Les acteurs réticulaires

Le RE est un organite intervenant dans diverses fonctions telles que la synthèse protéique et lipidique, la maturation des protéines et le stockage du Ca2+(Berridge and Irvine, 1989; Pozzan et al., 1994). Il a été montré que dans une cellule au repos, le RE représente la réserve majeure de Ca2+ pour la cellule (Berridge et al., 1998). L ha ge d io s Ca2+ entre le RE et le cytoplasme est assuré par différents acteurs notamment : les récepteurs à l'Inositol 1,4,5-trisPhosphate (IP3Rs), les

récepteurs à la Ryanodine (RyRs), les pompes Sarcoplasmic/Endoplasmic Reticulum Calcium ATPase (SERCAs) et les canaux de fuites. De ce fait les IP3Rs et les RyRs permettent, suite à leur activation, la

libération du Ca2+ contenu dans le RE ; alors que les pompes SERCAs vont, consécutivement à la d pl tio des sto ks al i ues i t a ti ulai es, utilise l e gie fou ie pa l h d ol se de l ATP, afi d a u ule le Ca2+ _{dans le RE et ainsi restaurer les réserves.}

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 Les récepteurs à l'Inositol 1,4,5-triPhosphate (IP3Rs) sont des canaux cationiques

responsables de la libération du Ca2+ du RE dans le cytoplasme. Ces canaux sont activés par la liaison de leur ligand physiologique, l'Inositol 1,4,5-triPhosphate (IP3) , généré dans le cytoplasme à la suite

d u e as ade de sig alisatio sulta t de l a ti atio de epteu s e a ai es sp ifi ues pa divers stimuli extracellulaires (Berridge, 1993).

Il e iste isofo es d IP ‘ IP3R1, IP3R2 et IP3R3) chez les mammifères, codés par trois gènes

diff e ts. Cha ue isofo e p se te u e affi it diff e te pou l IP3 afin de contribuer aux

différentes voies de signalisation dans tous les types cellulaires de mammifères (pour revue : (Fedorenko et al., 2014). L IP3R1 est davantage prédominant dans le système nerveux central, mais

la plupa t des aut es tissus e p i e t au oi s deu et sou e t les t ois isofo es d IP3R à des

niveaux différents (Taylor et al., 1999).

Les t ois isofo es d IP3R présentent 60- % d ho ologie de s ue es (Furuichi et al.,

1994) et partagent une structure commune (Mignery and Südhof, 1990). Elles sont composées de trois régions principales : l e t it N-terminale cytosolique, une région hydrophobe contenant 6 do ai es t a s e a ai es TM et l e t it C-terminale également cytosolique (Figure I.18). L e t it N-terminale possède un unique site de fixation à l'IP3, un domaine surpresseur inhibant

la fi atio de l IP3 et un domaine de couplage à l'ATP et au Ca2+ pour la modulation de l'activité des

IP3Rs. La boucle luminale entre les domaines TM5 et 6 constitue le pore perméable au Ca2+. Enfin,

l e t it C-terminale permet la régulation de l'activité du récepteur et notamment joue un rôle dans sa tétramérisation (homo- ou hétérotétramères) (Foskett et al., 2007). L IP3R est sujet à de

nombreux niveaux de gulatio puis ue u il est la i le de o eu gulateu s allost i ues, incluant les protéines kinases, le pH ou encore les ions divalents. De même, l IP3R peut être régulé

par phosphorylation (pour revues : (Bezprozvanny, 2005; Foskett et al., 2007; Mikoshiba, 2007)). La voie de signalisation Ca2+/IP3 est une composante majeure de la signalisation calcique régulant de

nombreux processus cellulaires et ainsi pouvant être impliquée dans de nombreuses pathologies

humaines (pour revue : (Berridge, 2016)).

Figure I.18. Structure de deux monomères d’IP3R. Une sous-unité est composée de trois

régions principales : les deux extrémités N- et C- terminales cytosoliques et une région hydrophobe composé de 6 domaines TM. La boucle luminale entre les domaines TM5 et 6 constitue le pore perméable au Ca2+. Les IP3Rs

forment au final des homo- ou hétéro- tétramères. Adaptée de (Bosanac et al., 2004).

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 Les récepteurs à la Ryanodine (RyRs) sont également des canaux responsables de la libération de Ca2+ depuis le RE. Initialement, ces récepteurs ont été mis en évidence au niveau du réticulum sarcoplasmique (RS) des muscles squelettiques et cardiaques et jouent ainsi un rôle

important dans le couplage excitation-contraction après la libération du Ca2+ des stocks du RS. Néanmoins, ces canaux, très largement décrits dans les cellules excitables, sont également retrouvés dans les cellules non-excitables où leurs propriétés sont similaires (Ozawa, 2001). Les RyRs sont activés par des [Ca2+]c entre 1- µM, ais gale e t pa l ATP da s les ellules e ita les (Lanner et

al., 2010).

Il existe trois gènes codant pour trois isoformes différentes chez les mammifères (RyR1, ‘ ‘ et ‘ ‘ do t l e p essio a ie e fo tio des tissus œu , e eau ou us les s ueletti ues mais encore cellules épithéliales ou exocrines) (Ozawa, 2001; Van Petegem, 2012).

Du poi t de ue st u tu al, la pa tie N-terminale est très longue et localisée au niveau du cytosol alors que la partie C-terminale est constituée de 6 domaines TM avec une boucle luminale entre les domaines TM5 et 6 formant le pore perméable au Ca2+ (Zalk et al., 2015) (Figure I.19). Ce sont des canaux homotétramériques très peu sélectifs au Ca2+ (Fill and Copello, 2002; Lanner et al., 2010). L a ti it des ‘ζ‘s est gul e pa phospho latio pa la PKA P otei Ki ase A ou la CaMKII (Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II) ainsi que par de nombreux composants pouvant se lier au niveau de la partie N-terminale tels que la Calmoduline (CaM), la calséquestrine ou encore la protéine de liaison FK506 (FKBP, FK506 Binding Protein) (pour revue : (Ozawa, 2010)). Enfin la libération de Ca2+ par les RyRs peut également être régulée par des modifications du potentiel redox (Lanner et al., 2010). Enfin, comme les IP3Rs, les RyRs sont impliqués dans de nombreuses

pathologies humaines du fait de leur rôle dans la signalisation calcique (Lanner et al., 2010).

Figure I.19. St u tu e d’u e sous- unité du RYR2. Au niveau de l e t it C-terminale se trouve le do ai e d oligo isatio et les domaines TM ancrant le canal au sein de la membrane du RE. Les domaines TM5 et 6 constituent le pore. La très grande extrémité N-terminale lie de nombreux composants permettant de réguler le RYR. Adaptée de (Priori and Napolitano, 2005).

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 Les pompes Sarco/Endo Reticulum Calcium ATPase (SERCAs) appartiennent à la famille des ATPases de type P (pour Phosphorylation). Ces enzymes permettent le transport actif de deux ions Ca2+, du toplas e à la lu i e du ‘E, ap s h d ol se d u e ol ule d ATP utilis o e source énergétique (Vandecaetsbeek et al., 2011). Initialement, ce transport a été étudié au sein du RS des muscles squelettiques et cardiaques, mais les recherches se sont étendues au RE de toutes les cellules.

Il existe trois gènes codant pour trois familles différentes de SERCA (SERCA1, SERCA2,

SERCA3) (Martonosi and Pikula, 2003) et chaque famille présente différentes isoformes. L'expression de ces différentes isoformes est fonction de divers facteurs tels que la localisation tissulaire, le stade de développement ou encore l'âge (Brandl et al., 1987; Lompré et al., 1991). Néanmoins, le variant SERCA2b est exprimé de manière ubiquitaire, alors que les variants SERCA1a et SERCA1b, exprimés dans le muscle squelettique, sont les mieux caractérisés. Plus globalement, ces trois types de SERCA

présentent des expressions tissulaires différentes ainsi qu'une sensibilité au Ca2+ et une cinétique enzymatique propre (pour revue : (Brini and Carafoli, 2009)).

D u poi t de ue st u tu al, la “E‘CA se t ou e sous fo e o o i ue et o p e d di domaines TM ainsi que 3 domaines principaux cytosoliques, appelés N (pour « Nucleotide binding »), P (pour « Phosphorylation ») et A (pour « Actuator ») (Brini et al., 2012; Vandecaetsbeek et al., 2011)

(Figure I.20). Le domaine A lie le Ca2+ et permet sa libération. Le domaine N contient le site de fi atio de l ATP. Et enfin, le domaine P comprend un résidu Aspartate (Asp351) qui est phosphorylé au ou s de l a ti atio de la “E‘CA et de l h d ol se de l ATP. L ATP est ai si li au niveau du domaine N à proximité du domaine P, de tel sorte que son phosphate soit proche du résidu Asp351.

Les deux sites de fixation du Ca2+ sont situés entre les domaines TM4/5 et 6/8 constituant le domaine A. Les trois domaines cytoplasmiques subissent un réarrangement important suite à la phosphorylation du résidu Asp351, permettant le ha ge e t de o fo atio d u tat E où le Ca2+ est lié au niveau du domaine A, à un état E2 résultant en la libération de deux ions Ca2+ dans la lumière du RE (Figure I.20). Enfin, des protéines peuvent également être associées à la SERCA et

diminuer son affinité au Ca2+ et, par conséquent, son activité. C'est le cas des phospholambans et de la sarcolipine. En effet, la phosphorylation de ces protéines par la PKA ou la CaMKII permet leur dissociation de la SERCA inversant leur inhibition (Vandecaetsbeek et al., 2011).

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Figure I.20. Structure de la pompe SERCA. La pompe SERCA est une protéine à 10 domaines TM et constituée de 3 domaines principales cytosoliques (A, N et P). Lors de la fi atio d u e ol ule d ATP pa le do ai e N, le résidu Asp351 contenu dans le domaine P va être phosphorylé et deux ions Ca2+ préalablement fixés par le domaine A seront libérés dans la lumière du RE. Adaptée de (Carafoli, 2003).