Fluorométrie fonctionnelle dirigée dans des cellules natives pour étudier l’excitabilité des muscles squelettiques

CaV1.1, un membre des canaux ioniques voltage-dépendants, possède quatre capteurs de tension distincts. Les preuves suggèrent que certains capteurs de tension contribuent davantage à l’activation des récepteurs de la ryanodine ou au courant calcique. Notre objectif est de pouvoir identifier le rôle précis de chaque capteur de tension dans le couplage excitation-contraction et l’activation des canaux calciques.

Le couplage excitation-contraction a été étudié depuis le début des années 50, mais les détails moléculaires de la façon dont ce processus se produit sont encore inconnus. Les progrès récents dans la structure microscopique cyro-électronique du canal, la caractérisation d’une nouvelle protéine accessoire CaV1.1, la découverte d’une variante d’épissage alternative du canal et l’identification de mutations pathogènes ont ravivé l’intérêt dans ce domaine. De nombreuses techniques sont utilisées dans notre domaine, de l’électrophysiologie classique et de la biologie moléculaire à des techniques plus novatrices telles que la cryo-microscopie électronique, la simulation dynamique moléculaire, la dégradation ciblée des protéines et la fluorométrie fonctionnelle dirigée sur site ainsi que des cellules modifiées ou des modèles animaux.

Actuellement, le carburant fait face à plusieurs défis expérimentaux. Dans un muscle squelettique, un trafic et une communication appropriés entre CaV1.1 et RyR1, ainsi que de nombreuses protéines régulatrices, sont essentiels pour soutenir le couplage excitation-contraction. Les méthodes permettant d’étudier directement ces interactions protéine-protéine entre CaV1.1 et RyR1 sont manquantes ou incomplètes.

Le laboratoire du Dr Martin Schneider travaille sur le couplage excitation-contraction depuis des décennies, caractérisant les mécanismes de détection de tension dans le CaV1.1, la libération de calcium et les événements localisés de libération de calcium, connus sous le nom d’étincelles de calcium. Récemment, notre laboratoire a mis en œuvre de nouvelles techniques optiques pour étudier diverses étapes du couplage excitation-contraction et du mouvement du capteur de tension dans les cellules musculaires adultes fonctionnelles. Alors que cela a été fait auparavant dans un système d’expression hétérologue, notre protocole permet maintenant de suivre les changements de conformation dans les capteurs de tension CaV1.1 lors d’un potentiel d’action propagé dans son environnement d’origine.

Notre nouvelle technique nous permettra d’étudier le mouvement précis du capteur de tension nécessaire au couplage excitation-contraction. Nous voulons savoir quels résidus de charge dans chaque S4 sont critiques pour sa fonction, ou exactement chaque S4 se transloque, et tout ce qui est translocation est lié à l’ouverture CaV1.1 ou à l’activation du récepteur de la ryanodine.