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Macromolecular Voltage-Gated Na+ Channel Complexes in the Regulation of Normal and Diseased Cardiac Excitability

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La caractérisation des canaux sodiques voltage-dépendants du cœur

Les arythmies cardiaques sont des troubles du rythme électrique cardiaque associées à un risque plus élevé de mort subite. Des chercheurs financés par l'Union européenne ont étudié les canaux sodiques voltage-dépendants (Nav, pour Natrium voltage gated channel) sur des cellules cardiaques natives afin de trouver des solutions thérapeutiques.

Santé

Les canaux ioniques du cœur comme par exemple Nav1.5 sont des régulateurs essentiels de l'initiation et de la propagation du rythme cardiaque. Certaines mutations génétiques de nature héréditaire comme celle du syndrome de Brugada génèrent une dérégulation de ces canaux ioniques et l'apparition d'arythmies potentiellement mortelles. Les chercheurs ont donc initié le projet NAVEX afin d'identifier les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans la régulation de l'excitation électrique cardiaque. Les partenaires du projet ont développé et appliqué une stratégie de spectrométrie de masse basée sur la protéomique afin d'analyser in situ les canaux sodiques complexes au niveau moléculaire. Pour cette étude, ils ont immuno-précipité les complexes protéiques constituant les canaux Nav et leurs protéines régulatrices associées à partir de ventricules cardiaques de souris adultes. Plusieurs nouvelles protéines régulatrices des canaux sodiques ont ainsi été identifiées. Parmi celles-ci, les chercheurs ont analysé plus avant l'epsine 2, une protéine interagissant avec Eps15, la protéine ORP11 (oxystérol-binding protein-Related protein 11) et la plakoglobine. Ils ont montré que Nav1.5 co-précipitait avec chacune de ces protéines confirmant ainsi leur association avec le complexe du canal sodique. L'inactivation transitoire de l'expression de la plakoglobine ou d'ORP11 dans les cellules cardiaques de rat n'a par contre révélé aucune altération du complexe Nav1.5 ou de son expression à la surface de la cellule. Ces résultats ont révélé la nécessité d'une évaluation des caractéristiques biophysiques de ces protéines. Les chercheurs ont, pour la première fois, réalisé une carte in situ de la phosphorylation des canaux sodiques cardiaques. Ils ont ainsi identifié onze sites de phosphorylation sérine/thréonine dont huit n'avaient encore jamais été décrits. Dix sites sont localisés dans la première boucle de liaison intracellulaire, indiquant l'importance de cette région pour l'expression et le fonctionnement du canal Nav1.5. L'analyse biochimique des mutants phosphorylés a révélé que deux des nouveaux sites de phosphorylation de la sérine étaient impliqués dans la régulation de l'expression du canal Nav1.5 à la surface de la cellule. Ces résultats ont été publiés dans le journal de la recherche protéomique (Journal of Proteome Research). On savait déjà que le canal sodique Nav1.5 pouvait être une bonne cible pour le développement de molécules anti-arythmiques. Pourtant ces canaux n'avaient jamais été caractérisés avant les travaux réalisés par les partenaires du projet. Les travaux de NAVEX pourraient ainsi permettre d'élaborer des solutions préventives, diagnostiques et thérapeutiques innovantes. Les partenaires du projet bénéficieront également des résultats obtenus car ils les placent en bonne position pour l'obtention de nouveaux financements.

Mots‑clés

Canal sodique voltage-dépendant, arythmie cardiaque, Nav1.5, protéomique, immunoprécipitation, protéine régulatrice, ORP11, plakoglobine, phosphorylation, sérine

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