Progrès dans la compréhension et le traitement de la fuite de calcium par RyR2 dans les cardiopathies : quel rôle pour les FKBP 12 et 12.6 ?

par Marine Gandon (Gandon-renard)

Projet de thèse en Physiologie, physiopathologie

Sous la direction de Jean-Jacques Mercadier et de Ana-Maria Gomez-garcia.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué , en partenariat avec Signalisation et physiopathologie cardiaque (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Les arythmies cardiaques sont une cause majeure de morbidité et de mortalité et un problème de santé publique à travers le monde. Une forme particulière d'arythmie observée dans l'insuffisance cardiaque (IC) et dans une variété de troubles du rythme d'origine familiale (la tachycardie ventriculaire polymorphe catécholergique ou CPVT) est liée au dysfonctionnement du récepteur de la ryanodine (RyR2), canal du réticulum sarcoplasmique (RS) qui permet la libération du Ca2+ stocké dans le RS pour déclencher la contraction. Dans l'IC ou la CPVT, le Ca2+ fuit par RyR2 pendant la diastole, ce qui active l'échangeur Na+-Ca2+, ce qui génère un courant entrant dépolarisant générateur de post-dépolarisations dites retardées, elles-mêmes responsables d'arythmies dites déclenchées. RyR2 est au centre d'un grand complexe macromoléculaire comportant de nombreuses protéines régulatrices parmi lesquelles la calmoduline, des kinases, des phosphatases et des membres de la famille des immunophilines liant le FK506 (FK506 binding proteins) de 12 et 12.6 kDa, cette dernière ayant une plus haute affinité pour RyR2 que la première. FKBP12 et 12.6, toutes deux exprimées dans le myocyte cardiaque, participent à la synchronisation de l'ouverture des RyR2 en systole, et surtout à leur fermeture en diastole pour éviter la fuite de Ca2+ hors du RS. Bien que le mécanisme en reste controversé, il a été montré que la fuite calcique observée au cours de l'IC est liée au moins en partie à une hyperphosphorylation de RyR2 et à une moindre fixation de FKBP12.6 à RyR2 et notre équipe a montré une diminution de l'expression de FKBP12.6 dans ces circonstances. Notre équipe a également montré dans des modèles ex et in vivo que la surexpression de FKBP12.6 était capable de diminuer la fuite calcique par les RyR2 et les arythmies déclenchées, au moins en partie en diminuant la sensibilité des myocytes aux catécholamines et la phosphorylation du RyR2 qui en résulte. Cependant, il reste de nombreuses inconnues sur les mécanismes de cet effet protecteur. Ainsi l'objectif du présent projet est, grâce à un nouveau modèle de surexpression constitutive cardiaque de FKBP12.6 chez la souris, de mieux comprendre comment FKBP12.6 régule RyR2, comment la surexpression de FKBP12.6 prévient les arythmies observées dans deux modèles d'IC (souris TAC par sténose de l'aorte thoracique et souris Aldo traitée chroniquement par un agoniste du récepteur minéralocorticoïde) et dans notre modèle de fuite du RyR2 génétiquement déterminée reproduisant une mutation responsable de CPVT familiale (souris RyR2R420Q). Le présent projet de thèse devrait permettre de progresser dans la compréhension de la physiopathologie moléculaire des arythmies déclenchées chez les patients IC et souffrant de CPVT et peut-être, avec l'aide du LabEx LERMIT, d'identifier de nouvelles cibles à potentiel thérapeutique pour la prévention de ces arythmies mortelles.

  • Titre traduit

    Advances in the understanding and treatment of the RyR2 calcium leak in cardiopathies : a role for FKBP 12 and 12.6?


  • Résumé

    Cardiac arrhythmias are a major cause of morbidity and mortality and a problem of public health worldwide. A specific subtype of potentially lethal ventricular arrhythmias (VA) observed during heart failure (HF) and in a subgroup of familial arrhythmias (CPVT for catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia) is due to a dysfunction of the ryanodine receptor (RyR2 in the heart), the sarcoplasmic reticulum channel that releases Ca2+ necessary for cardiac contraction during systole. Indeed, RyR2 becomes leaky during diastole, the Ca2+ leak thus activating the Na+-Ca2+ exchanger responsible for an inward depolarizing current, a mechanism itself responsible for the occurrence of the so called delayed afterdepolarizations (DADs) responsible for triggered VAs. RyR2 is at the center of large macromolecular complex comprising many regulatory proteins among which calmodulin and various kinases and phosphatases. Its diastolic sealing is controlled by members of the FK506 binding protein family of 12 and 12.5 kDa, the latter having the highest binding affinity for RyR2. Although still a matter of debate, a bulk of data has accumulated indicating that, during HF, the leak is due at least in part to increased RyR2 phosphorylation and decreased FKBP12.6-RyR2 binding. Our group showed in ex and in vivo experiments that FKBP12.6 overexpression is able to mitigate the SR Ca2+ leak and triggered VAs, at least in part by decreasing myocyte sensitivity to catecholamines and the resulting RyR2 phosphorylation. In the present project, we want, using a new mouse model of constitutive FKBP12.6 cardiac overexpression, to progress in our understanding of how FKBPs regulate RyR2 function, how FKBP12.6 overexpression is able to blunt the RyR2 leak observed in two models of maladaptive cardiac remodeling in the mouse: constriction of the thoracic aorta (TAC mouse) and chronic treatment with mineralocorticoid receptor agonists (Aldo mouse), and in our mouse model of a genetically determined RyR2 leak reproducing a familial CPVT mutation (RyR2R420Q mouse). The present project should help deciphering the molecular pathophysiology of triggered VAs observed during heart failure and CPVT and possibly, with the help of the LERMIT LabEx consortium (www.labex-lermit.fr/), identifying new molecular targets and small molecules for the prevention of these lethal arrhythmias.