Identification de nouveaux partenaires du canal potassique cardiaque KCNQ1

Identification of new partners of the cardiac potassium channel KCNQ1

• Auteur / Autrice : Céline Nicolas
• Direction : Isabelle Baró
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine. Physiologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie biologie (Nantes....-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Nantes Université. Pôle SantéUFR Médecine et Techniques Médicales (Nantes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Canal potassique KCNQ1

Tubulines

Cardiomyocytes

Cardiopathies

Canaux potassiques

Résumé

Le courant potassique Iks généré par le canal KCNQ1 intervient dans la repolarisation tardive du potentiel d’action cardiaque. KCNQ1 fonctionne au sein d’un complexe canalaire et des mutations sur le canal ou sa protéine régulatrice KCNE1 peut aboutir à des pathologies cardiaques potentiellement létales. La relation génotype-phénotype liée aux mutations de ce canal reste complexe puisqu’un gain de fonction de celui-ci peut aboutir à différentes pathologies. Cette différence peut s’expliquer par une interaction modifiée avec l’un des partenaires, motivant l’identification de l’ensemble des protéines appartenant au complexe canalaire de KCNQ1. Dans cette thèse, deux nouveaux partenaires de ce canal ont pu être caractérisés : la β-tubuline, monomère des microtubules, et l’ubiquitine-ligase Nedd4-2. Les effets induits par ces nouvelles protéines sur le courant Iks ont été évalués dans des systèmes de ré-expression et des cardiomyocytes de cobayes. Le courant Iks est augmenté sous stimulation β-adrénergique par activation de la PKA. Nous montrons que les microtubules interagissent avec le canal et jouent un rôle crucial dans la réponse du courant à une stimulation de la PKA. La protéine Nedd4-2 intervient dans la dégradation des protéines par le protéasome. Nous montrons que cette protéine interagit avec KCNQ1 et conduit à sa dégradation et à la diminution du courant Iks. La transfection de cardiomyocytes de cobayes, in vivo, avec les plasmides codant pour les formes active ou inactive de Nedd4-2 nous a permis de valider ces effets sur le courant dans un système natif. Ces données illustrent la multiplicité des protéines régulant le canal dans divers compartiments cellulaires.

The IKs potassium current, induced by KCNQ1 channel, is involved in the late repolarisation phase of the cardiac action potential. KCNQ1 is part of a channel complex and mutations in this channel or its regulatory protein KCNE1 can lead to cardiac pathologies and sudden death. The genotype-phenotype relationship linked to KCNQ1 mutations is complicated to understand since, for example, a gain-of-function mutation can lead to different pathologies. This difference could be explained by a modified interaction with one of the KCNQ1 partners, motivating the identification of all the proteins involved in KCNQ1 channel complex. In this work, two new KCNQ1 partners have been identified: β-tubuline, a monomer of microtubules, and the ubiquitin-protein ligase Nedd4-2. The effects of these proteins on IKs current have been evaluated in heterologous expression systems and guinea pig cardiac myocytes. The IKs current is up-regulated by β-adrenergic stimulation, through PKA activation. We show that microtubules interact with the channel and play a role in the current response to PKA stimulation. Nedd4-2 is involved in protein degradation by the proteasome. We show that this protein interacts with KCNQ1 and leads to its degradation and current decrease. By transfecting guinea pig cardiac myocytes, in vivo, with plasmids coding for the active or inactive forms of the Nedd4-2 protein, we could validate these effects on IKs current in a native model. These data illustrate the diversity of proteins able to regulate the channel in various cell compartments.