Colloque

L'activité et la localisation de l'échangeur à sodium et à hydrogène dépendent de la présence d'ATP chez le rat

Pascal Lamarre

Kevin Petrecca

Alvin Shrier

John Orlowski

Membre a labase

Pascal Lamarre

Résumé du colloque

L'échangeur à sodium et à hydrogène (NHE) dans la membrane cellulaire joue un rôle dans la régulation du pH intracellulaire et du volume cellulaire. L'activité de cette protéine provient de la distribution relative de sodium et d'hydrogène. Tout particulièrement, cette activité n'implique aucune consommation directe d'énergie métabolique (i.e. ATP). Néanmoins, dans plusieurs types de cellules, la présence d'ATP semble être nécessaire pour assurer un transport optimal. Ce phénomène est particulièrement pertinent lorsque le cœur souffre d'ischémie. À ce moment, le cœur fonctionne incorrectement car le pH intracellulaire (pHi) diminue, la quantité d'ATP cellulaire diminue et un déséquilibre ionique est créé. Nous avons étudié ce phénomène en utilisant des cœurs de rats perfusés par flux rétrograde et des cultures cellulaires. Nous avons examiné la dépendance de NHE-1, l'isoforme prédominant dans le cœur, à l'ATP. Dans ces deux modèles expérimentaux, nous avons premièrement épuisé l'ATP cellulaire en utilisant de l'antimycin-A, un inhibiteur de mitochondrie et du 2-deoxy glucose, une forme de glucose non-hydrolysable. Nous avons ensuite examiné la localisation de NHE-1 par histochimie, et nous avons mesuré son activité dans les cellules en culture. Nous avons aussi tenté de localiser NHE-1 dans des cœurs en ischémie créés par écoulement rétrograde réduit. Dans nos deux modèles d'ischémie cardiaque, nos résultats suggèrent qu'il y a une redistribution de NHE-1, de la proximité des disques intercalés et des tubes transverses où NHE-1 se trouve normalement, vers la membrane sarcoplasmique. Cette transition augmente avec le temps et semble spécifique à NHE-1 puisque aucune autre des protéines examinées du disque intercalé n'a été affectée de façon significative. Par ailleurs dans nos cultures cellulaires, où NHE-1 est normalement localisé avec la protéine Connexin-43 aux contacts intercellulaires, l'épuisement de l'ATP cause une redistribution semblable à travers la membrane cellulaire et fait diminuer significativement l'activité de NHE-1. Ces changements semblent être associés à une perturbation du squelette cellulaire car celui-ci se dégrade en ischémie et pourrait précipiter les changements chez NHE-1. Cependant, bien que la cytochalasin-D détruise le squelette cellulaire et cause la redistribution de NHE-1, elle n'a eu aucun effet sur l'activité de l'échangeur. L'observation démontrant que l'activité de NHE-1 diminue lorsque la concentration d'ATP cellulaire est réduite n'est donc pas reliée au fait que cette protéine interagisse avec le squelette cellulaire. Ces résultats suggèrent donc que l'ATP est nécessaire pour maintenir la localisation et l'activité normale de NHE-1. Durant l'ischémie cardiaque, la redistribution de NHE-1 pourrait modifier la capacité qu'a le tissu cardiaque à maintenir un pH physiologique près des disques intercalés. Ceci pourrait modifier la conductance de connexin-43, une protéine très sensible au pH intracellulaire, et pourrait donc contribuer aux perturbations électriques et mécaniques observées durant l'ischémie cardiaque.