Récepteur de l’Inositol 1,4,5-Triphosphate (RIP3)

a) Expression

Le RIP3 est exprimé chez l’Homme de façon ubiquitaire au niveau du RE et

dans une moindre mesure au niveau de l’appareil de Golgi. Le génome encode trois sous-types de RIP3 (RIP31, RIP32, RIP33) ayant les mêmes caractéristiques

fondamentales avec cependant des différences dans les tissus au niveau desquels chacune s’exprime, et dans l’affinité de chacune pour l’IP3 (Taylor et al., 1999)

(Figure 11).

b) Structure

Le RIP3 est un récepteur canal qui,- comme le RyR, est constitué de 4 sous-

unités de ~2700 acides aminés chacune, et dont la majeure partie est cytoplasmique, en N-terminal pour permettre notamment la fixation de l’inositol 1,4,5 triphosphate (IP3) sur le récepteur.

En C-terminal, il a été montré que le récepteur est ancré dans la membrane du RE par six hélices transmembranaires formant le canal à proprement parler, disposant d’un filtre de sélectivité (Schug et al., 2008). Entre ces deux parties se trouve une large région intermédiaire d’environ 2000 acides aminés, sur laquelle se trouvent la plupart des sites de régulation (Berridge, 2016; Terry et al., 2018).

c) Fonction et régulation

Comme les RyR, les RIP3 sont des récepteurs canaux calciques présents sur le

RE et contrôlant la sortie du Ca2+ _{vers le cytoplasme de la cellule. L’activation de}

Récepteurs Couplés aux Protéines G (RCPG) ou de Récepteurs à activité Tyrosine Kinase (RTK) à la membrane plasmique va induire l’hydrolyse du Phosphatidylinositol 4,5-biphosphate (PIP2) par la Phospholipase C (PLC) pour

produire du Diacylglycérol (DAG) et de l’IP3 (Berridge, 2009; Rizzuto and Pozzan,

2006). L’IP3 va ensuite activer les RIP3 qui sont également sensibles au Ca2+. Celui-ci

va quant à lui avoir un effet activateur ou inhibiteur de l’activité du canal en fonction de sa concentration cytoplasmique (Bezprozvanny et al., 1991; Keizer et al., 1995). L’activité des RIP3 peut également être régulée par de nombreux modulateurs à

l’intérieur du RE comme la GRP78 ou cytosoliques comme l’APMc, le GMPc, des phosphatases ou des kinases (Berridge, 2016). Ainsi ils portent de nombreux sites de phosphorylation, en particulier pour les PKA et PKC (Vanderheyden et al., 2009).

Figure 11: Caractéristiques des RIP3 (d’après Taylor et al., 2004)

Les 3 domaines principaux sont représentés par les lignes bleues et les lignes rouges représentent les 5 fragments obtenues après digestion par la Trypsine. Les sites d’épissages alternatifs des différents RIP3 sont représentés par des ciseaux. Les sites

de glycosylations des trois RIP31 (N2476 et N2504), RIP32 (N2430 et N245) et RIP33

(N2404_{) sont marqués par des Y inversés et les parties jaunes correspondent aux}

3.2.3 Sarco-Endoplasmic Calcium ATPase (SERCA)

a) Expression

Trois protéines SERCA existent dans l’organisme. La SERCA1 est exprimée en particulier dans le muscle squelettique à contraction rapide et présente 2 isoformes : l’isoforme adulte SERCA1a d’une taille de 994 acides aminés s’arrêtant au niveau du codon stop du 22ème _{exon de sa séquence et l’isoforme néonatale SERCA1b d’une}

taille de 1011 acides aminés, s’arrêtant au codon stop du 23ème _{exon avec épissage du}

22ème_{. Bien qu’exprimées à différents moments, ces deux isoformes conservent des}

caractéristiques fonctionnelles semblables (Chami et al., 2001; Zhang et al., 1995). La SERCA2 possède 3 isoformes variant au niveau fonctionnel de par leur partie C-terminale différente. La SERCA2a, de 997 acides aminés, présente dans le muscle lisse et le cœur (Verboomen et al., 1994), la SERCA2b, de 1042 acides aminés, qui est ubiquitaire et la SERCA2c, de 999 acides aminés, identifiée dans les cellules hématopoïétiques et épithéliales (Dally et al., 2006).

Enfin la SERCA3 possède 6 isoformes allant de 999 acides aminés à 1052 acides aminés. Celles-ci sont exprimées minoritairement dans le muscle, et plus ou moins selon le tissu dans le reste de l’organisme (Dally et al., 2009). Cette dernière forme de la SERCA est celle ayant la plus faible affinité pour les ions Ca2+._{(Chandrasekera et al., 2009).}

L’expression de ces différentes isoformes est régulée de façon tissu-spécifique mais également dans le temps. C’est par exemple le cas dans les muscles chez l’embryon, coexprimant SERCA2a et SERCA1b qui seront ensuite remplacées chez l’adulte par SERCA1a, sauf dans le muscle cardiaque qui continue à exprimer SERCA1b.

Cette transition d’une isoforme de SERCA à une autre a également lieu dans des contextes biologiques bien particuliers comme lors de la régénération ou au contraire la sénescence des tissus musculaires. Au cours de ces processus, le passage de l’expression d’une isoforme à une autre dont les caractéristiques diffèrent, permet l’adaptation du tissu.

b) Structure

La structure des protéines SERCA a été découverte grâce à la mutagénèse dirigée puis la cristallographie de l’isoforme SERCA1a. Celle-ci est une protéine monomérie de 110kDa constituée de 10 domaines transmembranaires M1-10 reliés entre eux par 4 domaines de connexion, liant les domaines M2 à M5 au 2 boucles cytoplasmiques (Toyoshima, 2008). Ces protéines disposent également de 3 domaines cytosoliques : le domaine A (Anchor Domain) participant au changement de conformation lors du passage du Ca2+_{, le domaine P (Phosphorylation Domain)}

contenant le site de phosphorylation Asp351 et le domaine N (Nucleotide Binding Domain) sur lequel l’ATP nécessaire au transport des ions Ca2+ _{va se fixer.}

Si les formes monomériques de ces SERCA sont tout à fait fonctionnelles, des études ont montré la possibilité de former des dimères ou même des tétramères. La dimérisation de SERCA1a (Chami et al., 2001) et de SERCA2b (Verboomen et al., 1994) a notamment été démontrée.

Deux autres variants de l’épissage de SERCA1a, appelés S1T+4 et S1T-4, ont également été mis en évidence par screening de banques d’ADNc hépatiques. Chez ces deux variants, l’exon 11 est absent mais chez S1T-4 l’exon 4 est absent également (Chami et al., 2001) (Figure 8). L’épissage de l’exon 11 dans ces deux variants induit un décalage dans le cadre de lecture de la séquence, provoquant l’apparition d’un codon stop dans l’exon 12. Ceci résulte en l’expression d’une protéine tronquée en C- terminal dans laquelle la moitié des segments transmembranaires sont manquants. Les segments manquants contenant 6 des 7 résidus fixant le Ca2+_{, S1T perd ainsi la}

fonction de pompe calcique de la forme totale de la SERCA. De plus la protéine tronquée produite ne fait plus que 46kDa, contre 110kDa pour la SERCA total (Chami et al., 2001).

Figure 12: Modélisation de la structure des variants S1T+4 et S1T-4 comparée à celle de la SERCA1a totale (d’après Chami et al., 2001)

(A) Les numéros sous les représentations graphiques indiquent les domaines transmembranaires. Les ronds et losanges noirs correspondent aux résidus impliqués respectivement dans les sites I et II de fixation du Ca2+_{. Le triangle noir}

correspond à l’Asp-800 intervenant dans ces deux sites. Les carrés noirs correspondent aux résidus impliqués dans la fixation du Ca2+ _{au niveau cytosolique}

et les losanges blancs représentent les résidus du site de fixation II.

(B) Structure tridimensionnelle de la SERCA1a de lapin, telle que présentée par (Toyoshima et al., 2000) et celle prédite pour S1T. L’Asp-351 phosphorylable, et les domaines A, N et P y sont représentés. Les domaines communs à SERCA1a et S1T sont colorés et les parties de SERCA1a perdues à cause de la troncation sont en gris.

c) Fonction de pompe calcique

La SERCA est extrêmement importante pour la recapture du Ca2+ _{libre dans le}

cytosol et le remplissage des stocks calciques intracellulaires, évitant à la cellule de subir une surconcentration calcique néfaste dans son cytosol. Ceci est crucial notamment dans les cellules excitables qui vont, lorsque stimulées, voir leurs stocks intracellulaires se vider rapidement dans le cytosol. Cette élévation soudaine de la concentration calcique permet l’activation de nombreux processus cellulaires initiés en présence d’ions Ca2+. L’activation de la SERCA va ensuite permettre la recapture des ions Ca2+ _{dans la lumière du RE. Des études ont également montré que cette}

activation de la SERCA augmente la concentration seuil requise pour l’activation des canaux de sortie du Ca2+_{du RE, réduisant ainsi le risque de vague calcique spontanée}

vers le cytosol.

L’activité de la SERCA est régulée négativement par son interaction avec deux protéines présentant une forte homologie, le Phospholambane et la Sarcolipine (Gorski et al., 2013). Ces protéines inhibent l’activité de la SERCA lorsqu’elles lui sont physiquement associées. Lorsqu’elles sont phosphorylées, elles se détachent de la

SERCA, lui permettant d’hydrolyser de l’ATP pour pouvoir pomper le Ca2+

cytosolique vers la lumière du RE (Asahi et al., 2003).