ECOLE DOCTORALE VIE-AGRO-SANTE présentée par Dynamical behaviour of the human red blood cell ionic channels
Etude du comportement dynamique des canaux ioniques de la membrane du globule rouge humain
Résumé
Erythrocytes are one of the most frequently cellular models used so far to decipher the physiology of membrane transport. However, if pumps, antiporters and cotransporters are now well defined, the molecular identity and the physiological role of the conductive pathways present in the membrane of blood cell (RBC) is still elusive albeit the growing evidences of their role in physiological and pathological conditions. The present work, using the patch clamp technique and biophysical studies, show that:
1) The changes in osmotic fragility observed after Gardos channel dependent dehydration is mainly not due to rehydration of the cell via membrane transporters but rather due to change in membrane properties elicited by the Ca2+ loading and must reflect a specific calcium-induced lytic vulnerability of the membrane causing rupture before the cells attain their maximal spherical volumes.
2) The Gardos channel can be transiently activated when seal formation induces membrane deformation. This phenomenon can result only from activation of a permeability pathway with a finite Ca2+ conductance. This transient activity generates secondary transient anionic channel activity that has been studied further.
3) The diversity of anionic channel activities recorded in normal human RBCs, as well as in P. falciparum-infected RBCs, corresponds to different kinetic modalities of a unique type of maxi anion channel with multiple conductance levels, gating properties and pharmacology.
Finally, the present work contributes to the understanding of the role of ion channels in RBCs and opens questions on the contribution of ion channel in the rheological properties of RBCs.
Les érythrocytes sont un des modèles pour l’étude des voies de transport membranaire. Si les pompes, les antiports et les cotransports sont bien définies, l’identité moléculaire et le rôle physiologique des voies de conductances du globule rouge restent méconnus. Le présent travail réalisé à l’aide des techniques de patch-clamp montre que :
1) Les changements de fragilité osmotique observés lors d’une déhydratation des cellules après stimulation du canal Gardos, ne sont pas dus à une réhydration des cellules via l’activation de transporteurs, mais à des changements de propriétés de la membrane liées à l’augmentation du [Ca2+]i. Elle reflète une vulnérabilité spécifique de la membrane au Ca2+, induisant la rupture de la membrane avant que la cellule n’ait atteint son volume critique.
2) Le canal Gardos peut-être activé transitoirement lors d’épisode de déformation de la membrane. Ce phénomène ne peut-être que le résultat de l’activation d’une voie de perméabilité au Ca2+ ayant une conductance déterminée.
3) L’activité transitoire du canal Gardos active secondairement une voie de conductance anionique. La diversité des canaux anioniques précédemment décrites dans la membrane des érythrocytes humains correspond à l’activité d’un unique canal anionique de type maxi-chlorure ayant des modalités d’activation et de fonctionnement (état d’ouverture multiple, cinétique, pharmacologie…) différentes en fonction des conditions expérimentales.
Ce travail contribue à une meilleure compréhension des canaux ioniques présents dans la membrane du globule rouge et permet d’envisager la participation de ces canaux dans la régulation des propriétés rhéologiques des globules rouges.
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