Mécanismes d’activation des TRPC

Quatre mécanismes principaux d’activation des TRPC sont décrits :

1) activation suite à la déplétion des stocks internes de calcium (entrée capacitative de calcium ou CCE)

2) activation par les diacyl-glycérol (DAG) 3) activation par translocation à la membrane 4) activation mécanique

Les principaux modes d’activation sont schématisés dans la figure 16.

Figure 16 : Principaux mécanismes d’activation des TRPC (modifié d’après Putney, 2005).

1) Les TRPC peuvent être séquestrés dans des compartiments intracellulaires, et en réponse à des stimuli (EGF), transloquer à la membrane plasmique où ils vont contribuer à une entrée calcique.

2) Les TRPC peuvent également être activés par les DAG formés en réponse à l’activation d’une PLC couplée à un RCPG (Récepteur de l’acétylcholine).

3) L’activation de la PLC conduit aussi à la formation d’IP3 qui en se liant sur ses récepteurs entraîne une déplétion des stocks de calcium du RE. Les TRPC peuvent s’activer suite à cette déplétion calcique et permettre une entrée capacitative de calcium (CCE) afin de remplir les stocks.

4) Les TRPC peuvent également être activés en réponse à un étirement membranaire.

étirement

membranaire

DAG

Ca

5.2.2.1. Activation par les produits de la phospholipase C : IP3 et DAG L’activation de récepteurs membranaires couplés à la phospholipase C (PLC) spécifique des phosphatidylinositols permet la génération d’inositol triphosphate (IP3) et de DAG. Tous les TRPC peuvent être activés en réponse à la stimulation d’un RCPG par ses agonistes : récepteur muscarinique (TRPC1, TRPC4, TRPC 5 hétéromériques, TRPC4 et TRPC5 homomèriques), récepteur histaminergique (TRPC3, TRPC6), récepteur purinergique (TRPC7) (Clapham, 2003).

L’entrée capacitative de calcium

L’IP3 généré va induire le relargage des stocks calciques du reticulum endoplasmique. Il s’ensuit une diminution du contenu calcique du reticulum endoplasmique à l’origine d’une signalisation permettant une entrée de calcium extracellulaire rapide pour remplir les stocks intracellulaires. Ce type d’entrée calcique est nommé « entrée capacitative de calcium » (CCE) et met en jeu des complexes membranaires nommés « Store Operated Channel » (SOC). La CCE est étudiée généralement en stimulant les cellules avec de l’IP3 ou un inhibiteur de la pompe calcique SERCA comme la thapsigargine, qui entraînent un relargage des stocks intracellulaires de calcium.

Un grand nombre d’études utilisant des approches variées (surexpression de TRPC exogènes ou inhibition des TRPC endogènes : animaux KO, utilisation de siRNA ou inhibition pharmacologique) mettent en évidence l’implication des TRPC dans la CCE (Salido et al., 2009). De nombreuses preuves expérimentales obtenues entre autres par l’équipe d’Ambudkar confirment l’activation de TRPC1 par une déplétion des stocks intracellulaires de calcium. (Lockwich et al., 2000); (Brazer et al., 2003); (Lockwich et al., 2000), (Liu et al., 2007). Le rôle des autres TRPC dans la CCE est plus controversé. Par exemple, l’analyse par électrophysiologie ou imagerie calcique de lignées cellulaires A431 transfectées par des siRNA TRPC3 montre une diminution de la CCE (Kaznacheyeva et al., 2007). Au contraire une autre étude montre que la transfection stable de TRPC3 dans des cellules HEK293 permet la formation d’un canal ionique dont l’ouverture est stimulée suite à l’activation de la PLC sans qu’il y ait déplétion des stocks intracellulaires de calcium (Zhu et al., 2008).

Activation par les DAG

L’activation par les DAG a été démontrée pour les TRPC3/6 et 7. En effet, exprimés de façon exogène dans différentes lignées cellulaires, les TRPC 3/6 et 7 sont activés par des analogues perméants des DAG (comme le 1-oleyl-2-acétyl-sn-glycérol) et par des inhibiteurs de DAG lipase (Hofmann et al., 1999) (Okada et al., 1999). De plus, l’inhibition par siRNA des TRPC 6 et 7 endogènes prévient l’entrée calcique induite par des DAG (Lievremont et al., 2005) (Soboloff et al., 2005). TRPC1 n’est pas directement stimulé par les DAG lorsqu’il est exprimé seul, mais il peut l’être lorsqu’il est coexprimé avec TRPC3 (Lintschinger et al., 2000). Par contre, les TRPC4 et 5 ne sont pas activés par les DAG (Hofmann et al., 1999) et à l’inverse, ils sont même inhibés par les DAG via un mécanisme dépendant de la Protéine Kinase C (PKC). En effet, les DAG peuvent activer des PKC qui vont moduler l’activation des TRPC. Cependant alors que la phosphorylation de TRPC1 par une protéine kinase C peut induire son activation dans des myocytes vasculaires (Ahmmed et al., 2004) (Saleh et al., 2008), l’activation des TRPC3, 6 et 7 par les DAG est indépendante des PKC (Hofmann et al., 1999). Au contraire, les DAG à forte concentration, peuvent exercer un rétrocontrôle inhibiteur sur TRPC3 et TRPC6 via l’activation de PKC (Venkatachalam et al., 2003).

5.2.2.2. Activation par translocation à la membrane

La stimulation de récepteurs membranaires par leurs agonistes peut induire une translocation des TRPC de vésicules intracellulaires vers la membrane plasmique et ainsi moduler l’activité de ces canaux (Montell, 2005). En effet, une étude montre qu’après activation du récepteur muscarinique par le carbachol, l’expression à la membrane plasmique de TRPC6 est augmentée. Il s’avère que l’externalisation à la membrane plasmique de TRPC6 apparait rapidement et persiste toute la durée du stimulus (Cayouette et al., 2004). Ces résultats indiquent que l’exocytose des TRPC participe à leur activation. D’autres mécanismes impliqués dans la translocation à la membrane des TRPC ont été décrits. Par exemple la translocation des TRPC 4 et 5, est induite par la stimulation des récepteurs de l’EGF. L’activation de l’EGF récepteur induit la tyrosine phosphorylation de TRPC4 via la Src kinase et permet ainsi une augmentation de l’interaction de TRPC4 avec NHERF impliquée dans sa translocation à la membrane (Odell et al., 2005). La translocation membranaire de TRPC4 implique la formation d’un complexe entre TRPC4, NHERF et le cytosquelette d’actine (Tang et al., 2000). La translocation de TRPC5 nécessite quant à elle la PI3K, la GTPase Rac1 et la phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase (Bezzerides et al., 2004).

TRPC3 peut également transloquer à la membrane plasmique suite à la stimulation par des agonistes des RCPG via des interactions avec les protéines SNARE et VAMP2 (Singh et al., 2004).

5.2.2.3. Activation mécanique

Chez les vertébrés, il existe un canal membranaire mécano-sensible (mécanosensible cation channel (MscCa)) capable de traduire un étirement membranaire par un influx de cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) à travers la membrane plasmique. La composition protéique de ce canal est inconnue. TRPC1 peut être activé mécaniquement et avoir une activité MscCa lorsqu’une tension est appliquée sur la bicouche lipidique de liposomes reconstitués en l’absence d’autres protéines (Maroto et al., 2005). TRPC1 peut donc s’activer en réponse à un étirement de la membrane plasmique en l’absence de tout autre stimulus, et sans nécessité de protéines accessoires. Par ailleurs, il a également été montré que les TRPC6 des cellules musculaires lisses pouvaient être activés en réponse à un étirement membranaire d’origine mécanique ou osmotique de façon indépendante de l’activation de la PLC et des DAG (Spassova et al., 2006). TRPC5 est également activé en réponse à une pression osmotique appliquée sur la membrane plasmique de neurones indépendamment de l’activation de la PLC (Gomis et al., 2008).