Altération nanostructurale de la signalisation calcique cardiaque dans la tachycardie ventriculaire catécholergique
La tachycardie ventriculaire catécholergique (CPVT) est une maladie rare causant syncope et mort subite d'origine cardiaque chez les enfants et les jeunes adultes apparemment en bonne santé. La plupart des mutations identifiées affectent le canal de libération du Ca2+ du réticulum sarcoplasmique (le récepteur de la ryanodine de type 2, RyR2), et sont classées comme CPVT1. Les mécanismes proposés pour la CPVT1 à ce jour indiquent principalement une sensibilité accrue de RyR2 au Ca2+ cytosolique ou luminal. Dans un article paru dans Circulation Research, les chercheurs de l’UMR-S 1180 (Inserm/UPSaclay, Châtenay-Malabry) ont identifié une famille avec une mutation (R420Q) dans le récepteur RyR2. En utilisant des méthodes intégrées allant de la molécule à l'être vivant entier, à la fois dans un modèle murin RyR2R420Q KI et dans des cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites (hiPSC-CM) d'un patient porteur de CPVT RyR2R420Q, ils ont élucidé de nouveaux mécanismes arythmogènes dans la mutation CPVT RyR2R420Q.
Leurs analyses moléculaires (de crosslinking) ont identifié une association plus étroite entre le domaine N terminal et le solénoïde central du canal RyR2R420Q, qui produit des ouvertures plus longues dans les états de sous-conductances (évalué par mesure de canal unique incorporé dans des bicouches lipidiques). De plus, par technique de co-immunoprécipitation ils ont révélé une affinité moindre pour la junctophiline 2 (JP2) pour ce canal muté. JP2 est une protéine qui relie le RyR2, du réticulum sarcoplasmique jonctionnel, aux canaux calciques de la membrane, assurant un rapprochement physique entre ces deux canaux, ce qui est important pour le bon fonctionnement du mécanisme du Ca2+ induced-Ca2+ release. Ce défaut produit un réarrangement nanostructural au niveau de la dyade avec un réticulum sarcoplasmique jonctionnel plus large et des unités de libération de Ca2+ désorganisées (évalué par imagerie de super-résolution gSTED et microscopie électronique, respectivement).
Ces défauts moléculaires et subcellulaires produisent des étincelles (sparks) de Ca2+ plus nombreuses et plus longues, avec une plus grande propension aux vagues Ca2+ arythmogènes (mesurées par microscopie confocale) associées à des dépolarisations retardées sous stimulation β-adrénergique à la fois chez l'Homme et chez la souris (mesurées par patch-clamp et microelectrodes). Ceci est en corrélation avec les anomalies des électrocardiogrammes enregistrés chez les patients dans les tests à l’effort et en télémétrie chez la souris. Ainsi, cette approche à plusieurs niveaux permet de corréler les données obtenues dans les cellules cardiaques humaines et murines, et représente la première identification d'un défaut ultrastructural sous-jacent aux arythmies ventriculaires dans la CPVT1.
En résumé, dans cette étude intégrée, les chercheurs ont combiné des données sur les cardiomyocytes humains et murins et expérimenté avec des domaines de canaux directement affectés par la mutation. Leurs données ont fourni des informations mécanistiques remarquables et montrent que la mutation CPVT RyR2R420Q, qui induit une interaction plus étroite entre les domaines solénoïde central et N-terminal du canal, produit à la fois un dysfonctionnement au niveau du canal unique et une association altérée avec la protéine junctophiline-2, responsable des altérations nanostructurales de la dyade, représentant un nouveau mécanisme pour la genèse de la CPVT.
Le mécanisme moléculaire sous-jacent au dysfonctionnement du canal RyR2R420Q est sans précédent et ouvre de nouvelles voies pour mieux comprendre les mécanismes de la mort subite cardiaque non seulement chez les patients atteints de CPVT1, mais également dans d'autres maladies acquises où la fonction RyR2 est altérée, comme l'insuffisance cardiaque ou les maladies affectant les organes où RyR2 est exprimé, comme le cerveau et le pancréas.
Contact : ana-maria.gomez@inserm.fr ou jean-pierre.benitah@inserm.fr
