Plusieurs maladies entraînent soit une augmentation soit une diminution du taux des acides gras (AG) et de leurs dérivés circulants, notamment les acyl-carnitines (AC). Ce changement a été soupçonné comme étant la cause de importants dérangements électriques. Nous avons montré que les AC à chaine longue (LCAC) du côté extracellulaire modulent le canal hERG de façon spécifique, modulant sa amplitude de courant et sa cinétique. Aucun AC testé n’a eu d’effet en intracellulaire. La CAR et les MCAC n’ont eu aucun effet. Les AC ne modulent pas les courants IKS et IK1. Le canal Cav1.2 est modulé par C16-CAR et le C16 dans la lignée HEK293-ICaL et dans des cardiomyocytes de rat. En condition physiologique il existe donc un lien strict entre le métabolisme énergétique et activité électrique cardiaque qui entraine une modulation permanente du canal hERG par les LCAC. La régulation par les LCAC du canal hERG et peut être celle du canal ICaL, pourraient participer au dérangement électrique à l’origine du déclenchement de troubles du rythme cardiaque retrouvé dans certaines maladies. / Several diseases can cause either an increase or a decrease in the rate of fatty acids (FAs) and their derivatives circulating, including acyl-carnitines (AC). This change is suspected as being the cause of major cardiac electrical perturbations. We have shown that long-chain AC (LCAC) modulate specifically by the extracellular side the hERG channel, regulating its current amplitude and kinetics. All AC tested had no effect when applied intracellularly. Carnitine and medium chain AC had no effect on hERG. LCAC does not modulate IK1 and IKS. Cav1.2 channel is modulated by C16 and C16-CAR in line HEK293-ICaL and rat cardiomyocytes. In physiological conditions there exists a strict link between energy metabolism and cardiac electrical activity which causes a permanent modulation of hERG channel by the LCAC. Regulation by the LCAC of the hERG channel and maybe ICaL, could participate in the electrical disturbance causing the onset of cardiac arrhythmia found in certain diseases.

L'objectif de ce travail de recherche est l'étude du transport des ions et des molécules d'eau à travers de membranes bicouche lipidique et des membranes polymériques. Dans une première partie, ce transport a été réalisé à travers des systèmes synthétiques auto-organisés, dont la sélectivité est en étroite relation avec le type d'architecture supramoléculaire formée grâce à des liaisons faibles. Le but est d'obtenir des systèmes qui peuvent imiter les fonctions de transport des protéines membranaires. Ce mimétisme fonctionnel est obtenu par l'auto-assemblage de molécules organiques contenant le cycle imidazole et la fonction urée, qui peuvent s'auto-assembler et créer des voies sélectives de transport des ions. Pour créer l'équivalent de la membrane cellulaire, nous avons utilisé des vésicules lipidiques unilamellaires. Ensuite, nous avons déterminé une relation entre l'activité des composés et leur structure. Pour ce faire, le transport des ions est étudié à l'aide d'une méthode de spectroscopie de fluorescence, et le transport d'eau par diffusion dynamique de la lumière utilisant la technique de « stopped flow ». Le but de la deuxième partie est la fabrication et la caractérisation des nouvelles membranes composites sous forme de couches minces, qui permettraient un bon compromis entre le flux d'eau et le rejet de sel. Dans ce cadre, la synthèse d'une série d'hydrazides en tant que précurseurs moléculaires a été réalisée, pour remplacer la métaphenylène diamine (MPD) classiquement utilisée. Ici aussi les liaisons hydrogène jouent un rôle important, car le principe de la séparation repose sur la création d'une organisation interne hautement réticulée. Les polymères synthétisés par polymérisation interfaciale ont été caractérisés par des méthodes de spectroscopie infrarouge, analyses thermogravimétriques et diffraction des rayons X. Les membranes composites ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage, microscopie à force atomique et mesures d'angle de contact. Les performances membranaires ont été testées en filtration frontale d'eau et de solutions salines. / The aim of this work is the study of ion and water transport either across bilayer membranes or polymeric membranes used for reverse osmosis. In the first part, this transport through self-assembled synthetic systems was studied; the transport selectivity is in strong relation with the supramolecular structure, formed by weak intra and intermolecular bonds. Ion transport is studied by fluorescence spectroscopy and water transport is studied by light scattering using “stopped flow” technique. The objective is to obtain systems that could imitate transport functions of biomolecules as transmembrane proteins. This functional mimicry is achieved through self-assembly of organic molecules containing imidazole cycle and urea function that can self-assembly and form selective pathways for ion transport. To create the equivalent of the cell membrane, we used unilamellar lipid vesicles. Then, we determined a structure - transport activity relationship for a series of synthesized compounds. For the second part of this work we described the fabrication and the characterization of new thin film composite membranes for water desalination that can present a good balance between permeability and salt rejection. A series of hydrazides as molecular precursors was synthesized in order to replace the metaphenylene diamine (MPD), classically used. Again, hydrogen bonds play an important role, because the rejection is due to a high cross-linking. The polymers synthesized by interfacial polymerization were characterized by infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, and X-Ray diffraction. The membrane films were characterized by scanning electron microscopy, atomic force microscopy and contact angle measurements. Membrane performances were then tested in cross-flow filtration of water and saline solutions.

Le segment initial de l’axone (SIA) est un sous-domaine fonctionnel du neurone localisé dans l’axone proximal, qui assure deux fonctions : l’initiation du potentiel d’action et le maintien de l’identité axonale. Le maintien et la stabilité du SIA sont des éléments fondamentaux de l’excitabilité du neurone et la nature dynamique de l’organisation fonctionnelle du SIA a été mise en évidence. Les objectifs de mes travaux de thèse ont été d’étudier les mécanismes responsables du maintien du SIA, en condition physiologique ou pathologique et d’identifier de nouveaux acteurs impliqués dans ces mécanismes. Dans un premier temps, nous avons identifié et caractérisé l’expression d’une nouvelle protéine au SIA : la protéine Scrib1. En utilisant une approche par ARN interférent nous avons montré que Scrib1 est nécessaire au maintien de la morphologie du SIA. Les conséquences fonctionnelles de l’absence de Scrib1 sont une diminution de l’excitabilité neuronale. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux mécanismes pouvant être à l’origine de l’expression ectopique du canal Nav1.8 observée dans certaines pathologies démyélinisantes. Nous avons montré que Nav1.8 possède un site d’interaction à l’ankyrine G. Ce motif d’interaction est suffisant pour adresser un canal chimérique au SIA et perturber l’expression des Nav1 endogènes. A l’inverse des Nav1 du système nerveux central, l’interaction entre Nav1.8 et l’ankyrine G n’est pas régulée par la CK2. Cette interaction constitutive entre Nav1.8 et l’ankyrine G pourrait expliquer son expression ectopique dans le système nerveux central. / The axonal initial segment (AIS) is a unique sub-domain that plays a central role in the physiology of the neuron, as it orchestrates both electrogenesis and the maintenance of neuronal polarity. The maintenance and the stability of the AIS after assembly ensure a reliable generation of action potentials. However, new mechanisms affecting AIS protein-protein interaction and composition have been shown to modulate the electrogenesis of the neuron. Moreover, recent findings highlight that the AIS is capable of homeostatic plasticity through an activity–dependent change either in its location along the proximal axon or in its length. The objectives of my thesis were to study the mechanisms responsible for AIS maintenance in physiological or pathological condition and to identify new players involved in these mechanisms.First we identified and characterized the expression of a novel protein in AIS: the protein Scrib1. Using an shRNA approach we showed that Scrib1 is necessary to maintain the AIS morphology. The functional consequence of the absence of Scrib1 is a decreased of neuronal excitability.Second, we are interested in the mechanisms that cause the ectopic expression of Nav1.8 channel observed in demyelinating diseases. We found that Nav1.8 constitutively interacts with ankG in contrast to Nav1.2, which requires CK2 phosphorylation to bind ankG. Furthermore, when Nav1.8 ankyrin-binding domain was expressed in hippocampal neuron, it clustered at the AIS where it acted as a dominant negative for endogenous Nav1. This constitutive interaction between Nav1.8 and ankG could explain the ectopic expression of Nav1.8 in the central nervous system.

L'ozone troposphérique est un polluant secondaire majeur. Outre son rôle de gaz à effet de serre direct, l'ozone fait partie des polluants atmosphériques les plus toxiques et la pollution qu’elle engendre, affecte aussi bien la santé humaine que la productivité végétale. Les travaux présentés dans cette thèse porte sur l’étude du rôle des canaux ioniques de la membrane plasmique en réponse à une forte exposition à l’ozone ainsi que leurs interactions avec les évènements de signalisation mis en place lors du processus de PCD induit par ce stress sur des cellules en culture d’A. thaliana. Nous avons montré que cette mort cellulaire génétiquement contrôlée est caractérisée par une plasmolyse semblable à « l’Apoptosis Volume Decrease » (AVD) décrit en animal. Ce processus est promu par des cascades de signalisation où, dans un premier temps, les canaux anioniques sont très précocement activés potentiellement par l’acide oxalique issu de la dégradation de l’ascorbate par l’O3. Les données suggèrent une interconnexion entre les courants anioniques, l’influx cacique et une génération de ROS dépendante de la NADPH oxydase. Dans un deuxième temps, des canaux K+ rectifiants sortants sont activés de manière retardée et participent à la PCD. Cette activation retardée pourrait être due à une régulation post-transcriptionnelle des canaux GORK induite par l’O2•-. Enfin, nous avons également mis en évidence des activités enzymatiques de type caspase, au niveau cytoplasmique et nucléaire. Ces activités enzymatiques semblent être corrélées à la baisse de la teneur vacuolaire en ions K+, mais des données complémentaires sont nécessaires afin de comprendre les mécanismes sous-jacents. Ce travail souligne l’importance et la complexité de la régulation des canaux anioniques et potassiques et ce, dans les processus de signalisation et la mécanistique menant à la mort cellulaire programmée chez les plantes. / Tropospheric ozone is a major secondary pollutant. In addition to its role in greenhouse effect gas, ozone is one of the most toxic air pollutants, and its pollution affects both human health and crop productivity. The work presented in this thesis concerns the role of ion channels in the plasma membrane in response to acute exposure to ozone and their interactions with signaling events leading to O3-induced PCD in A. Thaliana cultured cells. We have shown that cell death was genetically controlled and characterized by cell shrinkage similar to the mechanism of "Apoptosis Volume Decrease" (AVD) described in animal. This process is initially promoted by an early activation of a plasma membrane anion channel, amongst which ascorbate-derived oxalic acid production potentially participates to this activation. Our data further suggests an interplay between anion channel with well known plant responses to O3, Ca2+ influx and NADPH-oxidase generating reactive oxygen species (ROS) in mediating the oxidative cell death. In a second step, K+ outwards rectifying currents are activated in a delayed manner and participate to PCD. This delayed activation could be due to O2•- post-transcriptional regulation of GORK channels. Finally, we also demonstrated caspase-like activities in the cytoplasm and the nucleus. These enzyme activities appear to be correlated with the decrease in vacuolar K+ ion content, but require additional data to understand the underlying mechanisms. This work highlights the importance and the complexity of ion channels regulation in the signaling pathway and the mechanistic processes leading to programmed cell death in plants.

Les ataxies (HCA) et paraparésies spastiques héréditaires constituent les deux extrémités du spectre des entités neurodégénératives spinocérébelleuses (SCE). Elles sont marquées par une forte hétérogénéité clinique, avec des signes associés variés, et génétique. Elles peuvent se transmettre sur tous les modes d'hérédité, et des mutations ont été décrites dans une myriade de gènes. Les SCE sont donc une entité qui bénéficie particulièrement des avancées technologiques de la Nouvelle Génération de Séquençage. Ce travail décrit des résultats obtenus sur de grandes cohortes, par séquençage de panel de gènes ciblés ou de l'exome entier, ainsi que des études de familles. Celles-ci nous ont permis de décrire de nouveaux modes de transmission de mutations dans des gènes déjà connus en pathologie humaine, avec un dans un cas une dysfonction similaire, dans l'autre un gain versus une perte de fonction. Nous rapportons aussi deux gènes nouvellement impliqués, dans une forme autosomique dominante de HCA (CACNA1A), et dans un sous-type autosomique récessif de dystonie avec atrophie cérébelleuse (TOR1AIP1). Nos résultats illustrent bien la refonte nosologique en marche dans les maladies génétiques complexes, qui remettent en permanence les corrélations génotype-phénotype en question. Nous discutons du pourquoi et du comment du diagnostic moléculaire dans cette nouvelle ère du séquençage. / Hereditary cerebellar ataxias (HCA) and spastic paraplegias constitute both ends of the neurodegenerative spectrum of spinocerebellar entities (SCE). Theses diseases are marked by a pronounced heterogeneity, both clinically, with various additional neurological or extraneurological signs, and genetically. They can indeed follow all transmission modes, and mutations in a myriad of genes have been described. SCE is hence a group of diseases that benefit greatly from Next-Generation Sequencing technologies. This work reports both screenings of large cohorts of patients with either panel or whole exome sequencing, as well as family studies. The latter allowed us to describe new modes of transmission for genes previously involved in human pathology, with either similar protein dysfunction, or loss- versus gain-of-function. We also describe two new genes implicated in a form of autosomal dominant HCA (CACNA1A), and an autosomal recessive subtype of dystonia and cerebellar atrophy (TOR1AIP1). Our results are illustrative of the genetic remodelling underway in complex genetic diseases, with permanent questioning of genotype-phenotype correlations. We discuss the how and the why of molecular diagnosis in this new era of sequencing.

La fibrillation atriale (FA) est l'arythmie cardiaque soutenue la plus fréquente chez les adultes. Elle est associée à une augmentation du risque d'accident vasculaire cérébral, d'insuffisance cardiaque et de la mortalité. Un mécanisme de torsades auriculaires a été décrit chez des patients atteints du syndrome du QT long congénital (SQTL). Malgré une littérature très riche sur le sujet, les mécanismes impliqués dans la genèse et le maintien de ces arythmies restent mal connus et constituent un obstacle dans le diagnostic et la prise en charge de ces maladies. Dans la première partie de ce travail, nous avons abordé l'histologie et la distribution des connexines (Cxs) chez deux groupes de patients avec et sans FA par une approche de microscopie confocale. Nous avons ainsi décrit d'une part un réseau entre fibroblastes et myocytes communiquant via les Cx 40 et 43 et d'autre part la présence de myofibroblastes, d'une forte fibrose et d'un remodelage des Cx 40 et 43 dans le tissu de patients FA. Par ailleurs, pour identifier de nouvelles mutations impliquées dans ces arythmies, nous avons étudié une cohorte de 60 patients atteints de FA. Les recherches génétiques et l'étude fonctionnelle nous ont permis d'associer 5 nouvelles mutations: P41S et M207V (PITX2), G277E (Cx 40) A253V (Cx 43) et P1034H (KCNH2) à la FA. Celles-ci semblent jouer un rôle clé dans la constitution du substrat arythmogène. Enfin, dans la dernière partie, nous avons exploré l'impact électrophysiologique d'un variant de KCNH2, R148W, trouvé tout d'abord chez un enfant décédé de mort subite pendant le sommeil, puis chez plusieurs membres de la famille, dont certains présentent un intervalle QT allongé. Ce variant, exprimé dans les ovocytes de Xénope et étudié en voltage-clamp, réduit le courant de 29% et pourrait alors prédisposer à la survenue de torsades de pointes et expliquer en partie l'allongement du QTc. Outre les nouveaux variants géniques découverts, ce travail est le premier à associer un gain de fonction du facteur de croissance PITX2c en relation avec la FA. Le remodelage histologique des Cx et les variants nucléotidiques touchant les gènes GJA1, GJA5, PITX2 et KCNH2 pourraient ainsi participer à l'étiologie de la FA et du QT long / Atrial fibrillation (AF) is the most common sustained arrhythmia in adults. It is associated with an increased risk of stroke, heart failure and mortality. A mechanism of atrial torsades has been described in patients with congenital long QT syndrome (LQTS). Despite the already existing body of literature, the mechanisms involved in the genesis and maintenance of these arrhythmias remain poorly understood and constitute an obstacle in diagnosis and management of these diseases. In the first part of this work, we discussed the histology of connexins (Cxs) and their distribution in two groups of patients (with and without FA), by confocal microscopy approach. We have described a network of fibroblasts and myocytes communicating across Cx 40 and 43 and the presence of myofibroblasts, of a strong fibrosis and of a remodeling of Cx 40 and 43 distribution in the tissue of AF patients. In addition, to identify new mutations involved in these arrhythmias, we studied a cohort of 60 patients with AF. Genetic investigations and functional study enabled us to associate five novel mutations with AF: M207V and P41S (PITX2), G277E (Cx 40) A253V (Cx 43) and P1034H (KCNH2). These mutations likely play a key role in the formation of the arrhythmogenic substrate. Finally, we explored the electrophysiological impact of a KCNH2 variant, R148W, initially found in a child who died suddenly during sleep and subsequently disclosed in several family members, some with a long QT interval. When expressed in Xenopus oocytes and studied in voltage-clamp, this variant reduces the current by 29%, which might predispose to torsades de pointes and partly explain the QTc prolongation. In addition to these newly discovered gene variants, this work is the first to report a gain-of-function mutation of the transcription factor PITX2c in AF. Histological remodeling of Cxs and the nucleotide variants affecting GJA1, GJA5, PITX2 and KCNH2 might thus participate in the etiology of AF and LQTS

Les canaux activés par l’hyperpolarisation et sensibles aux nucléotides cycliques (hy- perpolarization cyclic nucleotide-gated channel; HCN) ont un rôle dans la régulation du rythme cardiaque ainsi que dans la transmission des influx nerveux. De nombreuses pathologies sont causées par un disfonctionnement de ces canaux. A ce jour, Ivabradine représente la seule molécule utilisée comme médicament, mais malgré sa spécificité en- vers les canaux HCNs, elle n’est pas sélective entre les isoformes de la famille HCN. Dans le but d’identifier une molécule plus adéquate pour le traitement qu’Ivabradine, nous avons analysé l’interaction entre les canaux HCNs et 9 bloqueurs connus garce à l’arrimage moléculaire. Cette analyse nous a permis d’identifier les résidus nécessaires pour la liaison des ligands. On observe aussi qu’Ivabradine ne forme aucune liaison so- lide avec les canaux HCNs mais ne fait que bloquer le passage par sa présence tout comme ses dérivées Zatebradine et Cilobradine. Les ligands de plus petites tailles quant à eux, se logent dans une cavité hydrophobe et forme des liaisons stable avec les pro- téines. Nos résultats semblent suggérer que le blocage par Ivabradine est plus efficace, mais que les liaisons stables des petits ligands possèdent un potentiel plus grand vers une meilleure affinité. Par contre, les interactions observées suggèrent que la spécificité envers les isoformes proviendrait des cinétiques des canaux et des dépendances d’états des ligands plutôt que des interactions identifiées. Pour finir, l’arrimage des ligands sur la conformation fermé du canal HCN1 suggère qu’il existerait une conformation fermée- liée non connue puisqu’aucun ligand n’a pu accéder au pore. / HCN channels have a role in regulating heart rate as well as in the transmission of nerve impulses. Many pathologies are caused by a malfunction of these channels. To date, Ivabradine is the only molecule used as a drug, but despite its specificity for HCN chan- nels, it is not selective between the isoforms of the HCN family. In order to identify a molecule more suitable for the treatment than ivabradine, we analyzed the interaction between HCN family and 9 known blockers using docking. This analysis allowed us to identify the necessary residuals for ligand binding. It is also observed that ivabradine forms no solid bond with the HCN channels but only blocks the passage by its pres- ence, the same was observed for its derivatives Zatebradine and Cilobradine. Ligands of smaller size, for their part, are lodged in a hydrophobic cavity and form stable bonds with the proteins. Our results seem to suggest that blocking with Ivabradine is more effi- cient but that the stable bonds of small ligands have a greater potential for better affinity. However, the observed interactions suggest that the specificity towards isoforms would come from the kinetics of the channels and state dependencies of ligands rather than identified interactions. Finally, the binding of the ligands to the closed conformation of the HCN1 channel suggests that there would be a closed-bound conformation that is not known since no ligand has been able to access the pore.

Les canaux ioniques ASIC (Acid-Sensing Ion Channel), largement exprimés dans le système nerveux central et périphérique, sont activés par une acidification extracellulaire. Ils sont impliqués dans un nombre croissant de fonctions physiologiques ou pathologiques telles que la transmission synaptique, la plasticité synaptique, l'apprentissage, la mémoire, la peur, la dépression, l’épilepsie et la neuro-dégénérescence, ainsi que la nociception et la mécanosensibilité. Ils sont des cibles thérapeutiques d’intérêt dans le traitement de la douleur ou de troubles neurologiques. Les toxines peuvent modifier le fonctionnement des canaux ioniques et sont par conséquent utiles pour l’étude de leurs structures et de leurs fonctions biologiques. Des médicaments élaborés à partir de toxines issues de venins ont également permis le traitement de nombreuses pathologies. Mon travail de thèse comporte deux axes. D’une part, la mise en place de nouvelles stratégies de collectes de venins avec la mise au point d’un nouvel extracteur électronique. Et d’autre part, l’identification du site de liaison de la mambalgine sur les canaux ASIC1a, la description de son mécanisme d’action ainsi que la caractérisation des résidus clefs de cette toxine. En se basant sur une nouvelle approche pharmacologique tirant partie des mécanismes d’action des toxines et des petites molécules nous avons pu établir un modèle plus global du mécanisme de régulation des ASIC par les protons. Ce travail ouvre des perspectives pour le développement de formes optimisées de la mambalgine et apporte de nouvelles informations sur les mécanismes d’activation et d’inactivation des canaux ASIC / The Acid-Sensing Ion Channels (ASIC) are widely expressed in the central and peripheral nervous system and are activated by extracellular acidification. They are involved in increasing number of physiological or pathological functions such as synaptic transmission, synaptic plasticity, learning, memory, fear, depression, epilepsy and neurodegeneration, as well as nociception and mechanical sensitivity. They represent interesting therapeutic targets for the treatment of pain and neurological disorders. Several toxins are able to modify the gating of ion channels and are useful for studying their structures and biological functions. Moreover, drugs developed from toxins venoms have allowed the discovery of new treatments for many pathologies. My thesis work has two axes. First, the development of a new electronic extractor has allowed the implementation of new strategies to collect venoms. On the other hand, we were able to identify the binding site of the mambalgine toxin on ASIC1a, to describe its mechanism of action and to characterize the key residues of this toxin. Based on a new pharmacological approach using action mechanisms of toxins and small molecules, we were able to establish a global model of the pH-dependent gating of ASIC channels. This work opens some new perspectives for the development of optimized forms of mambalgine and provides new information on the gating of ASIC

Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse s’articulent autour de la synthèse de nouvelles architectures moléculaires tridimensionnelles et de l’évaluation de ces architectures en tant que canaux ioniques synthétiques capables de promouvoir le transport transmembranaire d’ions. La première partie concerne la mise au point d’une voie d’accès à ces édifices ayant comme plateforme centrale une brique naphtothiophène, aromatique ou partiellement hydrogénée, ainsi que l’étude prospective de la conversion de ces architectures en plateforme hélicoïdale. Les propriétés de ces édifices sont étudiées à l’état solide et par voie de calculs théoriques, permettant de mettre en avant des informations quant à la topologie globale adoptée ainsi que la compréhension de certaines réactivités observées. Une seconde partie est dédiée à la fonctionnalisation de ces édifices en molécules présentant des propriétés amphiphiles puis à l’étude de la capacité de ces dernières à s’insérer dans une bicouche lipidiques modèle afin de promouvoir le transport d’ions à travers la membrane via la formation de canaux ioniques dits synthétiques. En outre, des études alliant des analyses de spectrométrie de masse et des calculs théoriques sont présentés afin de comprendre les interactions intervenant dans le processus de transport d’ions à travers la membrane lipidique. / The work presented in this manuscript is dealing with the synthesis of new three-dimensional molecular architectures and their evaluation as synthetic ion channels capable of promoting ion transmembrane transport. The first part aims at developing a straightforward approach to the synthesis of novel architectures based on a naphthothiophene platform, aromatic or partially hydrogenated, as well as the development of a strategy the convert 9-arylnaphthothiophene architectures into helical platforms. The properties of these molecules were studied in the solid state and were completed by theoretical calculations to highlight global topologies adopted. Theoretical calculations allowed us to understanding some reactivities observed. A second part is dedicated firstly to the functionalisation of these molecular architectures into amphiphilic molecules and secondly to study their abilities to insert themselves into a model bilayer lipid membrane by forming channels. Besides, in order to gain a better understanding of the interactions in play in the process, mass spectrometry analysis combined to theoretical calculations were set up.

Les canaux de potassium voltage-dépendant (Kv) sont des tétramères séparés en 12 familles. Chaque sous-unité est composée de six segments transmembranaires (S1-S6). Les quatre premiers (S1-S4) forment le senseur de voltage dont le rôle est de détecter des variations en potentiel membranaire grâce à des acides aminés chargés. Ces acides aminés vont bouger et ce mouvement va être transmis au second domaine, celui du pore (S5-S6). Les domaines du pore des quatre sous-unités vont se combiner pour créer le pore. Ces sous-unités peuvent former des canaux homomériques où chaque sous-unité est identique ou des canaux hétéromériques avec des membres de la même famille. Kv6.4 (KCNG4) est un membre de la famille de sous-unité silencieuse Kv6. Les familles de sous-unités silencieuses incluent également Kv5, Kv8 et Kv9. Ils ne peuvent pas former d’homomères. À la place, il doit former des hétéromères avec Kv2. Les canaux Kv2.1/Kv6.4 ont des propriétés différentes, lorsque comparées aux homomères de Kv2.1, particulièrement avec un décalage de l’inactivation vers les négatifs. Avec la technique du « cut-open voltage clamp fluorometry » (COVCF), nous avons pu déterminer que l’absence d’une charge positive à la position Kv6.4-Y345 est responsable pour une partie du décalage tout en étant capable de réduire ce décalage avec la mutation Kv6.4-Y345R. Nous avons également pu produire l’effet inverse dans Kv2.1 avec Kv2.1-R306Y. Également, nous avons déterminé que la mutation Kv6.4-L360P trouvée chez des patients souffrant de migraines mène à cette pathologie à cause d’un problème de trafic où les sous-unités mutées ne peuvent pas atteindre la surface et produire des canaux fonctionnels. Ce problème est causé par un bris dans l’hélice alpha du segment S4-S5. Uniquement des homomères de Kv2.1 se rendent à la surface ce qui réduit l’excitabilité membranaire. Nous proposons que lorsqu’exprimée dans le ganglion trigéminal, cette mutation mène à des migraines. / Voltage-gated potassium channels (Kv) are tetramers split into 12 families. Each subunit is composed of six transmembrane helices (S1-S6). The first four of those (S1-S4) form the voltage sensor domain whose role it is to detect variations in the membrane potential through charged amino acids. The movement of those amino acids will be transmitted to the second domain, the pore domain (S5-S6). The pore domain of all four subunits will combine to form the ion conducting pore. These subunits can form homomers where all four subunits are identical or heteromers with members of the same family. Kv6.4 (KCNG4) is a member of the silent subunit family Kv6, which also includes Kv5, Kv8 and Kv9. They cannot form functioning homomers. Instead, they form heteromers with Kv2. Kv2.1/Kv6.4 channels have different properties when compared to Kv2.1 homomers, particularly a negative shift of the voltage dependence of inactivation. With the cut-open voltage clamp fluorometry (COVC) technique, we were able to determine that the absence of a gating charge at position Kv6.4-Y345 is responsible for part of this shift. We were able to recover part of this shift with the mutation Kv6.4-Y345R. We were also able to produce the inverse effect in Kv2.1 with the mutation Kv2.1-R306Y. Also, we determined that the mutation Kv6.4-L360P. which is found in patients suffering from migraines, leads to this condition because of a trafficking defect caused by the mutation stopping the subunits from reaching the membrane and making functional channels. The defect is caused by a kink in the alpha helix of the S4-S5 linker. Only Kv2.1 homomers reach the membrane which reduces membrane excitability. We propose that when expressed in the trigeminal ganglion, this mutation leads to migraines because of this trafficking defect.