Comparaison et caractérisation de la fonction des canaux calciques et des récepteurs ß-adrénergique cardiaques, selon qu'il sont localisés sur la membrane de surface ou dans les tubules T, à l'aide de ligands immobilisés sur nanoparticules – NANOCORDIS

L'activation chronique de la cascade de signalisation récepteur ß-adrénergique (ß-AR)/AMPc joue un rôle central dans l'insuffisance cardiaque (IC) et la mort subite, comme l'ont démontré les effets bénéfiques d'un traitement aux ß-bloquants. La stimulation ß-AR agit par l'intermédiaire de l'activation de la protéine kinase dépendante de l'AMPc (PKA), qui phosphoryle plusieurs protéines clé, dont le canal Ca2+ de type L (LTCC). Les LTTCs sont responsables de l'entrée de Ca2+ dans la cellule myocardique, qui déclenche la libération de Ca2+ intracellulaire par le réticulum sarcoplasmique (RS) par l'intermédiaire des récepteurs de la ryanodine. En condition aiguë, l'activation ß-AR des canaux LTCC conduit à une augmentation de la force de contraction. Cependant, l'activation chronique des ß-ARs, comme cela se produit dans l'IC, conduit également à une entrée et un relargage de Ca2+ excessifs : cela provoque une surcharge de Ca2+ intracellulaire, la dépolarisation du potentiel de membrane des cellules, le déclenchement de potentiels d'action spontanés, ce qui conduit à des arythmies ventriculaires et à la mort subite. Par conséquent, il est impératif de mieux comprendre comment les ß-ARs régulent l'activité des LTCCs dans les cellules myocardiques, et en particulier de mieux connaitre la localisation de ces deux familles de protéines dans la membrane cellulaire.

Un cardiomyocyte ventriculaire est une cellule fortement différenciée. Sa membrane cellulaire est composée de deux compartiments: une membrane de surface et un réseau dense de tubules transverses, ou tubules T. Les tubules T sont des invaginations de la membrane de surface qui forment un réseau de tubes plongeant vers le centre de la cellule. Ils sont essentiellement alignés le long des disques Z des sarcomères, permettant le développement de jonctions dyadiques avec le RS qui sont cruciales pour le déclenchement des transitoires Ca2+ nécessaires à la contraction des cardiomyocytes. Les LTCCs et ß-ARs, ainsi que beaucoup d'autres protéines membranaires, sont situés dans les deux compartiments, mais à des densités différentes. L'objectif général de ce projet est d'explorer la fonction des LTCCs et ß-ARs selon qu'ils sont localisés dans la membrane de surface ou dans les tubules T. Pour cela, nous allons développer une approche innovante de nanotechnologie en combinant l'expertise d'un laboratoire INSERM spécialisé dans la signalisation cellulaire cardiaque (Partenaire 1) et d'un laboratoire CNRS spécialisé en sciences pharmaceutiques et galénique (Partenaire 2).

La stratégie utilisée est basée sur la préparation de nanoparticules (NPs) fonctionnalisées décorées avec des agonistes ou antagonistes des LTCCs ou des ß-ARs, liés de manière covalente à leur surface. Les NPs auront un diamètre de 100-150 nm pour leur empêcher d'accéder dans les T-tubules. Alors que des agonistes libres seront utilisés pour activer les LTCCs ou ß-ARs situés sur l'ensemble de la membrane cellulaire, des agonistes immobilisés sur la surface des NPs seront utilisés pour n'activer que les LTCCs ou ß-ARs situés dans la membrane externe. L'application d'un agoniste libre des LTCCs ou ß-ARs en présence d'une concentration saturante d'antagoniste immobilisé sur NP sera utilisé pour permettre l'activation des LTCCs ou ß-ARs situés dans la membrane des T-tubules. Cette stratégie sera appliquée sur des cardiomyocytes ventriculaires de rats adultes isolés à partir d'animaux sains ou IC afin d'explorer les altérations spécifiques des deux sous-populations de LTCCs et ß-ARs lors du remodelage pathologique. Comme les LTCCs et ß-ARs sont des cibles thérapeutiques pertinentes, une meilleure compréhension du rôle des sous-populations respectives de ces deux familles de protéines dans les conditions physiologiques et pathologiques peut conduire à de nouveaux systèmes d'adressage de médicaments ciblant la sous-population concernée.