Étude du rôle des canaux Na+ dépendants du potentiel dans la vasomotricité des artères de résistance

Study of the role of voltage-gated Na+ channels in vascular tone of resistance arteries

• Auteur / Autrice : Joohee Park
• Direction : Christian Legros
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie, Physiopathologie, Biologie Systémique Médicale
• Date : Soutenance le 09/12/2022
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mitovasc (Angers) - MitoVasc - Physiopathologie Cardiovasculaire et Mitochondriale / MITOVASC
• Jury : Président / Présidente : Marie Briet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Guérineau, Anne Virsolvy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Quignard, Sébastien Roger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vératridine

Artères mésentériques

Dissertation universitaire

Échangeur sodium-calcium

Modèles animaux

Canaux sodiques

Mots clés libres

Canaux Na+ dépendant du potentiel

Vasomotricité

Voltage-gated Na+ channels

Vascular tone

Mesenteric arteries

Veratridine

Na+ /Ca 2+ exchangers (NCX)°

Résumé

L’expression des canaux Na+ dépendant du potentiel (canaux Nav) a été bien décrite dans les artères, cependant leur rôle physiologique dans la vasomotricité reste à démontrer. Leur activation a des effets opposés sur des artères de résistance, à savoir, une vasoconstriction des artères mésentériques (MA) de rat et une vasorelaxation des artères crémastériques de souris. Cette thèse a donc pour objectif de préciser le rôle de ces canaux dans la vasomotricité des MA de souris par une approche pharmacologique basée sur l’utilisation de toxines sélectives, l’une inhibitrice, la tétrodotoxine (TTX) et l’autre activatrice, la vératridine (VTD). Dans une 1ère étude, nous avons caractérisé l’expression des canaux Nav dans l’endothélium et la media de l’aorte et de différentes branches des MA : les MA de 1er ordre (FOMA) et les artères cécocoliques (CA). Ces artères expriment majoritairement le gène Scn2a codant l’isoforme Nav1.2. En myographie, la TTX a entraîné une relaxation totale des FOMA et des CA, démontrant que les canaux Nav sont des régulateurs de la contraction de la musculature lisse de l’artère. Par artériographie, nous avons pu montrer que la TTX potentialise la dilatation flux-dépendante des FOMA et des CA, suggérant que les canaux Nav seraient impliqués dans la mécanotransduction. L’expression de Scn2a est significativement diminuée dans les aortes de souris hypertendues à l’angiotensine 2 et de souris âgées. En conclusion, cette 1ère étude propose que les canaux Nav devraient être considérés comme de nouveaux acteurs de la régulation du tonus vasculaire des MA et notamment de la mécanotransduction. Par ailleurs, la modulation de leur expression dans des modèles d’hypertension et de vieillissement nous laisse supposer que les canaux Nav seraient impliqués dans les mécanismes physiopathologiques. Dans une 2ème étude, nous avons caractérisé les effets de l’activation des canaux Nav par la VTD sur les FOMA et les CA. Nous avons pu démontrer par myographie que la VTD induit une vasoconstriction des FOMA et une vasorelaxation des CA isolées. En présence de prazosine, un antagoniste des ⍺1-adrénocepteurs, la contraction des FOMA induite par la VTD est inhibée, indiquant que la toxine a entraîné la libération de noradrénaline par des terminaisons nerveuses sympathiques. Quant aux CA, la vasorelaxation provoquée par la VTD était résistante à la prazosine, mais inhibée par l’atropine, un antagoniste des récepteurs muscariniques. Par conséquent, la VTD a causé la libération d’acétylcholine (Ach) par des terminaisons nerveuses parasympathiques présentes dans les CA. Cette réponse vasorelaxante de la VTD est dépendante de la voie du NO. De plus, ces effets vasorelaxants ont été fortement réduits par des antagonistes des échangeurs Na+/Ca2+ (NCX), KB-7943 et SEA0400. Ceci est en accord avec l’expression de NCX1, observée au niveau de l’endothélium. Pour confirmer l’implication du NCX1 dans la production de NO, nous avons utilisé une lignée de cellules endothéliales de souris. L’élévation du Ca2+ intracellulaire induite par l’Ach est très réduite par les antagonistes des NCX et également un inhibiteur de protéine kinase C (PKC). En conclusion de cette 2ème étude, la VTD modifie de façon opposée la contractilité des FOMA et des CA en agissant sur leur innervation motrice différente. Les FOMA ont une innervation sympathique motrice, alors que les CA disposeraient d’une innervation motrice principalement parasympathique. Par ailleurs, le NCX1 endothélial serait un acteur à considérer dans l’augmentation du Ca2+ intracellulaire à l’origine de l’activation de la voie du NO et il pourrait être activé par la PKC.

Voltage-gated Na + (Na v ) channels are expressed in arteries. However, their physiological rolein vascular tone needs to be elucidated. Their activation induces distinct effects on resistance arteries : a vasoconstriction of rat mesenteric arteries (MA) and a vasodilation of mouse cremaster arteries. Thus, this thesis aimed to clarify the role of Na v channels in mesenteric arterial vascular tone by using selective toxins : tetrodotoxin (TTX), a blocker and veratridine (VTD), an activator of Na v channels. First, we characterized the Na v channel expression in intima and media of aorta and different MA branches from mice : first-order MA (FOMA) and cecocolic arteries (CA). These arteries mainly expressed Scn2a encoding the isoform Na v 1.2. By myography, TTX induced a total relaxation of FOMA and CA, indicating that Na v channels participate to regulate the arterial contractility. Using arteriography, we showed that TTX potentiated the flow-mediated dilation of FOMA and CA, revealing the putative implication of Na v channelin the response induced by shear-stress. The expression levels of Scn2a were significantly reduced in the aorta from angiotensin II-induced hypertensive mice and old mice. To conclude, this first study proposes that Na v channels could be considered as an actor in vascular tone regulation and in mechanotransduction. Moreover, the modulation of Scn2a expression in aorta from hypertensive and aging models suggests that Na v channels could be involved in vascular physiopathological mechanisms. The second study aimed to characterize the effects of Na v channel activation by VTD on isolated FOMA and CA. In fact, myography experiments showed that VTD induced vasoconstriction in FOMA and vasorelaxation in CA. Prazosin, an ⍺1-adrenoceptor antagonist suppressed VTD-induced contraction of FOMA, indicating that VTD stimulates noradrenaline release by sympathetic nerves. The vasorelaxation of CA induced by VTD was resistant to prazosin, but abolished by atropine, a muscarinic receptor antagonist. Consequently, VTD triggered acetylcholine (Ach) release by parasympathetic nerve endings. These relaxation responses of CA were dependent on the NO pathway. In addition, VTD-induced vasorelaxant effects were strongly reduced by Na + /Ca 2+ exchanger (NCX) antagonists, KB-R7943 and SEA0400. This is in agreement with the expression of NCX1 in endothelium of CA. Then, we investigated the involvement of NCX1 in NO production by using mouse endothelial cell line. Intracellular Ca 2+ elevation induced by ach was significantly reduced by NCX antagonists and also by protein kinase C inhibition. To conclude the second study, VTD conversely modifies the contractility of FOMA and CA, by acting on their different vasomotor innervation. We hypothesize that FOMA present a sympathetic vasomotor innervation, while CA have a predominant parasympathetic vasomotor innervation. Moreover, endothelial NCX1 could be considered as an important element in intracellular Ca 2+ elevation which leads to NO production, and PKC could activate NCX1.