L'unité de recherche EA4612 de l'Université Claude Bernard Lyon 1 s'intéresse à la physiopathologie des troubles du rythme cardiaque, en particulier d'origine héréditaire. Nous avons étudié des mutations de gène de canaux ioniques découvertes chez des patients hétérozygotes atteints d'un syndrome du QT long ou de bradycardie sinusale et de fibrillation atriale. La mutation R148W du gène hERG diminue le courant maximal de 29%. Dans un modèle mathématique, ceci allonge la durée du potentiel d'action ventriculaire, ce qui pourrait rendre compte du phénotype QT long des porteurs. La mutation F627L du gène hERG se situe au centre du motif de sélectivité ionique (GFG) de la protéine hERG. Elle cause une perte de la sélectivité ionique du courant, de la propriété d'inactivation et de la sensibilité aux bloqueurs spécifiques. Ainsi, la présence du groupement aromatique de la chaîne latérale semble essentielle au maintien des propriétés du canal. La mutation Q1476R du gène SCN5A provoque un gain de fonction du courant sodique persistant. Dans un modèle de cellule cardiaque ventriculaire humaine, nous montrons une surcharge sodique intracellulaire pouvant protéger de l'allongement de la durée du potentiel d'action ventriculaire. La mutation D600E du gène HCN4 accélère la désactivation, ce qui pourrait causer une bradycardie. Par ailleurs, la mutation abolit la réponse à la suppression de l'adénosine monophosphate cyclique (AMPc) intracellulaire. La mutation V501M du gène HCN4 cause une perte totale de courant à l'état homozygote. A l'état hétérozygote, l'amplitude moyenne du courant est inchangée par rapport au WT. Cependant, un décalage négatif de la courbe d'activation rendrait compte de la bradycardie des patients porteurs / The EA4612 unit of the University Lyon 1 focuses on the pathophysiology of heart rhythm disorders, especially hereditary. We studied ion channel gene mutations discovered in heterozygote patients with long QT syndrome or sinus bradycardia and atrial fibrillation.The R148W mutation of the hERG gene decreases the maximum current by 29%. In a mathematical model, this lengthens the duration of the ventricular action potential, which could account for long QT phenotype of the patients. The F627L mutation of the hERG gene is in the center of the ion selectivity filter (GFG) of the hERG protein. It causes a loss of the ionic selectivity of the current, the inactivating property and sensitivity to specific blockers. Thus, the presence of this aromatic group of the side chain seems to be essential to the maintenance of the channel properties. The mutation Q1476R in the SCN5A gene causes a gain-of-function of the persistent sodium current. In a model of human ventricular heart cells, we show an intracellular sodium overload that can protect against the lengthening of the duration of the ventricular action potential. The D600E mutation of the HCN4 gene accelerates deactivation, which could cause bradycardia. Moreover, the mutation abolishes the response to the suppression of intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP). The V501M mutation of the HCN4 gene causes a total loss of current in the homozygous state. In the heterozygous state, the average amplitude of the current is unchanged from the WT. However, a negative shift of the activation curve would account for bradycardia in patients

Le Syndrome de l’X Fragile (SXF) est la forme héréditaire de retard mental la plus fréquente et la cause la mieux caractérisée de troubles du spectre autistique (TSA). Elle est causée par une mutation causant l’inactivation du gène Fmr1 (codant pour la protéine FMRP). La sensibilité accrue aux stimuli sensoriels est une caractéristique importante du SXF et des TSA, mais les mécanismes sous-jacents sont encore mal compris. Nous avons constaté que la suppression du gène Fmr1 entrainait une hyperexcitabilité sensorielle dans le modèle murin du SXF. Les souris Fmr1KO nécessitaient significativement moins d'informations tactiles pour l'exploration haptique, et les représentations évoquées par les informations tactiles provenant des vibrisses dans le cortex somatosensoriel primaire (S1) se propageaient à une vitesse plus élevée chez les souris Fmr1KO par rapport aux souris témoins sauvages.Au niveau cellulaire, il a été montré que les ARNm de plusieurs sous-unités de canaux ioniques (par exemple HCN1, KCNMA1) jouant un rôle clé dans le traitement de l'information dendritique / neuronale étaient des cibles de la protéine FMRP (Liao et al, 2008; Darnell et al, 2011). Sur la base de ces observations, nous avons étudié les canalopathies comme une caractéristique importante du SXF. Nous avons testé de possibles dysfonctionnement des canaux ioniques, et leurs conséquences sur le traitement de l'information dendritique dans les neurones pyramidaux du néocortex de la couche 5 chez les souris Fmr1KO, en utilisant une combinaison d’approches électrophysiologiques et d’imagerie calcique bi-photonique. Nos résultats ont montré que les dendrites des neurones pyramidaux du S1 étaient hyperexcitables, facilitant ainsi le couplage des entrées d’information synaptique à la génération de potentiel d'action en sortie dans les neurones. Cette altération était, au moins en partie, attribuable à un dysfonctionnement des canaux Ih et BKCa et a été partiellement restaurée par l'activation pharmacologique des canaux BKCa. Ces résultats plaident en faveur d'un rôle nouveau et crucial des canalopathies dans l'expression de l'hyperexcitabilité sensorielle dans le SXF. / Fragile X Syndrome (FXS) is the most common form of inherited mental retardation syndrome and most well characterized cause of Autism Spectrum Disorders (ASD), and it is caused by a silencing mutation of the gene Fmr1 (encoding the protein FMRP). Increased sensitivity to sensory stimuli is a prominent feature of FXS and ASD, but its underlying mechanisms are poorly understood. We found that deletion of the Fmr1 gene results in somatosensory hyper-excitability in a mouse model for FXS. Fmr1 knockout (Fmr1KO) mice required significantly less tactile information for haptic exploration, and touch-evoked whisker representations in the primary somatosensory cortex (S1) spread with increased velocity in Fmr1KO mice compared to wild-type control. At the cellular level, it has been shown that the mRNAs of several ion channel subunits (e.g. HCN1, KCNMA1) playing key roles in dendritic/neuronal information processing are regulated by FMRP (Liao et al., 2008; Darnell et al., 2011). Based on these observations, we investigated channelopathies as a prominent feature of FXS. We probed ion channel dysfunction, and its consequence for dendritic information processing in neocortical pyramidal neurons of layer 5 in Fmr1KO mice, using a combination of electrophysiological and 2-photon calcium imaging approaches. Our results showed that dendrites of S1 pyramidal neurons were hyper-excitable, facilitating the coupling of synaptic input to the generation of action potential output in these neurons. This defect was, at least in part, attributable to a dysfunction of Ih channels and BKCa channels and was partially rescued by pharmacological activation of BKCa channels. These findings argue for a novel and critical role for channelopathies in the expression of sensory hyper-excitability in FXS.