Biologie cellulaire
Le laboratoire Allen utilise des approches moléculaires, biochimiques, cellulaires et physiologiques en vue d’étudier les processus de signalisation qui jouent un rôle dans l’apparition et/ou le maintien de la cardiomyopathie. Les intérêts de recherche du laboratoire sont axés sur deux principaux secteurs : 1) le rôle de la voie p38 MAP kinase dans le remodelage cardiaque et 2) la fonction physiologique et la pharmacologie moléculaire des RCPG dans les membranes nucléaires des cellules cardiaques.
Description
L’activation de p38 entraîne l’hypertrophie, la fibrose et l’insuffisance cardiaque. Ces résultats suggèrent que l’inhibition de la voie p38 MAPK pourrait être utile dans le traitement des maladies du cœur. Malheureusement, les essais cliniques ayant recours aux inhibiteurs de p38 ont révélé des effets secondaires et une perte fonction de l’usage de l’efficacité inhibitrice. Par conséquent, il est important d’identifier et de caractériser les cibles en aval de p38 dans le cœur et de déterminer si leur inhibition compétitive a le potentiel de prévenir ou de renverser le remodelage cardiaque nuisible tout en évitant les effets secondaires associés à l’inhibition directe de p38. MK2, MK3 et MK5 sont des protéines kinases activées par p38 et exprimées dans le cœur.
Nous avons démontré l’existence de récepteurs d’endothéline et de récepteurs ß-adrénergiques sur la membrane nucléaire des myocytes cardiaques et avons plus récemment montré que l’isoprotérénol et l’angiotensine II stimulent la transcription dans des noyaux cardiaques isolés, alors que l’endothéline-1 a un effet inhibiteur. Par ailleurs, une analyse des microréseaux de l’expression de mRNA a démontré que l’endothéline-1, l’isoprotérénol et l’angiotensine II ont des effets distincts sur l’expression génétique dans les noyaux isolés. Nous avons mis au point des agonistes et antagonistes « cagés » qui nous permettent d’étudier le rôle des RCPG nucléaires dans les cellules intactes. Ces études devraient permettre d’identifier les voies de signalisation qui jouent un rôle dans la régulation de la transcription par le mélange de noyaux récepteurs de l’endothéline. En outre, nous déterminerons si les récepteurs nucléaires de l’endothéline jouent un rôle dans l’insuffisance cardiaque.
L’objectif ultime de ces études est de mettre au point de nouveaux agents thérapeutiques pour traiter les maladies cardiovasculaires.
Membres de l'équipe
- Bruce G. Allen, Ph.D. (Professeur titulaire, Dép. de médecine, Université de Montréal)
- Sherine Ali, M.D./Ph,D. (physiologie, Université du canal de Suez), étudiante au doctorat (physiologie, Université de Montréal).
- Ana Branco, Ph.D. (Bioscience, University of Coimbra), boursière postdoctorale (biochimie et médecine moléculaire, Université de Montréal).
Tél.: 514-376-3330, Ext.: 3592 - Pramod Sahadevan, Ph.D. (Biochemistry, Sree Chitra Tirunal Institute for Medical Sciences and Technology), boursier postdoctoral ( biochimie et médecine moléculaire, Université de Montréal).
Tél.: 514-376-3330, Ext.: 3592 - Fatiha Sahmi, Ph.D. (Médecine vétérinaire, Université de Montréal), assistante de recherche.
Tél.: 514-376-3330, Ext.: 3592 - Joëlle Trépanier, B.Sc. (biochimie et médecine moléculaire, Université de Montréal), étudiante à la maîtrise (biochimie et médecine moléculaire, Université de Montréal).
Tel.: 514-376-3330, Ext.: 3592
Projets de recherche
Nous avons démontré que des récepteurs d’endothéline (ETB), ß-adrénergiques (β1AR, β3AR) et de l’angiotensine II (AT1R, AT2R) sont présents dans les membranes de noyaux isolés du myocarde ventriculaire et des myocytes ventriculaires de rats. Ces récepteurs étaient fonctionnels en ce qui concerne la liaison aux ligands et étaient couplés à des mécanismes de signalisation induits par un récepteur, dont l’adénylcyclase, les protéines kinases et les récepteurs de l’IP3/canaux Ca2+. Données encore plus importantes, il a été démontré que les agonistes βAR et l’angiotensine II augmentent la synthèse d’ARN de novo dans les noyaux isolés alors que l’ET-1 a un effet inhibiteur. La capacité de l’isoprotérénol ou de l’AngII d’augmenter la transcription a été bloquée par l’anatoxine coquelucheuse, impliquant Gαi. Les agonistes RAT1 sélectifs, mais pas les RAT2 sélectifs, ont fait augmenter le Ca2+ dans les noyaux isolés : l’inhibition d’IP3R a empêché cet influx du Ca2+ et atténué l’augmentation de la synthèse d’ARN induite par l’activation du RAT1. Ainsi, l’activation des RCPG des membranes nucléaires entraîne des changements du Ca2+ nucléaire qui, en retour, régule l’expression génétique.
Il existe 4 isoformes de p38 : α, β, δ, γ. On croyait que p38α était l’isoforme le plus abondamment exprimé dans le cœur. Toutefois, nous avons démontré que l’abondance de la protéine p38γ est similaire à celle de p38α. De plus, la surcharge de pression a produit une translocation de p38γ dans le noyau, tandis qu’aucun changement n’a été observé dans la distribution de p38α. Les kinases situées en aval de p38α et de p38β comprennent MK2, MK3 et MK5. MK2 et MK5 semblent atténuer différents effets néfastes de l’activation chronique de p38 (ci-après).
La fonction physiologique de MK2 comprend la régulation de l’expression des cytokines inflammatoires. Nous avons montré qu’une déficience en MK2 entraîne le maintien de la fonction diastolique dans des cœurs de souris pendant une surcharge chronique de pression.
MK5/PRAK est une protéine sérine/thréonine kinase dont la fonction physiologique est présentement inconnue. La régulation de MK5 est controversée, puisqu’il a été montré qu’elle est activée par p38α/β, ERK3 et ERK4. Nous avons récemment montré que ERK3, mais pas ERK4 ou p38α, interagit avec MK5 dans le cœur. De plus, MK5 participe à l’atténuation de la capacité de la surcharge chronique de pression d’induire une augmentation de la fibrose interstitielle myocardique.
ERK3 est un MAP kinase atypique dont la régulation en amont et la fonction physiologique demeurent présentement peu connues. Nous avons récemment montré que ERK3 interagit avec MK5 dans des cœurs de souris et qu’il participe à l’atténuation de la capacité de la surcharge chronique de pression d’induire une augmentation de la fibrose interstitielle myocardique. En outre, l’haploinsuffisance de ERK3 produit une rigidité accrue du myocarde ventriculaire gauche.
Prix et distinctions
- 2004-2007 : Fonds de la Recherche en Santé du Québec, (FRSQ, Bourse de chercheur-boursier Senior)
- 1999-2004 : Fondation des Maladies du Coeur du Canada, (FMCC, Bourse de chercheur-boursier)
- 1996-1999 : Fonds de la Recherche en Santé du Québec, (FRSQ, Bourse de chercheur-boursier Junior 1)
- 1994-1995 : Alberta Heritage Foundation for Medical Research, (AHFMR, Bourse postdoctorale)
- 1992-1994 : Fondation des Maladies du Coeur du Canada, (FMCC, Bourse postdoctorale)
- 1984-1990 : Fondation des Maladies du Coeur du Canada, (FMCC, Bourse doctorale)
Contact
Bruce Allen
514 376-3330, poste 3591
bruce.g.allen@umontreal.ca