Étude de la relation structure/fonction du canal sodique épithélial: rôle de la partie extracellulaire dans la régulation du canal

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Le canal sodique épithélial, ENaC est une protéine transmembranaire impliquée dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que la régulation de la pression sanguine, le contrôle de la clairance du fluide pulmonaire et la réabsorption du sodium dans le néphron distal sensible à l’aldostérone. Par sa localisation au niveau apical des cellules épithéliales, ENaC est exposé à une grande variation de la concentration du sodium et des protons extracellulaires. La fonction d’ENaC peut être régulée par plusieurs facteurs hormonaux (principalement l’aldostérone et la vasopressine) et des facteurs non hormonaux. Plusieurs travaux ont montré que le canal ENaC est régulé par le sodium extracellulaire (phénomène de self-inhibition), le pH et les sérine-protéases. Toutefois, la nature et les mécanismes moléculaires de ces différentes voies de régulation ainsi que le rôle fonctionnel de la partie extracellulaire du canal demandent à être bien élucidés. Notre programme de recherche a pour but d'étudier la relation structure fonction du canal ENaC et de clarifier les mécanismes de ces différentes voies de régulation. Nos objectifs spécifiques sont donc : 1) Déterminer les mécanismes moléculaires de la self-inhibition à l’échelle unitaire et explorer les paramètres biophysiques du canal pour comprendre ses modes d’activité en présence des différentes conditions physiologiques liées au sodium extracellulaire. 2) Identifier les résidus du domaine extracellulaire impliqués dans la self-inhibition. 3) Étudier les effets du pH extracellulaire sur la fonction du canal et identifier les acides aminés impliqués dans ces effets. 4) Déterminer les sites impliqués dans l’activation du canal par les sérine-protéases et étudier le lien entre cette activation et la régulation du canal par le pH et le sodium extracellulaires. Pour réaliser nos objectifs, nous allons utiliser la mutagenèse dirigée (alanine et cystéine scaning) et l’analyse fonctionnelle par deux techniques électrophysiologiques : le patch-clamp et le voltage-clamp. Une collaboration avec le Pr P. Lavigne de l’Université de Sherbrooke, nous permettra de combiner la modélisation moléculaire aux différentes approches utilisées dans notre laboratoire. Nos résultats préliminaires montrent l’importance de la région terminale de la partie extracellulaire du canal ‘knuckle domain’ et suggèrent l’existence d’une relation entre les trois voies de régulation que nous avons étudiées. Notre programme de recherche permettra de mieux comprendre le rôle de la partie extracellulaire d'ENaC dans la régulation de ce canal par le sodium et le pH extracellulaires. De plus, il nous permettra d'explorer les mécanismes moléculaires et les sites d'activation du canal par les sérine-protéases, une voie de régulation que nous avons mis en évidence.