Le récepteur de la ryanodine de type 1 (RyR1) est un canal de libération du calcium important dans les muscles squelettiques, essentiel à la contraction musculaire. Il assure la libération du calcium du réticulum sarcoplasmique, un organite de stockage du calcium dans les cellules musculaires, un processus vital pour la fonction musculaire.
Les mutations du gène RyR1 peuvent affecter la fonction du canal de manières extrêmement contrastées, conduisant à des maladies musculaires graves telles que l’hyperthermie maligne (MH) et la maladie du noyau central (CCD). L’MH est une maladie héréditaire qui provoque une forte fièvre et des contractures musculaires en réponse aux anesthésiques par inhalation chez les patients porteurs de variantes de RyR1 à gain de fonction.
La CCD est l’une des myopathies héréditaires qui entraîne une faiblesse musculaire et une myopathie en raison de la perte de fonction des variants du gène RyR1. Ces effets soulignent le rôle essentiel du gène RyR1 et le fonctionnement optimal des canaux calciques pour la santé musculaire.
Bien que les recherches récentes se soient concentrées sur la grande région cytoplasmique de RyR1, où se trouvent de nombreuses mutations associées à la maladie, le rôle spécifique du cinquième segment transmembranaire (S5) dans la régulation des canaux et la pathogenèse des maladies musculaires n’était pas bien compris. Heureusement, dans une nouvelle étude publiée le 18 septembre 2024, Biologie des communications Des chercheurs japonais ont comblé cette lacune dans leurs connaissances en étudiant la manière dont les mutations dans le segment S5 du RyR1 contribuent à la MH et à la CCD.
L’équipe de recherche composée du professeur associé Takashi Murayama, du professeur associé Nagomi Kurebayashi de l’université Juntendo et du professeur associé Haruo Ogawa avec l’étudiant diplômé Yuya Otori de l’université de Kyoto, a entrepris de comprendre comment les mutations S5 conduisent à des troubles musculaires.
« Le segment S5 est essentiel à la formation des pores dans le canal RyR1. Cependant, nous avons trouvé de nombreuses mutations associées à la maladie dans le segment S5 rapportées dans la littérature, ce qui nous a motivés à étudier le rôle du segment S5 dans la régulation du canal RyR1 », explique le professeur associé Takashi Murayama.
Les chercheurs ont utilisé des cellules HEK293 (une lignée cellulaire embryonnaire rénale humaine couramment utilisée) conçues pour exprimer des protéines RyR1 présentant des mutations spécifiques. Ils ont mesuré la libération de calcium induite par la caféine pour évaluer les effets des mutations sur la dynamique de libération du calcium.
De plus, ils ont surveillé les niveaux de calcium au repos du cytoplasme et du réticulum endoplasmique (RE) en utilisant respectivement Fluo-4 AM (indicateur de calcium vert fluorescent) et R-CEPIA1er (un indicateur de calcium génétiquement codé).3H) Des tests de liaison à la ryanodine ont été réalisés pour évaluer l’affinité de liaison et l’activité des canaux RyR1. De plus, la plateforme de libération de calcium induite par dépolarisation (DICR) a été utilisée pour évaluer la libération de calcium dans le canal RyR1.
L’étude s’est concentrée sur les mutations dans les régions S5 et S5-S6 de RyR1, identifiant trois mutations liées à MH et huit associées à CCD. Pour les mutants MH, ils ont observé une sensibilité accrue à la caféine, des niveaux élevés de calcium cytoplasmique au repos et des niveaux réduits de calcium dans le RE. La liaison à la ryanodine et les tests DICR ont confirmé une activité accrue du canal. En revanche, les mutants CCD présentaient un phénotype de perte de fonction, marqué par une sensibilité réduite à la caféine, une libération minimale de calcium, une liaison à la ryanodine supprimée et une DICR réduite.
Notamment, certains mutants CCD n’ont montré aucune activité de canal détectable malgré une expression confirmée, ce qui indique une fonction de canal gravement altérée. La structure du canal RyR1 et les mutations mentionnées peuvent être visualisées dans une vidéo créée par les auteurs.
Les résultats ont ensuite été interprétés en fonction des structures du gène RyR1. Les chercheurs ont identifié plusieurs interactions potentielles entre les résidus responsables des mutations associées à la maladie et les autres segments transmembranaires. L’importance de ces interactions a été validée en mutant les partenaires d’interaction.
Le professeur associé Haruo Ogawa déclare : « Nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation du RyR1, dans lequel le segment S5 joue un double rôle dans la régulation des canaux, et nous avons élucidé les mécanismes moléculaires des altérations des canaux par des mutations associées à la maladie. »
Cette étude clarifie la manière dont les mutations du gène S5 affectent la fonction du canal, améliorant ainsi la compréhension de la signalisation calcique dans la physiologie musculaire. Expliquant les implications potentielles de leurs recherches actuelles, les professeurs associés Murayama et Ogawa déclarent : « Les résultats de nos recherches apportent de nouvelles perspectives pour le développement de nouveaux médicaments destinés à soigner les maladies musculaires causées par les mutations du gène RyR1. »
Fourni par le Centre de promotion de la recherche de l’Université Juntendo
