Analyses fonctionnelles de mutations du gène SCN5A impliquées dans le syndrome de Brugada

par Jérôme Clatot

Thèse de doctorat en Physiologie et Physiopathologie

Sous la direction de Pascale Guicheney.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .

mots clés

• Effet dominant négatif
• Sodium
• Scn5a
• Arythmie -- Université Pierre et Marie Curie
• Syndrome de Brugada -- Université Pierre et Marie Curie

Résumé

Le syndrome de Brugada (SBr) est une arythmie cardiaque héréditaire à pénétrance partielle. Cette pathologie est caractérisée par une élévation du segment ST dans les dérivations précordiales droites (V1 à V3) sur l’ECG et un risque important de mort subite et de syncope par fibrillation ventriculaire. Les mutations dans le gène SCN5A, qui code le canal sodique cardiaque Nav1. 5, sont mises en cause dans 20% des cas. Le canal sodique cardiaque est responsable de l’initiation et de la propagation du potentiel d’action dans le myocarde. Ainsi, la perte de fonction de ce canal joue un rôle important dans le SBr. Ce travail permet de mieux comprendre les conséquences des mutations de la région N-terminale très conservée au cours de l’évolution, dans le SBr et le rôle de cette dernière dans la fonction du canal Nav1. 5. Nous avons montré que certaine mutation de la région la région N-terminale mène à la rétention du canal mutant dans le réticulum endoplasmique précédant sa dégradation par le protéasome. En conséquence ces mutations semblent bien être responsables du SBr. Par ailleurs, cette région joue un rôle important dans la capacité d’ouverture du canal sodique cardiaque. Nous avons mis en évidence que la présence de canaux mutants peut altérer le transport à la membrane du canal sauvage menant à un effet dominant négatif. Mais aussi la capacité du canal non fonctionnel R878C-Nav1. 5, qui est capable d’atteindre la membrane plasmique, à restaurer partiellement le courant sodique de mutants retenus dans des compartiments intracellulaires. Ce phénomène de transcomplémentation montre que les canaux sodiques sont capables de coopérer.

Titre traduit

Functional analysis of SCN5A mutations involved in Brugada Syndrome

Résumé

Brugada syndrome (BrS) is an autosomal inherited cardiac arrhythmia characterized by ST-segment elevation in the right precordial leads of the electrocardiogram, and an increased risk of syncope and sudden death. SCN5A, encoding the cardiac sodium channel Nav1. 5, is the main gene involved in BrS. Despite several mutations have been reported in the N-terminus of Nav1. 5, the functional role of this region remains unknown. We aimed to characterize two BrS mutations, R104W and R121W, affecting evolutionarily conserved residues in the N-terminal cytoplasmic region of Nav1. 5, and a construct where this region was deleted, Nter. Patch clamp recordings in HEK293 cells demonstrated that R104W, R121W and Nter abolished the sodium current INa. Moreover, R104W and R121W mutations exerted a strong dominant-negative effect on wild type (WT) channels. Immunocytochemistry of rat neonatal cardiomyocytes revealed that both mutants were mostly retained in the endoplasmic reticulum (ER). Furthermore, their co-expression with WT channels led to WT channel retention in intracellular compartments, deciphering their dominant-negative effect. Both mutants were mostly degraded by the ubiquitin-proteasome system, while Nter was addressed to the membrane. Besides, the co-expression of N-terminal mutants with the gating-defective but trafficking-competent R878C-Nav1. 5 mutant, gave rise to a small INa suggesting a cooperation of the sodium channel  subunits. This study reports for the first time the critical role of the Nav1. 5 N-terminal region in channel function, and the dominant-negative effect of two N-terminal mutations.