Rôle des canaux calciques de type L Cav1.3 dans le contrôle de la fréquence cardiaque par les catécholamines

Role of L-type Cav1.3 calcium channels in the control of cardiac frequency by catecholamines

• Auteur / Autrice : Julien Louradour
• Direction : Matteo Mangoni, Jean-Yves Le Guennec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 06/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génomique Fonctionnelle (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Bois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Matteo Mangoni, Jean-Yves Le Guennec, Patrick Bois, Michel De Waard, Ana Maria Gomez, Pietro Mesirca
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Bois, Michel De Waard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Canaux calciques

Électrophysiologie

Noeud sinu-atrial

Mots clés libres

Noeud sinusal

Électrophysiologie

Régulation adrénergique

Canaux calciques

Sinus node

Electrophysiology

Adrenergic regulation

Calcium channels

Résumé

Le cœur est un organe autonome dont l’activité contractile est dépendante d’une activité électrique intrinsèque spontanée. Au niveau de l’oreillette droite se situe le nœud sinoatrial (NSA) au sein duquel une impulsion électrique spontanée est initiée puis propagée à l’ensemble du tissu cardiaque provoquant alors la contraction des cardiomyocytes. La clé de l’automaticité cardiaque réside dans le fait que les cellules sinusales (SANC) ou « pacemaker » sont capables de se dépolariser spontanément (dépolarisation diastolique, DD) ce qui amène progressivement leur potentiel de membrane jusqu’au seuil de déclenchement du potentiel d’action (PA) sinusal. Complexe et encore non entièrement comprise, la dépolarisation diastolique est due à une robuste interaction entre l’activation séquentielle de canaux ioniques de la membrane cellulaire (canaux s’ouvrant par hyperpolarisation HCN4, canaux calciques de type L Cav1.3 et de type T Cav3.1) et une dynamique calcique intracellulaire avec des relargages calciques spontanés (LCRs) diastoliques par le réticulum sarcoplasmique via les récepteurs à la ryanodine (RyR). En déclenchant la voie de signalisation adénosine monophosphate cyclique/protéine kinase A (AMPc/PKA) la régulation adrénergique par le système nerveux autonome sympathique permet d’accélérer la fréquence de dépolarisation des SANC.L’objectif de ma thèse était de déterminer le rôle des canaux calciques de type L Cav1.3 dans la régulation adrénergique des SANC. La technique de patch-clamp sur SANC isolées de souris a montré que l’inhibition pharmacologique des canaux Cav1.3 inversait complètement les effets de la stimulation adrénergique sur la fréquence de dépolarisation des SANC. Les expérimentations d’imagerie calcique ont permis de révéler que la synchronisation des LCRs sous stimulation adrénergique était dépendante des canaux Cav1.3. Ainsi, les canaux calciques de type L Cav1.3 semblent être les régulateurs majoritaires de la réponse chronotrope positive chez la souris.

The heart is a spontaneously active organ whose contractile activity is dependent of a spontaneous intrinsic electrical activity, which refers to one of the fundamental cardiac properties: cardiac automaticity. The electrical signal is generated in the sino-atrial node tissue (SAN) and is then propagated throughout the heart, triggering cardiomyocytes contraction. Cardiac automaticity relies on the capacity of pacemaker sino-atrial node cells (SANC) to spontaneously depolarize (diastolic depolarization, DD) which brings membrane potential to the threshold of the sinoatrial action potential (AP). Complex and not entirely understood yet, diastolic depolarization results from a robust interplay of membrane ion channels activity (hyperpolarization-activated HCN4 channels, L-type Cav1.3 and T-type Cav3.1 calcium channels) and intracellular calcium dynamics with spontaneous local calcium releases (LCRs) from the sarcoplasmic reticulum via the ryanodine receptors (RyR). By triggering cyclic adenosine monophosphate/protein kinase A (cAMP/PKA) catecholaminergic stimulation of pacemaker activity by sympathetic autonomic nervous system accelerates the firing frequency of SANC.The objective of my PhD was to determine the role of L-type Cav1.3 calcium channels in the catecholaminergic regulation of SANC. Patch-clamp experiments on isolated mouse SANC showed that pharmacologic inhibition of Cav1.3 channels completely reversed the effects of adrenergic stimulation on the frequency. Imaging of intracellular calcium further revealed that LCRs synchronization under activation of adrenergic receptors was dependent of Cav1.3 channels activity. Hence, L-type Cav1.3 calcium channels seem to be the main mediator of the positive chronotropic response of pacemaker activity in mouse SANC.