Présentation des BK Ca

Ce sont des canaux ioniques sélectifs du K⁺. Ils ont pour caractéristique une conductance unitaire importante et leur probabilité d’ouverture est fortement augmentée par de fortes [Ca2+]i

et la dépolarisation (Wu and Marx, 2010). Ces propriétés en font des modulateurs privilégiés de l’homéostasie calcique. En effet, les canaux BKCa sont exprimés dans de nombreux tissus dont le muscle lisse où ils s’opposent à la contraction..et ont un rôle important dans la régulation du tonus vasculaire et de la pression artérielle (Brenner et al., 2000; Nelson et al., 1995).

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Les BKCa présente une grande homologie de structure avec les canaux Kv. En effet, les sous-unités α qui les composent, comportent 6 domaines transmembranaires noté S1 à S6 mais avec un segment supplémentaire, S0 chez les BKCa (Figure 17). Les sous-unités α s’assemblent en tétramère pour former le pore du canal. D’expression ubiquitaire, elle est codée par un seul et unique gène KCNMA1, aussi appelé Slo ou Slo1 et composé de 27 exons avec de nombreux variants d’épissage. Sa traduction génère une protéine de 1196 acides aminés, correspondant à deux fois la taille du pore formant un canal Kv(Butler et al., 1993). Les segments S1-S6 sont codés par les exons 9-27 alors que le segment S0 est codé par un unique exon, l’exon1 (Latorre et al., 2017). D’un point de vue fonctionnel, les segments transmembranaires S0-S4 sont responsables de la sensibilité du canal à la variation du potentiel de membrane alors que les segments S5-S6 forment le pore du canal BKCa (Wu and Marx, 2010).

En plus des domaines transmembranaires, la sous-unité α possède deux domaines cytoplasmiques appelés RCK pour regulator of K⁺ conductance (RCK1 et RCK2) (Figure 17).

Ils constituent les sites de liaison de haute affinité pour le Ca²⁺. Le domaine RCK1 regroupe les segments S7-S8, codés par les exons 14-16. Alors que le domaine RCK2 regroupe les segments S9-S10, codés par les exons 21-24 (Latorre et al., 2017).

Figure 17 : structure de la sous-unité α du canal BKCa d’après (Latorre et al., 2017).

La sous-unité α est constituée de 7 domaines transmembranaires et de 4 domaines cytosolique : S7-S8 représente le domaine RCK1, S9-S10 représente le domaine RCK2. En flècje bleue, les sites d’épissages altérnatif du côté N-terminal (N) et C-terminal (C).

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L’épissage alternatif de l’ARNm codant pour la sous-unité α donne lieu à de nombreux variants dont la présence au sein du complexe peut retentir sur les modes de régulations par les kinases, la réponse aux stéroïdes mais aussi aux NCs. Le plus communément décrit dans la littérature est le variant STREX pour stress axis-regulated exon (Xie and McCobb, 1998). Il correspond à l’insertion d’un nouvel exon dans le côté C-terminal du canal BKCa. Son activation à des potentiels plus négatifs, le rend plus actif que le variant ZERO dépourvu de l’exon additionnel. Les sous-unités α sont associées à des sous-unités auxiliaires β, codées par quatre gènes (KCNMB1-4) et dont l’expression varient selon les tissus. La sous-unité β1 est spécifique du muscle lisse alors que les autres sous-unités β se distribuent dans divers tissus. Le cerveau exprime les sous-unités β2, β3 et β4 alors que le pancréas n’expriment pas la sous-unité β4. La sous-unité β2 s’exprime aussi dans les ovaires, la β3 dans la rate et le foie et enfin la sous-unité

β4 se distribue aussi dans les glandes surrénales. Elles sont toutes formées de deux domaines transmembranaires TM1 et TM2 reliés par une grande boucle extracellulaire (Figure 18) (Wu and Marx, 2010).

Figure 18 : Structure de la sous-unité β du canal BKCa d’après (Latorre et al., 2017).

La sous-unité β se compose de deux domaines transmembranaires TM1 et TM2 reliés par une boucle extracellulaire.

Des études de cross-linking ont permis de mettre en évidence le mode d’assemblage de la sous-unité β et la sous-sous-unité α : le domaine TM1 s’assemble préférentiellement au segment S1 et S2 tandis que le domaine TM2 s’associe au segment S0 (Liu et al., 2008). Les sous-unités α et β s’assemblent théoriquement de façon stœchiométrique (1:1) cependant certaines études réalisées sur des systèmes d’expression hétérologue ou tissus natifs ont montrées que la

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population des BKCa n’était pas homogène. C’est ainsi que l’étude réalisée par Tanaka (Tanaka et al., 1997) sur des CMLs isolées d’artère coronaire humaine a montré l’existence de deux populations de canaux BKCa : une première, majoritaire, formée par l’assemblage des sous-unités α et β et une deuxième, minoritaire, formée exclusivement de sous-unité α, responsable de l’altération de la sensibilité du canal au Ca2+ et un activateur agoniste spécifique de la sous-unité β : la dehydrosoyasaponin I. Ces résultats soulignent le rôle de la sous-sous-unité β dans l’amélioration de la sensibilité du canal au Ca2+.

D’un point de vue fonctionnel, la sous-unité β contribue à la régulation de la cinétique d’activation du canal et de sa sensibilité au Ca2+. En effet, en son absence, cette sensibilité est diminuée (McManus et al., 1995). De plus, elle est responsable de certaines propriétés pharmacologiques du canal. En outre, lorsque le canal BKCa est composé de sous-unité β4, il devient résistant à l’action inhibitrice de l’ibériotoxine (Meera et al., 2000). Enfin, la présence de la sous-unité β faciliterait le trafic intracellulaire post-traductionnel du canal. Donnée rapportée par l’étude de Kim (Kim et al., 2003) dans laquelle la surexpression de la sous-unité β de façon concomitante à la sous-unité α améliorait l’adressage du canal à la membrane et par conséquent permettrait une large expression d’un canal fonctionnel.

Plus récemment, il a été rapporté l’existence d’une autre sous-unité auxiliaire dite γ. Le mode d’association à la sous-unité α et les mécanismes de régulations sont encore peu connus. Elle existe sous 4 isoforme γ1- γ4 et permettrait l’activation du canal BKCa, en absence de Ca2+, entrainant une activation plus précoce du canal qui se traduit par shift vers la gauche de la courbe d’activation du canal. De structure différente de la sous-unité β, elle se compose d’un unique domaine transmembranaire TM associé à un court domaine intracellulaire et à un autre extracellulaire, plus long, formé par la répétition de 6 motif de leucine, appelé LRR pour

leucine-rich repeat. Les domaines LRR présentent une grande homologie de structure entre les

isoformes γ1- γ4.

Le canal oscille entre les états « ouvert » et « fermé » et ne s’inactive pas lorsqu’il est associé à la sous-unité β1 (Morales et al., 1996). L’état « ouvert » est favorisé par deux facteurs : l’augmentation de la [Ca2+]i et la dépolarisation membranaire (Ledoux et al., 2006).

De par leur grande importance au niveau vasculaire, les canaux potassiques BKCa sont sujets à une fine régulation au niveau cellulaire. De plus, la survenue de certaines pathologies cardiovasculaire peut modifier leur expression et/ou leur activité. Ceci sera traité dans le paragraphe 3 de la partie 3.2.

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