A Proton Leak Current through the Cardiac Sodium Channel Is Linked to Mixed Arrhythmia and the Dilated Cardiomyopathy Phenotype

Cardiac Na+ channels encoded by the SCN5A gene are essential for initiating heart beats and maintaining a regular heart rhythm. Mutations in these channels have recently been associated with atrial fibrillation, ventricular arrhythmias, conduction disorders, and dilated cardiomyopathy (DCM)

Modulation des performances cardio-respiratoires du bar européen (Dicentrarchus labrax) par l'apport d'acides gras alimentaires (une étude intégrée des effets cardiaques in vivo au courant calcique de type L des myocytes ventriculaires)

La qualité du régime alimentaire, et en particulier sa composition en acides gras, est un facteur environnemental émergeant en tant que source de diversité physiologique. En effet, de nombreux travaux montrent que la composition en acides gras de l'alimentation influence les performances cardiaques et métaboliques des organismes. Le cœur joue un rôle central dans l'adaptation des poissons à leur environnement en assurant et en régulant, les flux internes d'énergie et de matière. Dans le contexte de l'adaptation environnementale des individus et de l'évolution des espèces, la compréhension des origines de la variabilité interindividuelle et notamment de l'influence exercée par les acides gras sur le fonctionnement du système cardio-respiratoire est un élément important. L'objectif de ce travail réalisé sur le bar européen (Dicentrarchus labrax) a été d'étudier, à deux niveaux organisationnels (organe, cellule), les effets de la composition en acides gras de l'alimentation et des tissus sur les performances cardio-respiratoires mesurées au cours d'un effort musculaire et d'une épreuve d'hypoxie, l'activité des canaux calciques de type L des myocytes ventriculaires. Les bars ont été nourris avec trois alimentations enrichies soit huile de poissons (riche en acides gras n-3 poly-insaturés), soit en huile de colza (riche en acide oléique et linoléique) ou encore en huile de palme (riche en acides gras saturés). L'étude à l'échelle de l'animal entier, réalisée au moyen d'un respiromètre de type Brett, a permis de mettre en évidence une modification significative des performances cardio-respiratoires des bars en fonction de la composition en acides gras de l'alimentation. Une forte teneur en acide oléique dans l'alimentation et donc dans les tissus cardiaques est toujours associée à de meilleures performances cardiaques et métaboliques. Au cours de l'épreuve d'hypoxie, aucune différence ne fut mise en évidence entre les différentes alimentations. L'étude électrophysiologique du canal calcique de type L a été réalisée grâce à la technique du patch clamp en configuration " whole-cell ". Nos résultats ont révélé que la perfusion d'acide oléique, ainsi qu'une teneur élevée de cet acide gras dans les membranes, pouvait induire une inhibition de l'influx des ions calcium via le courant calcique de type L. Cette baisse n'est accompagnée d'aucune modification majeure des paramètres d'activation et d'inactivation du canal. De par ses caractéristiques morphofonctionnelles, le cœur est responsable de la limitation des performances métaboliques et natatoire des poissons. Au cours d'un effort musculaire intense, la diminution du niveau d'oxygénation du sang veineux (source principale d'oxygène du tissus myocardique) va conduire à une hypoxie à l'échelle des cardiomyocytes. Cette baisse de l'oxygénation du myocarde conduit à des dérèglements de l'homéostasie calcique responsables d'une élévation du calcium cellulaire et de l'apparition d'arythmies. Les résultats expérimentaux obtenus suggèrent que l'acide oléique, par son action inhibitrice sur le courant calcique de type L, permet de limiter les risques d'apparition de ces arythmies. Cet effet protecteur de l'acide oléique serait responsable des performances cardio-respiratoires et natatoires observées chez les animaux nourris avec le régime enrichi en huile de colza.LA ROCHELLE-BU (173002101) / SudocSudocFranceF

Adressage et expression fonctionnelle des canaux sodiques cardiaques Nav1.5 (rôle majeur de la sous-unité régulatrice b1)

Le syndrome de Brugada (BrS) est une cardiopathie héréditaire à transmission autosomique dominante, se manifestant par une anomalie de l'ECG et un risque accru de mort subite. Les mutations retrouvées dans la sous-unité a du canal sodique cardiaque Nav1.5 chez certains patients entraînent un défaut d'adressage membranaire de ces canaux. Ceux-ci restent alors séquestrés dans des compartiments intracellulaires. L'étude de ces mutants se réduisant souvent à l'utilisation de traitements correcteurs, les mécanismes de rétention impliqués restent encore méconnus. L'objectif de ce travail est d'étudier des mutants Nav1.5 présentant un défaut d'adressage en tenant compte non seulement de l'hétérozygotie des patients BrS mais également de la présence de la sous unité régulatrice b1 prédominante dans le cœur. Des études fonctionnelles et biochimiques mettent en évidence un effet dominant négatif exercé par les mutants R1432G, L325R et S910L sur la densité de courant INa sauvage (WT). Cet effet nécessite la présence de la sous-unité b1 et passe par l'altération de l'adressage membranaire des formes WT. Ceci est la conséquence d'une interaction physique entre des sous-unités a mutantes et WT. D'autre part, les mutants étudiés présentent un profil de maturation lié aux N-glycosylations qui différent de celui des canaux WT. Nos données suggèrent que ces canaux peuvent emprunter (i) la voie classique d'adressage dans leur forme mature (ii) la voie dite non conventionnelle lorsqu'ils sont partiellement glycosylés. En conclusion, ces travaux mettent en évidence le rôle de la sous-unité b1 ainsi que l'implication des N-glycosylations dans la modulation de l'adressage des canaux Nav1.5Brugada syndrome (BrS) is an inherited autosomal dominant cardiac channelopathy characterized by abnormal ECG pattern and an increased risk of sudden cardiac death. Several mutations on the cardiac sodium channel Nav1.5 which are responsible for BrS lead to misfolded proteins that do not traffic properly to the plasma membrane and are instead retained in intracellular compartments. Although pharmacological rescue is commonly used to characterize misfolded mutants, underlying cellular retention mechanisms remain unclear. The aim of this work is to investigate trafficking defective Nav1.5 mutants considering BrS patient heterozygosity and the presence of the regulatory b1-subunit which is largely expressed in cardiac tissue. By combining electrophysiology and biochemical approaches, we show that three distinct mutants, R1432G, L325R and S910L, exert a strong dominant negative effect upon wild-type (WT) sodium current density. Our data indicate that this effect requires the presence of the b1-subunit and is mediated by disruption of membrane trafficking of WT channels. Co-immunoprecipitation experiments demonstrate a physical interaction between mutant and WT a-subunits occurring only when the b1-subunit was present. Furthermore, we investigate the maturation pattern of Na channels. Our data show distinct N-glycosylated states between WT and mutant channels, suggesting that Nav1.5 a-subunits traffic (i) via unconventional secretion pathway as a partially glycosylated product, (ii) through the classical secretory pathway for mature fully-glycosylated form. This work highlights that b1-subunit and N-linked glycosylation process play key roles in modulating Nav1.5 traffickiPOITIERS-SCD-Bib. électronique (861949901) / SudocSudocFranceF

Involvement of TRPV2 and SOCE in calcium influx disorder in DMD primary human myotubes with a specific contribution of α 1 -syntrophin and PLC/PKC in SOCE regulation

International audienceCalcium homeostasis is critical for several vital functions in excitable and nonexcitable cells and has been shown to be impaired in many pathologies including Duchenne muscular dystrophy (DMD). Various studies using murine models showed the implication of calcium entry in the dystrophic phenotype. However, alteration of store-operated calcium entry (SOCE) and transient receptor potential vanilloid 2 (TRPV2)-dependant cation entry has not been investigated yet in human skeletal muscle cells. We pharmacologically characterized basal and store-operated cation entries in primary cultures of myotubes prepared from muscle of normal and DMD patients and found, for the first time, an increased SOCE in DMD myotubes. Moreover, this increase cannot be explained by an over expression of the well-known SOCE actors: TRPC1/4, Orai1, and stromal interaction molecule 1 (STIM1) mRNA and proteins. Thus we investigated the modes of regulation of this cation entry. We firstly demonstrated the important role of the scaffolding protein α1-syntrophin, which regulates SOCE in primary human myotubes through its PDZ domain. We also studied the implication of phospholipase C (PLC) and protein kinase C (PKC) in SOCE and showed that their inhibition restores normal levels of SOCE in DMD human myotubes. In addition, the involvement of TRPV2 in calcium deregulation in DMD human myotubes was explored. We showed an abnormal elevation of TRPV2-dependant cation entry in dystrophic primary human myotubes compared with normal ones. These findings show that calcium homeostasis mishandling in DMD myotubes depends on SOCE under the influence of Ca(2+)/PLC/PKC pathway and α1-syntrophin regulation as well as on TRPV2-dependant cation influx

Nav1.5 channels can reach the plasma membrane through distinct N-glycosylation states.

articleInternational audienceLike many voltage-gated sodium channels, the cardiac isoform Nav1.5 is well known as a glycoprotein which necessarily undergoes N-glycosylation processing during its transit to the plasma membrane. In some cardiac disorders, especially the Brugada syndrome (BrS), mutations in Nav1.5 encoding gene lead to intracellular retention and consequently trafficking defect of these proteins. We used two BrS mutants as tools to clarify both Nav1.5 glycosylation states and associated secretory behaviors. Patch-clamp recordings and surface biotinylation assays of HEK293T cells expressing wild-type (WT) and/or mutant Nav1.5 proteins were performed to assess the impact of mutant co-expression on the membrane activity and localization of WT channels. Enzymatic deglycosylation assays and brefeldin A (BFA) treatments were also employed to further characterize recombinant and native Nav1.5 maturation. The present data demonstrate that Nav1.5 channels mainly exist as two differentially glycosylated forms. We reveal that dominant negative effects induced by BrS mutants upon WT channel current result from the abnormal surface expression of the fully-glycosylated forms exclusively. Furthermore, we show that core-glycosylated channels can be found at the surface membrane of BFA-treated or untreated cells, but obviously without generating any sodium current. Our findings provide evidence that native and recombinant Nav1.5 subunits are expressed as two distinct matured forms. Fully-glycosylated state of Nav1.5 seems to determine its functionality whereas core-glycosylated forms might be transported to the plasma membrane through an unconventional Golgi-independent secretory route. This work highlights that N-linked glycosylation processing would be critical for Nav1.5 membrane trafficking and function

Optogenetic approach for targeted activation of global calcium transients in differentiated C2C12 myotubes

Abstract Excitation-contraction coupling in muscle cells is initiated by a restricted membrane depolarization delimited within the neuromuscular junction. This targeted depolarization triggers an action potential that propagates and induces a global cellular calcium response and a consequent contraction. To date, numerous studies have investigated this excitation-calcium response coupling by using different techniques to depolarize muscle cells. However, none of these techniques mimic the temporal and spatial resolution of membrane depolarization observed in the neuromuscular junction. By using optogenetics in C2C12 muscle cells, we developed a technique to study the calcium response following membrane depolarization induced by photostimulations of membrane surface similar or narrower than the neuromuscular junction area. These stimulations coupled to confocal calcium imaging generate a global cellular calcium response that is the consequence of a membrane depolarization propagation. In this context, this technique provides an interesting, contactless and relatively easy way of investigation of calcium increase/release as well as calcium decrease/re-uptake triggered by a propagated membrane depolarization