Balance phosphorylation / O-GlcNAc dans l'insuffisance cardiaque: Rôles physiopathologiques et intérêt en tant que biomarqueurs – PHOGIHF

L’insuffisance cardiaque (IC), en particulier secondaire à l’infarctus du myocarde (IdM), continue à poser un grand problème de santé publique. Sa prise en charge nécessite à la fois de mieux connaître ses mécanismes moléculaires et de développer des biomarqueurs pertinents et prédictifs de son évolution. Dans ce double objectif mécanistique et diagnostique, nous avons initié des études de protéomique différentielle visant à analyser, dans un modèle animal d’IC post IdM chez le rat, les changements protéiques, mais surtout les modifications post-traductionnelles (MPT) de certaines protéines contractiles cardiaques, et de corréler ces changements à la sévérité de la dysfonction et du remodelage ventriculaires gauches (VG).
En parallèle des études protéiques qui nous ont permis d’identifier 27 protéines différentiellement exprimées, nous avons abordé les MPT via la phosphorylation et la O-GlcNAcylation, deux processus dynamiques, réversibles et souvent mutuellement exclusifs, qui sont impliquées dans de nombreuses fonctions cellulaires. Nous avons comparé le phosphoprotéome du VG d’animaux IC et témoins (2 mois) par électrophorèse bi-dimensionnelle en visualisant les protéines phosphorylées par la technique ProQ®Diamond. Parmi les 29 phosphoprotéines différentes identifiées, nous avons choisi de nous concentrer sur les protéines constituant les myofilaments : la troponine T (TnT), la chaine alpha-1 de la tropomyosine (TMa1), la chaîne légère 3 de la myosine (MLC-3), la chaîne légère régulatrice 2 de la myosine (MLC-2), la desmine et la gamma–actine, et les protéines chaperonnes : alphaB-crystalline et Hsp70. Pour chacune de ces protéines, la modulation de phosphorylation a été validé avec des anticorps spécifiques des protéines ainsi que les acides aminés impliqués dans cette modulation de phosphorylation. Cette analyse a été approfondie avec la TnT pour lequel la diminution de phosphorylation sur la serine208 observée dans le modèle pré-clinique a été confirmée chez des patients post IdM, et pour lequel nous avons récemment déposé un brevet, de par son grand intérêt diagnostique.
A partir de ces résultats prometteurs, nous nous proposons maintenant d’étudier le rôle de ces processus de phosphorylation et O-GlcNAcylation dans les défauts de contractilité cardiaque dans l’IC. Plusieurs modèles expérimentaux seront utilisés : modèle d’IdM par ligature de la coronaire gauche et modèle de surcharge de pression (sténose aortique), chez le rat et la souris , ainsi que la technique de cœur perfusé isolé (Langerdorf) dans le but de corréler le MPT des protéines sélectionnées, ou leur modulation, aux changements de contractilité cardiaque. Pour chacune des protéines, nous déterminerons si elles contiennent des résidus O-GlcNAc et dans le cas d’une implication d’une Thr ou Ser, s’il existe une balance phosphorylation/O-GlcNAcylation. Nous caractériserons les enzymes impliquées dans ces modifications de phosphorylation (kinases et phosphatases) et de O-GlcNAcylation (O-GlcNAc transferase et O-GlcNAcase). L’utilisation d’inhibiteurs ou activateurs de ces enzymes, ou de souris génétiquement modifiées, nous permettra de déterminer leur implication dans la contractilité et le remodelages cardiaques. Enfin, pour ce qui concerne spécifiquement la troponine T, notre production d’anticorps spécifiques de la forme phosphorylée de cette protéine nous permettra de corréler le niveau de cette forme phosphorylée au niveau d’IC, par des marquages tissulaires et cellulaires. Cela nous permettra d’étudier le rôle de l’état de phosphorylation dans l’interaction avec les autres protéines du myofilament.
La force du projet réside dans l’interaction entre deux partenaires complémentaires amenant chacun leur expertise au projet : modèles expérimentaux chez l’animal d’insuffisance cardiaque et analyse protéomique différentielle Le précédent projet financé entre les deux mêmes partenaires a été fructueux avec plusieurs publications et dépôt d’un brevet.