance à la thrombose dû à un déficit de sécrétion d'ADP, entrainant un défaut d'agrégation et d'adhérence. SERCA3 semble contrôler une voie de sécrétion initiale d'ADP capable d’agir en synergie avec une faible activation plaquettaire, aboutissant à un renforcement de la sécrétion et de l'agrégation. De plus, l’utilisation des inhibiteurs pharmacologiques spécifiques de SERCA2b (thapsigargine) ou SERCA3 (tBHQ), a montré que la sécrétion initiale d'ADP n'était pas dépendante de la mobilisation des réserves SERCA2b mais dépendait spécifiquement des réserves SERCA3. Nous avons retrouvé la même voie de sécrétion d'ADP dépendante de SERCA3 dans les plaquettes humaines. Nous avons en particulier montré par le suivi d'une cohorte de patientes atteintes d'obésité morbide, un déficit d'agrégation, une faible mobilisation calcique et un taux faible de SERCA3 plaquettaire, revenus à la normale après retour à un poids normal après chirurgie bariatrique. Surtout nous avons retrouvé, dans les plaquettes de ces patientes obèses, un défaut de sécrétion d'ADP associé au défaut de SERCA3. Il s'agit du premier défaut de SERCA3 plaquettaire lié à une pathologie humaine. Nous avons ensuite montré que la sécrétion initiale d'ADP était rapide (5 sec) et entièrement dépendante de SERCA3. A l'aide d'une sonde calcique fluorescente membranaire (FURA2-NearMem-AM), nous avons démontré l’existence d’une mobilisation calcique juxta-membranaire spécifique de SERCA3, indépendante de l'ADP, correspondant donc à une sécrétion primaire. Cette mobilisation SERCA3 s'est avérée indépendante d'IP3, mais dépendante du NAADP, qui mobilise spécifiquement les réserves SERCA3 et non SERCA2b. En conclusion, nous avons mis en évidence une nouvelle voie d'activation plaquettaire, indépendante de l'IP3 mais dépendante du NAADP qui libère le Ca2+ des stocks internes dépendants de SERCA3 et spécifiquement engagés dans la libération précoce d'ADP lors de l'activation plaquettaire. Ces données identifient de nouvelles cibles avec un intérêt thérapeutiques anti-thrombotiques potentiel.

The elevation of cytosolic calcium (Ca2 +) is responsible for platelet activation. This elevation is due to the entry of Ca2 + from the extracellular medium (influx) where its translocation (mobilization) into the cytosol from its Ca2+ stores. SERCAs (Sarco / EndoplasmicReticulumCa2 + ATPases) pump Ca2 + from the cytosol to the Ca2+ stores, maintaining low cytosolic Ca2 + (100 nM) and platelets at resting state. On the other hand, they ensure a high calcium concentration (≥ 1 mM) in the Ca2+ stores allowing its mobilization, and finally modulate the intensity and the shape of the Ca2 signal during the activation. However, the respective roles of SERCA platelets, SERCA2b and SERCA3, are still poorly defined. Hence the interest of my project which was to determine if SERCA3 had a precise and specific functional role. We observed in SERCA3 - / - mice a defect in hemostasis that is accompanied by resistance to thrombosis due to ADP secretion deficiency, resulting in a lack of aggregation and adhesion. SERCA3 seems to control an initial pathway of ADP secretion able to acting in synergy with low platelet activation, resulting in increased secretion and aggregation. In addition, the use of specific pharmacological inhibitors of SERCA2b (thapsigargine) or SERCA3 (tBHQ) showed that the initial secretion of ADP was not dependent on the mobilization of SERCA2b stores, but was specifically dependent on SERCA3 stores. We found the same SERCA3-dependent ADP secretion pathway in human platelets. In particular, we observed a defect of platelet aggregation, low Ca2+ mobilization and low platelet SERCA3 levels in a cohort of patients with morbid obesity compared to control subjects. Platelet functions and SERCA3 levels are restored after weight loss by a surgery bariatric. Above all, we found in the platelets of these obese patients, a defect of secretion of ADP associated with the defect of SERCA3. This is the first defect of platelet SERCA3 related to human pathology. We then showed that the initial secretion of ADP was rapid (5 sec) and entirely dependent on SERCA3. Using a membrane fluorescent Ca2+ probe (FURA2-NearMem-AM), we have demonstrated the existence of a juxta-membrane-specific calcium mobilization specific to SERCA3, independently of ADP, corresponding to primary secretion. This SERCA3 mobilization proved to be independent of IP3, but dependent on the NAADP, which specifically mobilizes the SERCA3 and not SERCA2b reserves. In conclusion, we have demonstrated a new platelet activation pathway, independent of IP3 but dependent on NAADP, which releases Ca2 + from SERCA3 dependent stores and specifically involved in the early release of ADP during platelet activation. These data identify new targets with a potential interest of anti-thrombotic therapy.