Étude biophysique de la fonction et du rôle de segments intra- et extracellulaires du canal hERG dans le syndrome du QT long, et développement de nouvelles membranes modèles

Gravel, Andrée (2016). « Étude biophysique de la fonction et du rôle de segments intra- et extracellulaires du canal hERG dans le syndrome du QT long, et développement de nouvelles membranes modèles » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biochimie.

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Résumé

Cette thèse porte principalement sur l'étude de la structure et de la fonction des segments intra- et extracellulaires du canal potassique human ether-à-go-go-related gene (hERG) ainsi que sur le développement de membranes modèles pour des applications RMN. Dans un premier temps, nous avons étudié la structure, la fonction et le rôle d'un segment renfermant le filtre de sélectivité (SF) du hERG qui serait impliqué dans le syndrome du QT long acquis (ALQTS) (chapitre II). Caractérisé par une prolongation de l'intervalle Q et T sur l'électrocardiogramme, l'ALQTS est un effet secondaire de médicaments ou de toxines qui résulte en un blocage du canal hERG, ce qui peut mener à des arythmies ou à l'arrêt cardiaque. Étant donné que les molécules cadiotoxiques ciblent majoritairement la région du pore, nous avons déterminé par RMN en solution et par dichroïsme circulaire que le SF est non structuré en solution, ce qui est cohérent avec la flexibilité qu'il requiert pour s'adapter aux différents états de conduction ionique. Par RMN en solution et de l'état solide, nous avons déterminé le rôle potentiel de la membrane dans le ALQTS, car les médicaments cardiotoxiques étudiés ont une haute affinité pour celle-ci et l'affinité du SF pour la membrane est affectée par la présence de ces médicaments. Ces résultats suggèrent que la membrane aurait un rôle potentiel dans le ALQTS en favorisant l'accès des molécules hERG-actives aux cibles du hERG ou en perturbant la synergie lipide-protéine. Dans un deuxième temps, nous avons étudié le rôle du segment S4S5 du hERG dans le mécanisme d'ouverture et de fermeture de ce canal (chapitre III). Le hERG a un mécanisme d'ouverture et de fermeture particulier comparativement aux autres canaux Kv. Le segment S4S5, rejoignant le domaine sensible au voltage (DSV) à celui du pore, est important pour le mécanisme de désactivation. Nous avons employé la spectroscopie de RMN pour identifier la surface du segment S4S5 qui se lie à la membrane, ainsi que pour démontrer que deux résidus tyrosine (Y542 et Y545), étant hautement conservés dans la famille KCNH, sont associés à la membrane. La mutagenèse dirigée et les analyses électrophysiologiques ont démontré que la Tyr542 interagit avec le domaine du pore et le DSV pour stabiliser la conformation active du canal, tandis que la Y545 contribue à la cinétique lente de désactivation, principalement en stabilisant l'état de transition entre les états actifs et fermés. Les deux résidus tyrosines du segment S4S5 jouent un rôle important, mais distinct dans la désactivation lente particulière du canal hERG. Finalement, nous avons développé un nouveau modèle membranaire pour des applications en RMN (chapitre IV). Ce système lipidique est composé d'un mélange de détergent non ionique, le Tween 80 (TW80), et de phospholipides phosphatidylcholine (PC). Les membranes modèles PC/TW80 ont été caractérisées par RMN de l'état solide du 31P et du 2H ainsi que par spectroscopie infrarouge. Les bicouches de dimyristoylPC (DMPC) ou de dipalmitoylPC (DPPC) s'auto-assemblent avec le TW80 pour former des structures allongées qui s'orientent dans le champ magnétique. Ces structures maintiennent leur orientation sur une gamme étendue de ratios molaires et de températures. Le détergent TW80 pourrait être exploité afin d'extraire de manière efficace des protéines membranaires et d'améliorer l'orientation des membranes tout en évitant l'élimination du détergent. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : hERG, RMN, protéines membranaires, membranes modèles, ALQTS

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Marcotte, Isabelle
Mots-clés ou Sujets: Canaux potassiques human ether-à-go-go-related-gene / Résonance magnétique nucléaire / Protéines membranaires / Membranes -- Modèles / Syndrome du QT long
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département de chimie
Faculté des sciences > Département des sciences biologiques
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 16 nov. 2016 18:51
Dernière modification: 16 nov. 2016 18:51
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/9069

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