Phosphorylation des canaux Nav1. 5 et régulation de l'excitabilité cardiaque normale et pathologique

Nav1. 5 channels phosphorylation in the regulation of normal and diseased cardiac excitability

• Auteur / Autrice : Sophie Burel
• Direction : Flavien Charpentier, Céline Marionneau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie. Electrophysiologie cardiaque
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé Nantes-Angers (2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L'Institut du Thorax (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Nantes Université. Pôle SantéUFR Médecine et Techniques Médicales (Nantes) - Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rodolphe Fischmeister
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alain Lacampagne, Massimo Mantegazza

Mots clés

Mots clés contrôlés

Canal sodique voltage-dépendant NAV1.5

Facteurs de croissance du fibroblaste

Insuffisance cardiaque

Phosphorylation

Résumé

Les canaux Nav1. 5 sont des régulateurs clés de l'excitabilité cardiaque, et tout défaut de leur régulation augmente le risque d'arythmies. Plusieurs études ont suggéré que les défauts d'inactivation des canaux Nav1. 5 dans l'insuffisance cardiaque sont associés à leur état de phosphorylation. Une approche de phosphoprotéomique développée au laboratoire a permis d'identifier in situ 19 sites de phosphorylation natifs des canaux Nav1. 5 purifiés à partir de ventricules de souris sauvages ou développant une insuffisance cardiaque. Deux de ces sites, les phosphosérines 1938 et 1989, sont plus abondants chez les souris en insuffisance cardiaque comparé aux souris sauvages. De façon intéressante ces sites sont localisés à proximité des domaines de liaison du FGF13 et de la Calmoduline, deux protéines clés dans l'inactivation du canal. Mon premier objectif de thèse a été de déterminer le rôle de la phosphorylation dans la régulation de l’expression des canaux Nav1. 5 à la surface cellulaire en criblant, dans des cellules HEK293, le rôle de chaque site identifié et celui des kinases connues pour réguler Nav1. 5. Mon deuxième objectif a été de déterminer le rôle de la phosphorylation des sérines 1938 et 1989 dans la régulation de l'inactivation des canaux Nav1. 5. Nous avons montré que la phosphorylation de ces deux sérines diminue l'interaction de FGF13 et de la Calmoduline avec Nav1. 5 et altère les propriétés d'inactivation du canal. En conclusion, ces travaux ont révélé que le canal Nav1. 5 est fortement phosphorylé et que deux des sites de phosphorylation identifiés constituent des cibles potentielles dans les défauts d'inactivation des canaux Nav1. 5 dans l'insuffisance cardiaque.

Nav1. 5 channels are key determinants of myocardial excitability and defects in their functioning or regulation increase the risk of life-threatening arrhythmias. Several studies have suggested the role of phosphorylation in the inactivation defects of Nav1. 5 channels in heart failure. A phosphoproteomic approach in the laboratory led to the identification of 19 native phosphorylation sites on the Nav1. 5 channel proteins purified from wild-type mouse ventricles or from ventricles isolated from failing mice. Two of these sites, the phosphoserines 1938 and 1989, are more abundant in the failing, compared with the non-failing wild-type, conditions. Interestingly, these two sites are located near the binding sites for FGF13 and Calmodulin, two key regulatory proteins of Nav1. 5 channel inactivation. The first objective of my thesis was to determine the role of phosphorylation in the regulation of Nav1. 5 channel cell surface expression, by screening in HEK293 cells the role of each identified site as well as of kinases previously described to regulate Nav1. 5 channels. My second objective was to determine the role of phosphorylation at serines 1938 and 1989 in regulating the inactivation properties of Nav1. 5 channels. The results showed that phosphorylation at these two serines decreases the interaction of FGF13 and Calmodulin with Nav1. 5 and alters the inactivation properties of the channel. In conclusion, these studies demonstrated that the Nav1. 5 channels are highly phosphorylated in ventricles and suggested that two of the newly identified phosphorylation sites constitute novel potential targets in the inactivation defects of Nav1. 5 channels in heart failure.