Canalopathies et signalisation calcique - Equipe dirigée par Olivier Mignen

Axe 1. Caractérisation des influx calciques de type SICE (Store Independent Calcium Entry). ///


Introduction

Résumé de la thématique

Hypothèses de travail et objectifs
Méthodologie et stratégie
Liste et statut des personnels impliqués
Collaborations

 

 Introduction

Les ions calciques (Ca2 ) régulent une multitude de processus cellulaires en activant ou en inhibant des voies de signalisation très variées par le biais de protéines dont l’activité est dépendante du Ca2 . Chaque cellule exprime un ensemble unique et régulé de protéines nécessaires à la genèse de ces signaux calciques, dont l’activité et l’expression reflète pour chaque cellule son rôle physiologique, son activité cellulaire, son devenir et son statut « pathologique ». Tout bouleversement de cette signature calcique des cellules entraine et/ou reflète donc des perturbations dans les fonctions cellulaires dépendantes du Ca2 . Il n'est donc pas surprenant que nombre de pathologies trouvent leurs origines dans des modifications de l’activité de protéines impliquées dans cette signalisation calcique et notamment dans les influx calciques, suite à des mutations ou à des variations de leur expression, entrainant une perturbation des voies de signalisation dans lesquelles elles sont impliquées. Déterminer comment et pourquoi les signaux calciques sont dérégulés dans ces pathologies est essentiel pour comprendre le rôle de ces signaux dans l'étiologie de ces maladies et pour concevoir des stratégies thérapeutiques ciblant la perte de contrôle de l'homéostasie calcique. Les thématiques du groupe de recherche « Canalopathies et Signalisation Calcique » constitué en 2010 au sein de l’unité INSERM 1078 et dirigé par Olivier Mignen, s’articulent toutes autour de cet objectif. Nos travaux de recherche actuels consistent d’une part en la caractérisation des voies d’influx calciques dans les cellules non excitables et d’autre part visent à comprendre l’impact de la modification de ces influx calciques dans le contexte de différentes pathologies telles que le cancer, la mucoviscidose et la pancréatite. 

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1. Identification des partenaires protéiques des canaux ARC.

Résumé de la thématique

Jusqu’à ce jour, la recherche sur l'entrée de Ca2 dans les cellules non excitables a été dominée par le concept d'entée de calcium dépendante de la libération des réserves (SOCE: Store Operated Calcium Entry). Dans ce modèle, la seule libération des réserves calciques intracellulaires est suffisante pour activer l'entrée de Ca2 extracellulaire et précède donc cette dernière. Les canaux calciques SOC (SOC channels: store operated calcium channels) sont responsables de cette entrée SOCE. Récemment deux familles de protéines ont été identifiées comme étant responsable de cet influx. Il s’agit des protéines STIM (Stromal Interacting Molecule ) et Orai. STIM1 situé à la membrane du réticulum endoplasmoqie (RE) est le senseur de la libération des réserves calciques et est responsable de l’activation des canaux SOC. Le rôle de STIM2 dans la régulation des influx reste encore à préciser. La famille Orai est constituée de 3 isoformes (Orai1, Orai2 et Orai3) formant des canaux ioniques hautement sélectif au Ca2 . La protéine Orai1 constitue le pore des canaux CRAC (Ca2 -Release Activated Ca2 Channel) l'archétype des canaux SOC et semble être impliqué dans l’influx SOC de quasi tous les types cellulaires. Il existe cependant une autre voie d'entrée de Ca2 dont l'activation est totalement indépendante de la libération des réserves calciques intracellulaires (SICE : Store Independant Calcium Entry) sur laquelle se sont focalisés les travaux de recherche d’Olivier Mignen au cours de ces 10 dernières années et qui ont abouti a la caractérisation moléculaire de cet influx et à la description de sa régulation. Cet influx de Ca2 est activé par des concentrations physiologiques en agoniste dans divers types cellulaires et est un acteur majeur de la signalisation calcique. Dans divers types cellulaires, cette entrée de Ca2 SICE est supportée par des canaux de type ARC (Arachidonic acid Regulated Calcium channel) sensibles à l'acide arachidonique, constitués de pentamères des protéines Orai1 et Orai3 et régulés par la portion membranaire de STIM1 . Suite à la découverte récente de la protéine Orai1 et de STIM1, quelques partenaires protéiques de ces protéines ont été identifiés ces deux dernières années10 dont la fonction est pour la plupart pas encore clairement définie. A l’exception de STIM1, aucun partenaire de la protéine Orai3 n’a pu être encore clairement identifié à ce jour. Les rôles des influx calciques impliquant la protéine Orai3 sont encore eux aussi très mal définis.

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Hypothèses de travail et objectifs


A l’instar de tous les autres canaux ioniques, les sous-unités des canaux de type ARC doivent être associées à d’autres protéines afin de réguler leur activité et leur trafic cellulaire et d’autre part d’accomplir leur rôle dans la signalisation cellulaire. Notre objectif est d’identifier des partenaires des canaux ARC, d’identifier la fonction de ces partenaires et de caractériser ces interactions. Nous avons déjà pu identifier un certains nombres de ces partenaires de la sous unité Orai3 constituante de ces canaux ARC. La caractérisation des partenaires protéiques des canaux ARC nous permettra de mieux comprendre la régulation de ces canaux et leurs rôles dans la signalisation calcique. Ces études devraient nous apporter de nouvelles pistes pour essayer d’identifier l’implication de ces canaux dans les processus cellulaires et éventuellement dans des pathologies.

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 Méthodologie et stratégie


Afin d’identifier les partenaires de ces canaux ARC, nous utilisons des approches multiples tel que la technique du double hybride en levure, des analyses biochimiques (co-immunoprécipitation, GST pull down) et des approches de protéomiques (electrophorèse bidimensionelle et spectrométrie de masse). Le rôle de ces protéines dans la régulation des canaux ARC est étudié en imagerie calcique en fluorescence et par des approches d’imagerie en immunofluorescence.

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Liste et statut des personnels impliqués

Olivier Mignen, MCU, Chaire d'excellence, UBO
Pauline Dubar, doctorante (depuis 10/2012)
Laura Leroi, IE (CDD)
Patrick Robert, IE2 Inserm

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Collaborations

- Trevor Shuttleworth (University of Rochester Medical Center, USA)

- Mohammed Trebak (Albany Medical School, USA)

- Mitsu Ikura et Peter Stathopoulos (Ontario Cancer Institute, University of Toronto, CA)

- Thierry Capiod (Inserm U807, Université Paris-Descartes site Necker, Paris)

 

 

 


 

 

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Contact
Dr. Olivier Mignen

Faculté de médecine et des sciences de la santé
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Occidentale
22 rue Camille Desmoulins
CS 93837
29238 BREST Cedex 3
Tél : + 33 (0)2 98 01 67 05 / 81 98
Fax : + 33 (0)2 98 01 82 29
olivier mignen(at)univ-brest.fr

 

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