Le pore oméga, un défaut biophysique commun aux mutations des canaux Nav1.5 causant le développement des arythmies associées à la cardiomyopathie dilatée

Les canaux sodiques dépendants du voltage (Nav) sont des protéines transmembranaires largement exprimées au sein de l’organisme. Ils sont responsables de l’initiation des potentiels d’action au niveau des cellules excitables et régissent ainsi de nombreuses fonctions physiologiques telles que les fonctions cognitives et sensorielles, les fonctions motrices et la fonction cardiaque. Au niveau du coeur, le sous-type Nav1.5 est majoritairement exprimé à la surface des cardiomyocytes. Leurs dysfonctions sont traditionnellement associées à de nombreux troubles électriques cardiaques. Des mutations de ces canaux ont récemment été reliées au développement d’un phénotype clinique complexe associant diverses arythmies et la cardiomyopathie dilatée (DCM), une atteinte morphologique. L’objectif de mon doctorat a donc été l’identification mais aussi la caractérisation d’un potentiel défaut biophysique commun à l’ensemble des mutations Nav1.5 associées au développement de ce phénotype clinique atypique. Premièrement, nous nous sommes intéressés à deux mutations des canaux Nav1.5 retrouvées chez des patients atteints de DCM, et dont les altérations biophysiques ont été décrites comme divergentes. L’étude parallèle de ces deux mutants nous a amenés à identifier une caractéristique commune : la création d’une nouvelle voie de perméation alternative au sein des canaux Nav1.5, le pore oméga. Dans un second temps, nous avons souhaité consolider l’association entre la création du pore oméga et le développement pathologique. Cette seconde étude portant sur deux autres mutants Nav1.5 a permis de confirmer l’apparition d’un pore oméga et ainsi d’accroître la suspicion du caractère délétère de ce pore oméga. Finalement, à l’aide d’une cinquième mutation des canaux Nav1.5, nous avons investigué les conséquences physiopathologiques de la création d’un pore oméga. Cette étude, a clairement démontré les conséquences néfastes d’un tel pore au niveau de l’homéostasie ionique cellulaire. Ces perturbations se répercutent par la suite sur les signaux électriques, les propriétés morphologiques mais aussi fonctionnelles des cardiomyocytes. Les études menées lors de mon doctorat ont ainsi abouti à l’identification du pore oméga comme étant une caractéristique biophysique commune aux mutations des canaux Nav1.5 associées au développement des arythmies et de la dilatation cardiaque.

Transport d’iode par le transporteur de sodium/acide monocarboxylique SMCT1

Le transporteur de Na+/ acide monocarboxylique sensible à l’ibuprofène (SMCT1) est exprimé dans la membrane apicale de plusieurs épithélia. Son rôle physiologique dans la glande thyroïde reste cependant obscur mais on présume qu’il pourrait agir comme un transporteur apical d’iode nécessaire pour la synthèse des hormones thyroïdiennes. Récemment, on a montré que SMCT1 possède un courant de fuite anionique sensible à [Na+]e qui permettrait de transporter l’iode de façon électrogénique. Cependant, un efflux d’iode sensible à l’ibuprofène, mais indépendant de la [Na+]e a été aussi observé sur des cultures primaires des thyrocytes porcins, suggérant un autre mécanisme de transport d’iode par SMCT1. Ce travail vise à comprendre les caractéristiques de ce genre de transport en utilisant comme modèle d’expression les ovocytes de Xenopus laevis. Les résultats obtenus des essais de captation d’iode radioactif montrent que SMCT1 présente un transport d’iode sensible à l’ibuprofène de l’ordre de 30nmol/ovocyte/h. Si ce transport est non saturable en iode (0-100 mM), il nécessite du Na+ dans la solution externe. En effet, le remplacement du Na+ extracellulaire par le NMDG inhibe complètement le transport. En outre, on s’est intéressé à exclure la possibilité de différents artefacts. En ayant trouvé que la grande majorité de l’iode radioactif se trouve dans la partie soluble de l’ovocyte, on exclut une liaison non spécifique de l’iode à la membrane cellulaire. Cependant, une bonne proportion de l’iode transporté pourrait être liée à des protéines à l’intérieur de l`ovocyte. En effet, on observe une réduction du transport d’iode dans les ovocytes exprimant SMCT1 de 81,6 ± 2 % en présence de 2 % BSA dans la solution extracellulaire. Également, on écarte la possibilité que le transport d’iode soit le résultat de la surexpression de protéines de transport endogènes dont les canaux chlore. Le transport d’iode semble spécifique à l’expression de SMCT1 et de manière intéressante à l’expression d’un autre transporteur de monocarboxylates, MCT1. L’analyse de l’ensemble des essais, y compris le fait que l’amplitude du transport observé est 20 fois plus grande que celle du courant de fuite nous mène à proposer que SMCT1 puisse transporter l’iode de façon électroneutre. Cependant, le mécanisme par lequel ceci est accompli n’est pas évident à identifier. L’utilisation d’un autre modèle cellulaire serait surement utile pour répondre à cette question.

Sodium 2-nitrocinnamate dihydrate: a one-dimensional hydrogen-bonded coordination polymer

The title compound catena-poly[aqua-mu3-2-nitrocinnamato], [Na(C9H6NO4)(H2O)2]n, the sodium salt of trans-2-nitrocinnamic acid, is a one-dimensional coordination polymer based on six-coordinate octahedral NaO6 centres comprising three facially-related monodentate carboxylate O-atom donors from separate ligands (all bridging)[Na-O, 2.4370(13)-2.5046(13)A] and three water molecules (two bridging, one monodentate) [Na-O, 2.3782(13)-2.4404(17)A]. The structure is also stabilized by intra-chain water-O-H...O(carboxylate) and O-H...O(nitro) hydrogen bonds.

Fluorescence spectrometric study on the interactions of isoprocarb and sodium 2-isopropylphenate with bovine serum albumin

The binding interaction of the pesticide Isoprocarb and its degradation product, sodium 2-isopropylphenate, with bovine serum albumin (BSA) was studied by spectrofluorimetry under simulated physiological conditions. Both Isoprocarb and sodium 2-isopropylphenate quenched the intrinsic fluorescence of BSA. This quenching proceeded via a static mechanism. The thermodynamic parameters (ΔH°, ΔS° and ΔG°) obtained from the fluorescence data measured at two different temperatures showed that the binding of Isoprocarb to BSA involved hydrogen bonds and that of sodium 2-isopropylphenate to BSA involved hydrophobic and electrostatic interactions. Synchronous fluorescence spectroscopy of the interaction of BSA with either Isoprocarb or sodium 2-isopropylphenate showed that the molecular structure of the BSA was changed significantly, which is consistent with the known toxicity of the pesticide, i.e., the protein is denatured. The sodium 2-isopropylphenate, was estimated to be about 4–5 times more toxic than its parent, Isoprocarb. Synchronous fluorescence spectroscopy and the resolution of the three-way excitation–emission fluorescence spectra by the PARAFAC method extracted the relative concentration profiles of BSA, Isoprocab and sodium 2-isopropylphenate as a function of the added sodium 2-isopropylphenate. These profiles showed that the degradation product, sodium 2-isopropylphenate, displaced the pesticide in a competitive reaction with the BSA protein.

Thermoanalytical studies of natural potassium, sodium and ammonium alunites

Dynamic and controlled rate thermal analysis (CRTA) has been used to characterise alunites of formula [M(Al)3(SO4)2(OH)6 ] where M+ is the cations K+, Na+ or NH4+. Thermal decomposition occurs in a series of steps. (a) dehydration, (b) well defined dehydroxylation and (c) desulphation. CRTA offers a better resolution and a more detailed interpretation of water formation processes via approaching equilibrium conditions of decomposition through the elimination of the slow transfer of heat to the sample as a controlling parameter on the process of decomposition. Constant-rate decomposition processes of water formation reveal the subtle nature of dehydration and dehydroxylation.

Low sodium haemodialysis reduces interdialytic fluid consumption but paradoxically increases post-dialysis thirst

Background Interdialytic weight gain (IDWG) can be reduced by lowering the dialysate sodium concentration ([Na]) in haemodialysis patients. It has been assumed that this is because thirst is reduced, although this has been difficult to prove. We compared thirst patterns in stable haemodialysis patients with high and low IDWG using a novel technique and compared the effect of low sodium dialysis (LSD) with normal sodium dialysis (NSD). Methods Eight patients with initial high IDWG and seven with low IDWG completed hourly visual analogue ratings of thirst using a modified palmtop computer during the dialysis day and the interdialytic day. The dialysate [Na] was progressively reduced by up to 5 mmol/l over five treatments. Dialysis continued at the lowest attained [Na] for 2 weeks and the measurements were repeated. The dialysate [Na] then returned to baseline and the process was repeated. Results Baseline interdialytic day mean thirst was higher than the dialysis day mean for the high IDWG group (49.9±14.0 vs 36.2±16.6) and higher than the low weight gain group (49.9±14.0 vs 34.1±14.6). This trend persisted on LSD, but there was a pronounced increase in post-dialysis thirst scores for both groups (high IDWG: 46±13 vs 30±21; low IDWG: 48±24 vs 33±18). The high IDWG group demonstrated lower IDWG during LSD than NSD (2.23±0.98 vs 2.86±0.38 kg; P<0.05). Conclusions Our results indicate that patients with high IDWG experience more intense feelings of thirst on the interdialytic day. LSD reduces their IDWG, but paradoxically increases thirst in the immediate post-dialysis period.

Sodium removal from Maramarua CSG waters using Ngakuru zeolites

Coal seam gas (CSG) waters are a by-product of natural gas extraction from un derground coal seams. The main issue with these waters is their elevated sodium content, which in conjunction with their low calcium and magnesium concentrations can generate soil infiltration problems in the long run , as well as short term toxicity effects in plants due to the sodium ion itself. Zeolites are minerals having a porous structure, crystalline characteristics, and an alumino-silicate configuration resulting in an overall negative charge which is balanced by loosely held cations. In New Zealand, Ngakuru zeolites have been mined for commercial use in wastewater treatment applications, cosmetics, and pet litter. This research focuses on assessing the capacity of Ngakuru zeolites to reduce sodium concentrations of CSG waters from Maramarua. Batch and column test (flow through) experiments revealed that Ngakuru zeolites are capable of sorbing sodium cations from concentrated solutions of sodium. In b atch tests, the sodium adsorption capacity ranged from 5.0 to 34.3meq/100g depending on the solution concentration and on the number of times the zeolite had been regenerated. Regeneration with CaCl2 was foun d to be effective. The calculated sodium adsorption capacity of Ngakuru zeolites under flow-through conditions ranged from 11 to 42meq/100g depending on the strength of the solution being treated and on w hether the zeolites had been previously regenerated. The slow kinetics and low cost of the zeolities, coupled with potentially remote sites for gas extraction, could make semi-batch operational processes without regeneration more favourable than in more industrial ion exchange situations.

Sodium niobate adsorbents doped with tantalum (TaV) for the removal of bivalence radioactive ions in waste waters

Sodium niobates doped with different amount of tantalum (TaV) were prepared via thermal reaction process. It was found pure nanofibril and bar-like solids can be obtained when tantalum was introduced into the reaction system. For the well-crystallized fibril solids, the Na+ ions are difficult to be exchanged, and the radioactive ions such as Sr2+ and Ra2+ ions just deposit on the surface of the fibers during the sorption process, resulting in lower sorption capacity and distribution coefficients (Kd)`. However, the bar-like solids are poorly-crystallized and have lots of exchangeable Na+ ions. They are able to remove highly hazardous bivalent radioactive isotopes such as Sr2+ and Ra2+ ions. Even in the presence of lots of Na+ ions, they also have higher Kd. More importantly, such sorption finally intelligently triggers considerable collapse of the structure, resulting in the entrapment of the toxic bivalent cations permanently in the solids so that they can be safely disposed. This study highlights new opportunities for the preparation of Nb-based adsorbents to efficiently remove the toxic radioactive ions from contaminated water.

Effect of external high pressures on the clay mineral sodium montmorillonite intercalated with methylated octadecylammonium bromide surfactants

Raman microprobe spectra of the clay mineral Wyoming SWy-2-sodium montmorillonite intercalated with the surfactants, methyltrioctadecylammonium bromide (TOMA) dimethyldiotadecylammonium bromide (DODMA) and octadecyl-trimethylammonium bromide (ODTMA), have been measured in the CH2 stretching region at external pressures up to ~40 kbar with the aid of a diamond-anvil cell. In the case of the intercalated clays containing TOMA and DODMA, the Raman data afford evidence for gauche to trans conformational changes in the orientation of the CH2 chains in the surfactants with increasing pressure. These conformational changes are reversed completely upon the release of pressure.