Note publique d'information : Avec plus de 3,5 millions de nouveaux cas diagnostiqués chaque année, l’insuffisance
cardiaque (IC) touche actuellement plus de 15 millions d’européens et représente ainsi
la première cause de mortalité cardiovasculaire en Europe. Malgré les avancées de
la recherche cardiovasculaire, l’IC reste une maladie grave et de mauvais pronostic.
En effet, plus de 50% des patients meurent dans les 5 années suivant le diagnostic.
La compréhension des mécanismes physiopathologiques sous-jacents, encore largement
inconnus, permettrait de développer des thérapeutiques visant à soigner les causes
de l’IC plutôt que les conséquences et ainsi d’améliorer la prise en charge des patients.
La contribution majeure des modifications post-traductionnelles (MPTs) dans la régulation
de l’expression génique, de l’activité enzymatique ainsi que dans la régulation fonctionnelle
des protéines font des MPTs les intégrateurs de l'adaptation dynamique du phénotype.
C’est pourquoi l’équipe a réalisé des analyses phosphoprotéomiques dans un modèle
expérimental d’IC chez le rat à 2 mois post-infarctus du myocarde (IDM). Ces analyses
ont permis de mettre en évidence d’une augmentation du niveau de phosphorylation en
sérine de la Desmine dans les ventricules gauches (VG) de rats IC par rapport aux
témoins.Notre étude vise à identifier d’une part les kinases impliquées dans la phosphorylation
de la Desmine et d’autre part à déterminer l’impact de l’augmentation de la forme
phosphorylée de la Desmine sur son devenir dans le modèle in vivo.Par analyse bioinformatique,
nous avons sélectionné les kinases potentiellement impliquées dans la phosphorylation
de la Desmine. L’étude de la régulation de ces kinases dans le modèle d’IC chez le
rat a permis de mettre en évidence la présence d’une plus grande quantité d’unités
actives de PKC zeta et de GSK3 beta dans les VG de rats IC à 2 mois post-IDM. In vitro,
l’inhibition de PKC zeta entraîne à la fois une diminution de l’activité GSK3 beta
ainsi qu’une modulation du profil de phosphorylation de la Desmine. L’ensemble de
ces données suggère l’implication de PKC zeta et de GSK3 beta dans l’augmentation
du niveau de phosphorylation de la Desmine dans le modèle d’IC chez le rat. Néanmoins,
leur action directe sur la Desmine, en cascade ou encore indirecte via d’autres partenaires
reste encore à définir.Par immunofluorescence, nous avons mis en évidence la présence
d'agrégats de Desmine dans les VG de rats IC à 2 mois post-IDM possiblement formés
suite à son hyperphosphorylation. Nous avons émis l’hypothèse que ces agrégats de
Desmine, comme toute protéine agrégée, seraient toxiques pour le cardiomyocyte et
nécessiteraient l'intervention des systèmes protéolytiques pour être éliminés afin
d'assurer la survie cellulaire. L’étude du système ubiquitine protéasome, de la macroautophagie
et de l’autophagie médiée par le chaperonnes (CMA) dans le modèle d’IC chez le rat
à 7 jours, 1 et 2 mois post-IDM suggère que l’inefficacité de la macroautophagie à
7 jours post-IDM et la diminution de son activité au cours du temps entraînerait une
accumulation cytosolique de Desmine phosphorylée mais également l’induction de la
CMA afin d’assurer la clairance de cette dernière. In vitro, nous avons montré que
l’induction pharmacologique de la CMA entraîne une diminution du niveau de Desmine
ainsi qu’une modulation de son profil de phosphorylation.L’augmentation de phosphorylation
en sérine de la Desmine dans les VG de rats IC à 2 mois, dépendante de la PKC zeta
et/ou GSK3 beta, semble entraîner l’accumulation cytosolique de Desmine ainsi que
la formation d’agrégats dans les VG de rat IC qui pourraient participer à la dysfonction
contractile observée au cours de l’IC. En réponse à l'inefficacité de la macroautophagie,
la CMA serait activée afin d’assurer l’élimination de la Desmine phosphorylée et ainsi
la survie du cardiomyocyte au cours de l’IC.
Note publique d'information : With over 3,5 million new cases each year, heart failure (HF) currently affects more
than 15 million of European individuals and thus represents the leading cause of cardiovascular
mortality in Europe. Despite advances in cardiovascular research, HF remains a serious
disease with poor prognosis. Indeed, more than 50 per cent of patients die within
5 years after diagnosis. Understanding the underlying physiopathological mechanisms
would allow the development of therapeutics to treat the causes of HF rather than
the consequences of the disease, thereby improving the medical care of patients. The
major contribution of post-translational modifications (PTMs) in the regulation of
gene expression, enzyme activity as well as in the functional regulation of proteins,
turns PTMs into integrators of the dynamic adaptation of the phenotype. For this reason,
the team performed phosphoproteomic analyses in an experimental rat model of HF at
2 monhs following myocardial infarction (MI). These analyses revealed an increase
of the phosphorylation levels of Desmin at serine residues in left ventricles (LV)
of HF rats compared to sham rats.The aim of our study is to identify the kinases which
are implicated in Desmin phosphorylation on one hand, and the impact and behavior
of increased phosphorylated Desmin in cardiomyocyte on the other hand.By bioinformatic
analysis, we first selected the kinases which are potentially implicated in Desmin
phosphorylation. Then, we studied the enzymatic regulation of selected kinases in
an experimental rat model of HF, which allowed the identification of active PKC zeta
and GSK3 beta in the LV of HF rats at 2 months. In vitro, pharmacological inhibition
of PKC zeta leads to a decreased of GSK3 beta activity as well as a modulation of
the phosphorylated Desmin profiles. Taken together, these data suggest an implication
of PKC zeta and GSK3 beta in the increase of Desmin phosphorylation levels in the
LV of HF rats. However, their direct, consecutive or indirect implication on Desmin
phosphorylation remains to be evaluated.By immunofluorescence, we observed the presence
of aggregated Desmin in LV of HF rats at 2 months post-MI that suggest that these
could be the result of Desmin hyperphosphorylation. We hypothesized that these Desmin
aggregates, like other aggregated proteins, could be toxic for cardiomyocytes and
need to be cleared by proteolytic systems to ensure cell survival.The study of proteolytic
systems in the in vivo model showed that while the UPS is not modulated all along
LV remodeling, macroautophagy decreases with time and could thus drive cytosolic accumulation
of phosphorylated Desmin in LV of HF rats. At the same time, CMA seems to be activated
thereby ensure phosphorylated Desmin clearance. In vitro, we have shown that pharmacological
induction of CMA results in lower phosphorylated Desmin levels.In conclusion, increased
Desmin phosphorylation levels seems to be dependent of PKC zeta and/or GSK3 beta activation
in LV of HF rats at 2 months after MI. This elevation could drive the cytosolic accumulation
and aggregation of Desmin, which could be involved in the contractile dysfunction
observed during HF. Finally, as a result of decreased macroautophagy, CMA could be
activated in LV of HF rats to ensure phosphorylated Desmin clearance and thus cardiomyocyte
survival.
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