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Thèse Nicolas Fritz

" Rôles spécifiques des sous-types de canaux de libération du calcium dans la signalisation calcique oscillante des myocytes lisses"

Le 19 octobre 2005

Dans la quasi-totalité des cellules animales et végétales, et en particulier dans les cellules excitables, les variations de la concentration calcique intracellulaire ([Ca2+]i) constituent une étape-clé de l’activation des nombreux mécanismes moléculaires à l’origine de réponses physiologiques spécifiques (contraction musculaire, exocytose de neurotransmetteurs, prolifération cellulaire…). Afin de coder l’ensemble des réponses possibles, ces variations doivent être de natures diverses. Ainsi leurs cinétiques, amplitudes, durées et leurs localisations subcellulaires sont appelées à différer.

En particulier, les augmentations de la [Ca2+]i peuvent rester localisées, se propager sous forme de vagues calciques ou prendre la forme d’oscillations, dont l'amplitude et la fréquence peuvent varier afin de donner du sens à un stimulus.

Les cellules musculaires lisses sont des cellules excitables dont la contraction peut être initiée par (1) l'activation de conductances calciques membranaires ou (2) l'activation de récepteurs membranaires couplés aux protéines G, à la production de seconds messagers intracellulaires et à la libération de Ca2+ stocké dans le reticulum sarcoplasmique (RS).
Deux familles de canaux de libération du Ca2+ (CLC) sont exprimées à la membrane du RS, les récepteurs canaux de l'Ins1,4,5-P3 (Ins1,4,5-P3R1, 2 et 3), et les récepteurs canaux de la ryanodine (RYR1, 2 et 3).

L’acétylcholine (ACh) est un médiateur du système nerveux parasympathique, qui active ou régule de nombreuses fonctions des muscles lisses, en induisant en particulier la contraction des myocytes via l'activation des CLC et l’augmentation de la [Ca2+]i. Dans de nombreux muscles lisses, les augmentations de la [Ca2+]i en réponse à l'ACh prennent la forme d'oscillations.

L'objectif du travail de thèse présenté ici a été de déterminer les rôles spécifiques des sous-types des deux familles de CLC dans les oscillations de la [Ca2+]i activées par l'ACh dans les cellules musculaires lisses.
Le couplage de techniques d'analyse de l'expression des canaux de libération du Ca2+ (immunomarquages et RT-PCR) et de techniques d'inhibition spécifique de l'activité ou de l'expression de ces sous-types (diffusion d'anticorps spécifiques et microinjection d'oligonucléotides antisens) nous a amené à démontrer l'importance fonctionnelle du sous-type Ins1,4,5-P3R2 dans les signaux oscillants activés par l'ACh dans les myocytes lisses vasculaires. Notre étude a également permis de démontrer que les différences de régulation par le Ca2+ des sous-types Ins1,4,5-P3R1 et Ins1,4,5-P3R2 étaient à l'origine de ces signaux, dans lesquels les RYR jouent uniquement un rôle d'amplificateur.

Afin de généraliser notre modèle d'oscillations à tous les myocytes lisses, nous avons étudié les signaux oscillants activés par l'ACh dans les myocytes lisses duodénaux, qui n'expriment qu'Ins1,4,5-P3R1. De manière très intéressante, l'ACh active un signal calcique oscillant qui ne dépend pas de l'activation des Ins1,4,5-P3R, mais de la production du second messager ADP ribose cyclique et de son interaction avec un complexe macromoléculaire formé par RYR2 et FKBP12/12.6.

Dans les tissus musculaires lisses, ces signaux calciques oscillants pourraient constituer des signaux pacemaker actifs en cas de prolifération cellulaire -l'expression d'Ins1,4,5-P3R2 est augmentée lors d'épisodes de prolifération des myocytes- ou lors du développement. En effet, dans les tissus cardiaques embryonnaires, qui expriment majoritairement Ins1,4,5-P3R2 et RYR2, l'activation des contractions est entièrement dépendante de la libération du Ca2+ stocké dans le RS.

Focus


Nicolas Fritz a préparé sa thèse sous la direction de Jean Mironneau dans le Laboratoire de Signalisations et Interactions Cellulaires dirigé par Chantal Mironneau directrice de l'UMR CNRS 5017 Université Bordeaux 2 

jury

Président du jury

Rapporteur: Daniel POTREAU DR CNRS, Université de Poitiers
Rapporteur: Sylvain RICHARD DR INSERM, Université Montpellier 1
Examinatrices: Nathalie Macrez CR Université Bordeaux2
Chantal Mironneau Directrice UMR 5017
Examinateur: Jean Louis Guillou MC Université Bordeaux1
Directeur de thèse: Jean MIRONNEAU DR CNRS, Université Bordeaux2