The neuroretina is a novel mineralocorticoid target: aldosterone up-regulates ion and water channels in Müller glial cells.

Glucocorticoids reduce diabetic macular edema, but the mechanisms underlying glucocorticoid effects are imperfectly elucidated. Glucocorticoids may bind to glucocorticoid (GR) and mineralocorticoid (MR) receptors. We hypothesize that MR activation may influence retinal hydration. The effect of the MR agonist aldosterone (24 h) on ion/water channel expression (real-time PCR, Western blot, immunofluorescence) was investigated on cultured retinal Müller glial cells (RMGs, which contribute to fluid homeostasis in the retina), in Lewis rat retinal explants, and in retinas from aldosterone-injected eyes. We evidenced cell-specific expression of MR, GR, and 11-beta-hydroxysteroid dehydrogenase type II. Aldosterone significantly enhances expression of sodium and potassium channels ENaC-alpha (6.5-fold) and Kir4.1 (1.9-fold) through MR and GR occupancy, whereas aquaporin 4 (AQP4, 2.9-fold) up-regulation is MR-selective. Aldosterone intravitreous injection induces retinal swelling (24% increase compared to sham-injected eyes) and activation of RMGs. It promotes additional localization of Kir4.1 and AQP4 toward apical microvilli of RMGs. Our results highlight the mineralocorticoid-sensitivity of the neuroretina and show that aldosterone controls hydration of the healthy retina through regulation of ion/water channels expression in RMGs. These results provide a rationale for future investigations of abnormal MR signaling in the pathological retina.

Effects of mineralocorticoid and K+ concentration on K+ secretion and ROMK channel expression in a mouse cortical collecting duct cell line.

The cortical collecting duct (CCD) plays a key role in regulated K(+) secretion, which is mediated mainly through renal outer medullary K(+) (ROMK) channels located in the apical membrane. However, the mechanisms of the regulation of urinary K(+) excretion with regard to K(+) balance are not well known. We took advantage of a recently established mouse CCD cell line (mCCD(cl1)) to investigate the regulation of K(+) secretion by mineralocorticoid and K(+) concentration. We show that this cell line expresses ROMK mRNA and a barium-sensitive K(+) conductance in its apical membrane. As this conductance is sensitive to tertiapin-Q, with an apparent affinity of 6 nM, and to intracellular acidification, it is probably mediated by ROMK. Overnight exposure to 100 nM aldosterone did not significantly change the K(+) conductance, while it increased the amiloride-sensitive Na(+) transport. Overnight exposure to a high K(+) (7 mM) concentration produced a small but significant increase in the apical membrane barium-sensitive K(+) conductance. The mRNA levels of all ROMK isoforms measured by qRT-PCR were not changed by altering the basolateral K(+) concentration but were decreased by 15-45% upon treatment with aldosterone (0.3 or 300 nM for 1 and 3 h). The paradoxical response of ROMK expression to aldosterone could possibly work as a preventative mechanism to avoid excessive K(+) loss which would otherwise result from the increased electrogenic Na(+) transport and associated depolarization of the apical membrane in the CCD. In conclusion, mCCD(cl1) cells demonstrate a significant K(+) secretion, probably mediated by ROMK, which is not stimulated by aldosterone but increased by overnight exposure to a high K(+) concentration.

Myocardial impairment in chronic hypoxia is abolished by short aeration episodes: involvement of K+ATP channels.

In vivo exposure to chronic hypoxia is considered to be a cause of myocardial dysfunction, thereby representing a deleterious condition, but repeated aeration episodes may exert some cardioprotection. We investigated the possible role of ATP-sensitive potassium channels in these mechanisms. First, rats (n = 8/group) were exposed for 14 days to either chronic hypoxia (CH; 10% O(2)) or chronic hypoxia with one episode/day of 1-hr normoxic aeration (CH+A), with normoxia (N) as the control. Second, isolated hearts were Langendorff perfused under hypoxia (10% O(2), 30 min) and reoxygenated (94% O(2), 30 min) with or without 3 microM glibenclamide (nonselective K(+)(ATP) channel-blocker) or 100 microM diazoxide (selective mitochondrial K(+)(ATP) channel-opener). Blood gasses, hemoglobin concentration, and plasma malondialdehyde were similar in CH and CH+A and in both different from normoxic (P < 0.01), body weight gain and plasma nitrate/nitrite were higher in CH+A than CH (P < 0.01), whereas apoptosis (number of TUNEL-positive nuclei) was less in CH+A than CH (P < 0.05). During in vitro hypoxia, the efficiency (ratio of ATP production/pressure x rate product) was the same in all groups and diazoxide had no measurable effects on myocardial performance, whereas glibenclamide increased end-diastolic pressure more in N and CH than in CH+A hearts (P < 0.05). During reoxgenation, efficiency was markedly less in CH with respect to N and CH+A (P < 0.0001), and ratex pressure product remained lower in CH than N and CH+A hearts (P < 0.001), but glibenclamide or diazoxide abolished this difference. Glibenclamide, but not diazoxide, decreased vascular resistance in N and CH (P < 0.005 and < 0.001) without changes in CH+A. We hypothesize that cardioprotection in chronically hypoxic hearts derive from cell depolarization by sarcolemmal K(+)(ATP) blockade or from preservation of oxidative phosphorylation efficiency (ATP turnover/myocardial performance) by mitochondrial K(+)(ATP) opening. Therefore K(+)(ATP) channels are involved in the deleterious effects of chronic hypoxia and in the cardioprotection elicited when chronic hypoxia is interrupted with short normoxic aeration episodes.

Furosemide stimulation of parathormone in humans: role of the calcium-sensing receptor and the renin-angiotensin system.

Interactions between sodium and calcium regulating systems are poorly characterized but clinically important. Parathyroid hormone (PTH) levels are increased shortly after furosemide treatment by an unknown mechanism, and this effect is blunted by the previous administration of a calcimimetic in animal studies. Here, we explored further the possible underlying mechanisms of this observation in a randomized crossover placebo-controlled study performed in 18 human males. Volunteers took either cinacalcet (60 mg) or placebo and received a 20 mg furosemide injection 3 h later. Plasma samples were collected at 15-min intervals and analyzed for intact PTH, calcium, sodium, potassium, magnesium, phosphate, plasma renin activity (PRA), and aldosterone up to 6 h after furosemide injection. Urinary electrolyte excretion was also monitored. Subjects under placebo presented a sharp increase in PTH levels after furosemide injection. In the presence of cinacalcet, PTH levels were suppressed and marginal increase of PTH was observed. No significant changes in electrolytes and urinary excretion were identified that could explain the furosemide-induced increase in PTH levels. PRA and aldosterone were stimulated by furosemide injection but were not affected by previous cinacalcet ingestion. Expression of NKCC1, but not NKCC2, was found in parathyroid tissue. In conclusion, our results indicate that furosemide acutely stimulates PTH secretion in the absence of any detectable electrolyte changes in healthy adults. A possible direct effect of furosemide on parathyroid gland needs further studies.

Furosemide stimulation of parathormone in humans: role of the calcium-sensing receptor and the renin-angiotensin system

Les interactions entre les systèmes de régulation du sodium et du calcium sont encore mal comprises et leur importance clinique mérite d'être étudiée plus en détail. Les études chez l'animal ont montré qu'il existe des relations entre le taux plasmatique d'hormone parathyroïdienne (PTH) et l'aldostérone ou l'activité de la rénine. Par ailleurs, il a été démontré chez l'animal et chez l'homme que le taux sanguin de PTH augmente rapidement après une injection de furosémide, un diurétique de l'anse ce qui fait penser qu'il existe un lien entre l'effet du furosémide sur le rein et la sécrétion de PTH. Toutefois, à ce jour, le(s) mécanisme(s) impliqués dans ce lien reste(nt) encore inconnu(s). Des résultats plus récents suggèrent que l'effet du furosemide est amoindri par l'administration préalable d'un calcimimétique agissant au niveau du récepteur sensible au calcium (calcium sensing receptor). Pour explorer chez l'homme, les mécanismes possibles du lien entre PTH et effet du furosemide sur le rein, nous avons planifié une étude randomisée croisée contre placebo réalisée chez 18 volontaires sains masculins. Le but principal était d'investiguer le rôle du système rénine-angiotensine et des calcium sensing receptors. L'étude s'est donc réalisée en 2 phases pour chaque sujet. Les participants ont ainsi reçu soit du cinacalcet (60mg) soit un placebo dans une première phase et le placebo ou du cinacalcet dans la 2° phase. Dans chaque phase d'évaluation, une injection de 20 mg de furosemide a été administrée par voie intraveineuse à l'équilibre soit 3 heures après la prise du placebo ou du cinacalcet. Des échantillons de plasma ont été prélevés toutes les 15 minutes pendant 1 heure puis toutes les heures pour le dosage de PTH intacte, calcium, sodium, potassium, magnésium, phosphate, activité de la rénine plasmatique et aldostérone jusqu'à 6h après l'injection de furosémide. L'excrétion urinaire de ces mêmes électrolytes a été mesurée aux mêmes intervalles.

Connexin domains relevant to the chemical gating of gap junction channels

Most cells exchange ions and small metabolites via gap junction channels. These channels are made of two hemichannels (connexons), each formed by the radial arrangement of six connexin (Cx) proteins. Connexins span the bilayer four times (M1-M4) and have both amino- and carboxy-termini (NT, CT) at the cytoplasmic side of the membrane, forming two extracellular loops (E1, E2) and one inner (IL) loop. The channels are regulated by gates that close with cytosolic acidification (e.g., CO2 treatment) or increased calcium concentration, possibly via calmodulin activation. Although gap junction regulation is still unclear, connexin domains involved in gating are being defined. We have recently focused on the CO2 gating sensitivity of Cx32, Cx38 and various mutants and chimeras expressed in Xenopus oocytes and studied by double voltage clamp. Cx32 is weakly sensitive to CO2, whereas Cx38 is highly sensitive. A Cx32 chimera containing the second half of the inner loop (IL2) of Cx38 was as sensitive to CO2 as Cx38, indicating that this domain plays an important role. Deletion of CT by 84% did not affect CO2 sensitivity, but replacement of 5 arginines (R) with sparagines (N) at the beginning of CT (C1) greatly enhanced the CO2 sensitivity of Cx32. This suggests that whereas most of CT is irrelevant, positive charges of C1 maintain the CO2 sensitivity of Cx32 low. As a hypothesis we have proposed a model that involves charge interaction between negative residues of the beginning of IL1 and positive residues of either C1 or IL2. Open and closed channels would result from IL1-C1 and IL1-IL2 interactions, respectively

Patch-clamp detection of macromolecular translocation along nuclear pores

The present paper reviews the application of patch-clamp principles to the detection and measurement of macromolecular translocation along the nuclear pores. We demonstrate that the tight-seal 'gigaseal' between the pipette tip and the nuclear membrane is possible in the presence of fully operational nuclear pores. We show that the ability to form a gigaseal in nucleus-attached configurations does not mean that only the activity of channels from the outer membrane of the nuclear envelope can be detected. Instead, we show that, in the presence of fully operational nuclear pores, it is likely that the large-conductance ion channel activity recorded derives from the nuclear pores. We conclude the technical section with the suggestion that the best way to demonstrate that the nuclear pores are responsible for ion channel activity is by showing with fluorescence microscopy the nuclear translocation of ions and small molecules and the exclusion of the same from the cisterna enclosed by the two membranes of the envelope. Since transcription factors and mRNAs, two major groups of nuclear macromolecules, use nuclear pores to enter and exit the nucleus and play essential roles in the control of gene activity and expression, this review should be useful to cell and molecular biologists interested in understanding how patch-clamp can be used to quantitate the translocation of such macromolecules into and out of the nucleus

Role of non-nitric oxide non-prostaglandin endothelium-derived relaxing factor(s) in bradykinin vasodilation

The most conspicuous effect of bradykinin following its administration into the systemic circulation is a transient hypotension due to vasodilation. In the present study most of the available evidence regarding the mechanisms involved in bradykinin-induced arterial vasodilation is reviewed. It has become firmly established that in most species vasodilation in response to bradykinin is mediated by the release of endothelial relaxing factors following the activation of B2-receptors. Although in some cases the action of bradykinin is entirely mediated by the endothelial release of nitric oxide (NO) and/or prostacyclin (PGI2), a large amount of evidence has been accumulated during the last 10 years indicating that a non-NO/PGI2 factor accounts for bradykinin-induced vasodilation in a wide variety of perfused vascular beds and isolated small arteries from several species including humans. Since the effect of the non-NO/PGI2 endothelium-derived relaxing factor is practically abolished by disrupting the K+ electrochemical gradient together with the fact that bradykinin causes endothelium-dependent hyperpolarization of vascular smooth muscle cells, the action of such factor has been attributed to the opening of K+ channels in these cells. The pharmacological characteristics of these channels are not uniform among the different blood vessels in which they have been examined. Although there is some evidence indicating a role for KCa or KV channels, our findings in the mesenteric bed together with other reports indicate that the K+ channels involved do not correspond exactly to any of those already described. In addition, the chemical identity of such hyperpolarizing factor is still a matter of controversy. The postulated main contenders are epoxyeicosatrienoic acids or endocannabinoid agonists for the CB1-receptors. Based on the available reports and on data from our laboratory in the rat mesenteric bed, we conclude that the NO/PGI2-independent endothelium-dependent vasodilation induced by BK is unlikely to involve a cytochrome P450 arachidonic acid metabolite or an endocannabinoid agonist.

Effects of estrogen on the vascular system

The cardiovascular protective actions of estrogen are partially mediated by a direct effect on the vessel wall. Estrogen is active both on vascular smooth muscle and endothelial cells where functionally competent estrogen receptors have been identified. Estrogen administration promotes vasodilation in humans and in experimental animals, in part by stimulating prostacyclin and nitric oxide synthesis, as well as by decreasing the production of vasoconstrictor agents such as cyclooxygenase-derived products, reactive oxygen species, angiotensin II, and endothelin-1. In vitro, estrogen exerts a direct inhibitory effect on smooth muscle by activating potassium efflux and by inhibiting calcium influx. In addition, estrogen inhibits vascular smooth muscle cell proliferation. In vivo, 17ß-estradiol prevents neointimal thickening after balloon injury and also ameliorates the lesions occurring in atherosclerotic conditions. As is the case for other steroids, the effect of estrogen on the vessel wall has a rapid non-genomic component involving membrane phenomena, such as alteration of membrane ionic permeability and activation of membrane-bound enzymes, as well as the classical genomic effect involving estrogen receptor activation and gene expression.

Inotropic effect of Citrus sinensis (L.) Osbeck leaf extracts on the guinea pig atrium

The objective of the present investigation was to determine the contractile effect of crude and acetone leaf extracts of Citrus sinensis (L.) Osb. on mammalian myocardium. Crude leaf extracts have been used in folk medicine to treat neurological disorders. Some flavonoids isolated from this plant presented a positive inotropic effect on myocardium. This motivated us to test the extracts on the atria of guinea pigs of both sexes (300-500 g) and surprisingly we observed inotropic depression instead of an increase in force. The maximum effect of the crude extract was 79.4 ± 8.1% of the control force amplitude (N = 5 hearts, 10 trials, 27 ± 0.1ºC, stimulus: 2 Hz, 400 V, 0.5 ms). The EC50 for crude, ethanol, acetic, aqueous, and acetone extracts was 300, 300, 600, 1000, and 140 µg/ml, respectively, with a Hill constant of 1.8, 2.0, 2.5, 2.0, and 1.4, respectively. Blockade of cholinergic, beta-adrenergic, or opioid membrane receptors with 1.5 µM atropine sulfate, 1 µM propranolol, and 10 µM naloxone, respectively, did not change the effect of the crude extract. The acetone extract abolished the Bowditch positive staircase phenomenon (N = 5 hearts, 10 trials, 27 ± 0.1ºC), suggesting a possible reduction of the calcium inward current, and also promoted the so-called Woodworth phenomenon. The effect was concentration-dependent and indicated the existence of another inhibitory contractile mechanism such as the simultaneous activation of some of the membrane potassium channels reducing the myocardial action potential duration and further decreasing the cellular calcium entry.

Couplage entre les régions IIS4-S5 et IIS6 lors de l’activation du canal calcique CaV2.3

Les canaux calciques dépendants du voltage CaV font partie de la famille structurale des canaux ioniques à 6 segments transmembranaires. Tout comme les canaux potassiques Kv, les canaux CaV possèdent une série de résidus chargés dans l’hélice S4 de chaque domaine ou sous-unité qui conférerait à la protéine une sensibilité aux changements de voltage. De plus les hélices S6 tapissent la paroi du pore et forment la porte d’activation de la protéine. Comment le mouvement des hélices S4 se traduit par l’ouverture de la porte d’activation des hélices S6 demeure une question encore non résolue. Suite à la publication de la structure cristalline du canal Kv1.2 en 2005, le groupe de MacKinnon a proposé que le mouvement des hélices S4 est mécaniquement couplé à la porte d’activation S6 à travers le glissement de l’hélice amphiphile S4-S5 selon un mécanisme nommé couplage électromécanique (Long et al. 2005b). Dans le but de déterminer si la région S4-S5 joue un rôle dans l’activation du canal calcique CaV2.3, nous avons étudié, par la méthode d’analyse cyclique de mutations doubles (« Double Mutant Cycle Analysis », (Horovitz 1996)), le couplage entre la boucle S4-S5 et l’hélice S6 du domaine II de ce canal. Les mesures d’énergies d’activation, ΔGact, obtenues en présence des sous-unités auxiliaires CaVα2δ et CaVβ3 ont affiché un couplage significatif pour l’activation entre les paires de résidus V593G/L699G, V593G/A700G, V593G/A702G, S595G/V703G L596G/L699G, L596G/A700G, L596G/I701G, L596G/A702G, L596G/V703G, L596G/D704G, M597G/I701G, et S602G/I701G. Aucune de ces paires de résidus n’a affiché de couplage lors de l’inactivation, suggérant que les effets observés sont spécifiques au mécanisme d’activation. Mis ensemble, ces résultats suggèrent que la boucle IIS4-S5 et l’hélice IIS6 interagissent et jouent un rôle déterminant dans l’activation de CaV2.3.

Identification du gène Anoctamine 5 responsable d'une nouvelle forme récessive de dystrophie musculaire des ceintures

Les dystrophies musculaires des ceintures (ou limb-girdle muscular dystrophy, LGMD) sont un groupe hétérogène de dystrophies musculaires chez l’adulte et sont définies par une atrophie et une faiblesse progressive qui surviennent dans les muscles proximaux. Chez une cohorte canadienne-française, nous avons précédemment décrit une nouvelle forme récessive, désignée LGMD2L et marquée par une atrophie asymétrique du quadriceps, que nous avions cartographiée au chromosome 11p12-p13 grâce à des analyses de liaison. L’objectif de ce projet de thèse était de raffiner l’intervalle candidat, puis d’identifier et de caractériser le gène muté responsable de la LGMD2L. Grâce à une cartographie par homozygotie de polymorphismes de nucléotide simple (SNPs) réalisée sur une grande famille consanguine, nous avons redéfini l’intervalle candidat à une région du chromosome 11p14.3-p15.1. Par séquençage de l’ADN génomique et complémentaire au gène Anoctamine 5 (ANO5) inclus dans cet intervalle, nous avons identifié trois mutations, chez autant de familles: une substitution créant un site d’épissage aberrant, une insertion d’un nucléotide et une mutation faux-sens. Les deux premières mutations étaient associées à une hausse de la dégradation de l’ARN messager médiée par une troncation prématurée. Nous avons également identifié des mutations ANO5 chez une seconde dystrophie musculaire de type distal cartographiant au même locus que la LGMD2L, nommée MMD3, et dont la manifestation initiale était une faiblesse des mollets, mais qui pouvait progresser vers une atrophie des quadriceps. Une réparation membranaire défective avait été observée chez les fibroblastes de deux patients MMD3, suggérant un rôle pour ANO5 dans ce mécanisme. La localisation et la fonction d’ANO5 dans le muscle sont inconnues, mais cette protéine fait partie d’une famille conservée de protéines à huit domaines transmembranaires, les Anoctamines, dont certains membres sont des transporteurs chloriques activés par le calcium. Les résultats de nos études d’immunofluorescence suggèrent qu’ANO5 se localise peu au sarcolemme, mais plutôt à une structure intracellulaire qui suit la ligne Z des myofibrilles. De façon étonnante, cette localisation était préservée chez un patient LGMD2L porteur homozygote de la mutation d’épissage, en dépit du fait que cette dernière était considérée comme une mutation nulle. Néanmoins, nous avons identifié un épissage alternatif de l’exon 15 qui se produisait sur une proportion des transcrits porteurs de la mutation d’épissage, ce qui rétablirait le cadre de lecture, soulignant la complexité de la régulation de l’épissage d’ANO5 et laissant croire que la LGMD2L pourrait être causée par une perte de fonction partielle, et non complète, d’ANO5. Des études subséquentes par des groupes européens ont montré que les anoctaminopathies 5 sont une cause fréquente de dystrophies musculaires des ceintures chez l’adulte. Notre découverte de mutations au gène Anoctamine 5 a mis en évidence une nouvelle classe de protéines importantes pour la biologie du muscle et a ouvert la voie à de nouvelles pistes pour étudier les mécanismes par lesquels un défaut de réparation membranaire progresse en une dystrophie musculaire.

Modulation de l’adressage membranaire et de la fonction du canal CaV2.3 par les résidus leucine du domaine guanylate kinase impliqués dans la liaison à forte affinité de CaVβ

Les canaux Ca2+ activés par le voltage (CaV) sont des protéines membranaires qui génèrent des courants Ca2+ dans les cellules excitables suite à une dépolarisation membranaire. Ces complexes oligomériques sont classifiés selon les propriétés structurelles de la sous-unité principale qui forme le pore du canal, soit la sous-unité CaVα1. La sous-unité auxiliaire CaVβ module l’expression membranaire et la dépendance au voltage du « gating » de la sous-unité CaVα1 des canaux HVA (« high-voltage-activated ») CaV1 et CaV2. La sous-unité CaVβ est formée par un domaine SH3 (« Src homology-3 ») connecté à un domaine GK (« guanylate kinase-like ») par le biais d’un domaine variable HOOK. Dans le but d’identifier les résidus dans la CaVβ3 qui sont responsables de la densité membranaire du CaV2.3, nous avons produit des mutants de la sous-unité auxiliaire le long de ses domaines fonctionnels. Cela dit, la délétion complète du domaine SH3 ainsi que la délétion du domaine HOOK n’ont pas modifié la densité membranaire de CaV2.3 ni ses propriétés d’activation. Cependant, la délétion de cinq résidus dans le domaine GK interrompt l’expression membranaire et l’expression fonctionnelle de CaV2.3. La mutation de résidus identifiés précédemment comme soutenant une affinité de liaison de l’ordre du nanomolaire dans le domaine GK de CaVβ n’a pas modifié de manière significative l’adressage membranaire de CaV2.3. Toutefois, les mutations de quatre résidus leucine dans les régions α3, α6, β10 et α9 du domaine GK ont grandement réduit l’adressage membranaire du canal CaV2.3. Nos résultats confirment que le domaine GK contient les déterminants moléculaires responsables de la fonction chaperone de CaVβ. Cela dit, l’adressage membranaire induit par CaVβ semble être déterminé par des éléments structuraux qui ne sont pas strictement dépendants d’une liaison à haute affinité de CaVβ sur CaVα1.

Régulation des hémicanaux de connexine 43 : implication dans la cardioprotection contre les lésions ischémiques

La connexine 43 (Cx43) est l’unité protéique de base dans la formation des canaux des jonctions gap (JG) responsables des échanges intercellulaires. Toutefois, elle forme aussi des canaux non-jonctionnels à large conductance, nommés hémicanaux (Hc), qui fournissent un accès entre l’intérieure des cellules et le milieu extracellulaire. Bien qu’ils soient beaucoup moins étudiés que les JG, on estime que les Hc restent normalement à l’état fermé, et ce, grâce à la phosphorylation des connexines qui les forment. Suite à un stress ischémique, les Cx43 se déphosphorylent et entraînent ainsi l’ouverture des Hc de Cx43 (HcCx43), un effet qui compromet la survie des cellules. La protéine kinase C (PKC) est l’enzyme de phosphorylation qui possède le plus grand nombre de sites de phosphorylation sur la Cx43 en comparaison avec les autres kinases. Ses fonctions dépendent de la mise en jeu d’un répertoire d’au moins 12 isoformes distinctes. Dans les cardiomyocytes, les isoformes de PKC participent au développement des réponses adaptées ou mésadaptées au stress ischémique. Malgré que la régulation des canaux de Cx43 par la PKC lors d’une ischémie soit bien documentée, il n’existe pas à l’heure actuelle de connaissances sur les effets fonctionnels spécifiques qu’exercent des différentes isoformes de PKC sur les HcCx43, ni sur la valeur thérapeutique de la modulation de ses derniers. Dans ce contexte, nous avons proposé que les HcCx43 sont régulés sélectivement et différentiellement par les différentes isoformes de PKC et que l’inhibition spécifique de ces hémicanaux peut protéger le coeur lors d’un événement ischémique. Le présent travail comporte trois études qui ont été entreprises spécialement dans le but de valider ces hypothèses. Dans la première étude, nous avons profité de l’expertise du laboratoire du Dr Baroudi dans la dissection des isoformes de PKC pour étudier le rôle fonctionnel de chacune d’elles dans la régulation des HcCx43 en utilisant une gamme unique de peptides synthétiques inhibiteurs et activateurs spécifiques des isoformes de PKC, en combinaison avec la technique du patch-clamp. Nous avons démontré, entre autre, que les HcCx43 sont particulièrement inhibés par l’isoforme PKC epsilon, connue pour son effet cardioprotecteur contre les dommages ischémiques lors d’un préconditionnement ischémique. Dans la deuxième étude, nous avons caractérisé l’effet d’un peptide synthétique mimétique structural de la Cx43 sur la fonction des HcCx43. En plus d’avoir élucidé ces effets sur les propriétés fonctionnelles du canal, nous avons démontré d’une manière directe et indéniable que le peptide Gap26 inhibe et spécifiquement les HcCx43 et que son administration in vitro (cardiomyocytes isolés) et ex vivo (coeur intact) confère à ces modèles expérimentaux une résistance importante contre le stress ischémique. Dans la troisième étude, nous avons investigué pour la première fois in vivo le potentiel de deux peptides uniques mimétiques structuraux de la Cx43, Gap26 et Gap27, dans la cardioprotection contre les lésions ischémiques lorsqu’ils sont administrés à basse dose sous forme d’un bolus intraveineux unique. Nous avons démontré que l’injection de ces peptides avant ou après la survenue de l’ischémie réduit significativement la taille de l’infarctus qui en résulte.En conclusion, l’ensemble de ces résultats révèlent le rôle bénéfique de l’inhibition des HcCx43 lors d’une ischémie et dévoilent un potentiel thérapeutique prometteux des mimétiques structuraux de Cx43 dans la prévention et le traitement de l’infarctus du myocarde.

Le système endocannabinoïde dans la rétine du singe : expression, localisation et fonctions

Le cannabis produit de nombreux effets psychologiques et physiologiques sur le corps humain. Les molécules contenues dans cette plante, désignées comme « phytocannabinoïdes », activent un système endogène qu’on appelle le système endocannabinoïde (eCB). Les effets de la consommation de cannabis sur la vision ont déjà été décrits sans cependant de formulation sur les mécanismes sous-jacents. Ces résultats comportementaux suggèrent, malgré tout, la présence de ce système eCB dans le système visuel, et particulièrement dans la rétine. Cette thèse vise donc à caractériser l’expression, la localisation et le rôle du système eCB dans la rétine du singe vervet, une espèce animale ayant un système visuel semblable à celui de l’humain. Nous avons mis au point un protocole expérimental d’immunohistochimie décrit dans l’article apparaissant dans l’Annexe I que nous avons utilisé pour répondre à notre objectif principal. Dans une première série de quatre articles, nous avons ainsi caractérisé l’expression et la localisation de deux récepteurs eCBs reconnus, les récepteurs cannabinoïdes de type 1 (CB1R) et de type 2 (CB2R), et d’un 3e présumé récepteur aux cannabinoïdes, le récepteur GPR55. Dans l’article 1, nous avons démontré que CB1R et une enzyme clé de ce système, la fatty acid amide hydrolase (FAAH), sont exprimés dans les parties centrale et périphérique de la rétine, et abondamment présents dans la fovéa, une région où l’acuité visuelle est maximale. Dans l’article 2, nous avons localisé le CB2R dans des cellules gliales de la rétine : les cellules de Müller et nous avons proposé un modèle sur l’action de cette protéine dans la fonction rétinienne faisant appel à une cascade chimique impliquant les canaux potassiques. Dans l’article 3, nous avons observé le GPR55 exclusivement dans les bâtonnets qui sont responsables de la vision scotopique et nous avons soumis un deuxième modèle de fonctionnement de ce récepteur par le biais d'une modulation des canaux calciques et sodiques des bâtonnets. Vu que ces 3 récepteurs se retrouvent dans des cellules distinctes, nous avons suggéré leur rôle primordial dans l’analyse de l’information visuelle au niveau rétinien. Dans l’article 4, nous avons effectué une analyse comparative de l’expression du système eCB dans la rétine de souris, de toupayes (petits mammifères insectivores qui sont sont considérés comme l’étape intermédiaire entre les rongeurs et les primates) et de deux espèces de singe (le vervet et le rhésus). Ces résultats nous ont menés à présenter une hypothèse évolutionniste quant à l’apparition et à la fonction précise de ces récepteurs. Dans les articles subséquents, nous avons confirmé notre hypothèse sur le rôle spécifique de ces trois récepteurs par l’utilisation de l’électrorétinographie (ERG) après injection intravitréenne d’agonistes et d’antagonistes de ces récepteurs. Nous avons conclu sur leur influence indéniable dans le processus visuel rétinien chez le primate. Dans l’article 5, nous avons établi le protocole d’enregistrement ERG normalisé sur le singe vervet, et nous avons produit un atlas d’ondes ERG spécifique à cette espèce, selon les règles de l’International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV). Les patrons électrorétinographiques se sont avérés semblables à ceux de l’humain et ont confirmé la similarité entre ces deux espèces. Dans l’article 6, nous avons démontré que le blocage de CB1R ou CB2R entraine une modification de l’électrorétinogramme, tant au niveau photopique que scotopique, ce qui supporte l’implication de ces récepteurs dans la modulation des ondes de l’ERG. Finalement, dans l’article 7, nous avons confirmé le modèle neurochimique proposé dans l’article 3 pour expliquer le rôle fonctionnel de GPR55, en montrant que l’activation ou le blocage de ce récepteur, respectivement par un agoniste (lysophosphatidylglucoside, LPG) ou un antagoniste (CID16020046), entraine soit une augmentation ou une baisse significative de l’ERG scotopique seulement. Ces données, prises ensemble, démontrent que les récepteurs CB1R, CB2R et GPR55 sont exprimés dans des types cellulaires bien distincts de la rétine du singe et ont chacun un rôle spécifique. L’importance de notre travail se manifeste aussi par des applications cliniques en permettant le développement de cibles pharmacologiques potentielles dans le traitement des maladies de la rétine.