Diversité des canaux calciques

Canaux activités par le potentiel (VOCC) à haut seul et bas seul• Canaux récepteurs d’agonistes (ROC) : Récepteur au glutamate, acétylcholine et sérotonine• Canaux sensibles au relâchement du CA++ des stockes intra = Store-Operated Channels (SOC)• Canaux des stocks calciques : Récepteur à l’IP3 / Récepteur à la Ryanodine du RE

Ces canaux et ces pompes vont intervenir dans l’homéostasie calcique

Diversité des canaux calciques et homéostasie

Les pompes : Serca : au niveau de réticulum sarcoplasmique, elle pompe le calcium IC vers le RSPMCA : expulse le calcium de la cellule (vers le milieu EC)

L’échangeur Na/CaLa pompe Na/K : sans la pompe Na/K tous ça ne fonctionne pas.

Structure moléculaire

Le canal lui même est formé par la SU alpha 1, au niveau de cette SU on a le pore, au niveau de ce port on aussi le filtre sélectif ionique.Cette SU alpha est constitué de 4 domaines avec 6 segments transmembranaires. On a les segments S5 et S6, qui forme le pore du canal, le segment S4 chargé positivement qui est le senseur de potentiel et au niveau des hélices on a des sites de liaison aux drogues . (3S5, 3S6, 4S6) fixation des dihydropiridine)

A cette SU alpha sont associé des SU auxiliaire, ce sont alpha 2 qui est extra-celullaire, cette SU alpha 2 est reliée à

delta qui est intra-membranaire, et ces 2 SU sont reliés par des ponts dissulfures. On note aussi la présence du SU gamma qui est Trans-membranaire et une SU béta qui elle est cytosolique. Ces SU vont réguler l’expression et les caractéristiques biophysiques de alpha 1.Par exemple si béta est associé alpha, cela augmente l’amplitude du courant.

Les canaux calciques à haut seuil : Ex : canaux de type L (Long Lasting)• Ils sont activés par de fortes dépolarisations : > 30mV• Leur conductance unitaire est de l’ordre de 20 à 25 ps• Perméabilité : Ba++ > Ca++ (Baryum)• Leur inactivation est lente• Ils sont impliqués dans le couplage excitation / contraction des muscles cardiaques, squelettiques et lisses.

Les canaux calciques à bas seuilEx : Canaux de type T (transcient = Transitoire)• Ils sont activé à un potentiel de membrane proche de celui du repos : > 70mV

Le canal Calcique

• Leur conductance unitaire est de l’ordre de 8pS• Leur inactivation est rapide• Ils sont présent dans les cellules cardiaques ayant une activité autorythmique (cellule sinusales), mais absent dans les

cellules atriales et ventriculaires : ils sont potentiellement promoteur de l’influx pacemaker, ils joueraient un rôle dans les genèse du PA des cellules ayant peu de canaux sodiques

Activités unitaires des Canaux Ca++

On fait une dépolarisation de - 100 à -20mv et on enregistre les canaux.On note une inflexion dut à l’entrée, puis on remarque une fermeture, et si fait la sommation unitaire de n fois cette expérience on va obtenir un courant calcique transitoire.Si on enregistre les canaux unitaire (indicé petit i) (courant macro : grand I).

Lorsqu’on fait des dépolarisation de -40 à +20 on enregistre des ouvertures et des fermetures successive, avec un tracé particulier, et quand on somme on obtient un courant d’activation rapide mais d’inactivation relativement lent.

Pour différentier ces canaux calcique on peut utiliser des bloqueurs, soit on va jouer sur les propriétés d’activation et d’inactivation des canaux. Quand on fait un enregistrement des potentiels des canaux, on enregistre une activité global des 2 courants, en jouant sur le potentiel de maintient de la cellule

Caractéristiques électro-physiologiques des canaux Ca++

Une fois qu’on a enregistrer Ical, on soustrait au courant global et on obtient ICat.

Avec ces potentiels on peut tracer la courbe, courant potentiel

Relation courant-potentiel

Les canaux T et L coexistent dans certaines cellules, et ce que l’on obtient c’est une courbe globale (en carré).Le décours de la courbe provient de la relation courant potentiel de chaque type de courant calcique.

Courbe d’activation et d’activation de Ical et Icat

En rouge, c’est les courbes d’inactivationEn bleu l’activation

Pour mesurer le courant global, on se place à -100mv et on fait une dépolarisation jusqu’à -20mv.L'inactivation du courant nous donne la disponibilité des canaux ce qui signifie qu’à un potentiel de -80mv que ça soit Icat ou Ical ils sont quasiment tous disponible.

On effectue ensuite une dépolarisation à -20 - 10, on on remarque que les canaux sont activable et on va pouvoir enregistrer les courants.Pour enregistrer Ical on se place à -50mV, car à ce stade, on note que la courbe d’inactivation est quasiment à 0, donc tous les canaux sont pratiquement activé (donc presque plus disponible)à et à ce même potentiel tous les canaux Ican sont activables.En fonction de la cinétique de l'activation net de l’inactivation plus rapidement, que ont se place à un potentiel de -50 mV, en fait les canaux Icat sont inactivé alors que les canaux Ical sont tous disponible ce qui permet de faire la différence entre le potentiel global et le potentiel à - 50mV.

Pharmacologie

Les canaux Ical sont sensibles aux Dihydropyridine (Nifédipine), Phénylalkylamines (Vépamil), Benzothiazépine (Ditiazem)Les canaux icat sont sonsibles à : l’amiloride, un peu au diltiazem et au VérapamilIls sont bloqués par : Le nickel, le cadmium et le magnésium

Ces canaux calciques vont être la siblede thérapies notamment dans le traitement des maladies cardiovasculaire.

Traitements des pathologies cardiovasculaires

• Bloqueur des canaux calcique pour traités l’hypertension, les troubles du rythme cardiaque et l’angine de poitrine• Dihydropyridines, phénylalkylamine, Benzothiazépine : Bloqueurs sélectif Ical• Mibéfradil : molécule de synthèse pour le traitement de l’hypertension artérielle et l’angine de poitrine : bloqueur

sélectif Icat

Courant ionique particulier : If (Funnt current)

Dans les cellules à activité «pacemaker» (ex : cellule sinusales; de purkinje ...)• Perméabilité : PNa+ / Pk+ = 0,35 en faveur de K+• Activité par hyperpolarisation de -50 à -120mV• Potentiel d’inversion : -10 à - 130mV

Ce canal s’active par une hyperpolarisation contrairement aux autres qui s’activent par hyperpolarisation.Ce courant intervient dans l’acticité autorythmique, dans le PA, quand il y’a repolarisation de la cellule par les canaux calciques, le fait de cette polarisation, cela va entrainer une repolarisation (prépotentiel). Ces canaux vont laisser les ions sodium et potassium (cationique).

Ce qui nous donne au niveau du tracé :

Tracés de courant et relation I-V

On fait des hyperpolarisation et on obtient ces courbes, on voit que plus on hyperpolarise plus l’amplitude du courant est importante, et donc plues les charges positives sont importantes.Lorsqu’on trace la courbe de relation courant potentiel, on remarque un potentiel d’inversion à -25mV.

Lorsque l’on a un canal qui ne laisse passer que du potassium, cela tenddrais vers le potentiel de repos du potassium (-80), c’est c’était un canal qui ne laisser passer que du sodium ça serrait au alentour de (+50), et

là c’est un canal qui laisse passer les 2, c’est donc un intermédiaire.

Structure moléculaire de IF

S4 sensible au potentiel (charge + réparties différemment)Régulé directement par l’AMPc.La boucle P forme le canal, le segment S4 est toujours senseur de potentiel, la position des charges positives est répartit différemment vue que c’est un canal de l’hyperpolarisation.Les SU alpha vont s’organiser sous forme de tétramère et vont être

porté par des gènes différents, et une autre particularité de ce canal c’est qu’il a un site de fixation à l’AMPc (régulation direct du canal).Au niveau du pore on a donc 2 site de forte affinité pour le sodium et le potassium.

Régulation de If

Ces canaux sont régulée par : • Noradrénaline et acétylcholine dans le SNA • Peptide vasoactif intestinal et Neuropeptide Y dans le coeur ...• Ces neurotransmetteurs déplacent la courbe d’activation sans changer la conductance globale de if• Adrénaline et acétylcholine agissent via le taux d’AMPc intra-cellulaire (modulation de l’adénylate cyclase

membranaire)• L’AMPc agit directement sur la partie C-term intra-cellulaire du canan sans besoin de phosphorylation• Une phosphorylation par PKA reste possible

Canaux ioniques et pathologies