Canaux K 2P neuronaux : aspects moléculaires et fonctionnels

Abstract

Les canaux potassiques sont des complexes protéiques qui permettent la diffusion passive et sélective des ions K + au travers de la membrane plasmique. La concentration intracellulaire d'ion K + étant plus élevée que la concentration extracellulaire, l'ouverture de ces canaux se traduit par un flux de K + sortant de la cellule. Cette sortie d'ions positifs provoque un déplacement du potentiel électrique de membrane (E m) vers des valeurs négatives. La force électrostatique générée s'oppose à la sortie du K +. Le potentiel d'équilibre de l'ion K + (E K) ou potentiel de Nernst est défini par la valeur du poten-tiel de membrane à laquelle le flux net de K + est nul. Dans une cellule au repos, les canaux ioniques ouverts sont principalement des canaux K + et par conséquent, la valeur du potentiel de repos est proche du potentiel d'équilibre de l'ion K + (~-90mV dans de nombreuses conditions physiologiques). Les canaux K + sont exprimés de façon ubiquitaire au sein de l'organisme. Ils jouent un rôle majeur dans l'homéo-stasie du K + et plus généralement dans les fonctions physiologiques associées à une variation de potentiel électrique de membrane, par exemple la transmission synaptique, la contraction musculaire ou la libération d'hormones [1]. Le rôle majeur des canaux K + est souli-gné par le nombre croissant de maladies génétiques auxquelles ils sont associés: maladies des systèmes ner-veux et sensoriel (ataxie épisodique, épilepsies infan-tiles, surdités), maladies cardiaque et musculaire (syn-drome du QT long, fibrillation auriculaire, paralysie périodique), maladies pancréatiques (hyperinsulinémie hypoglycémiante infantile) ou encore rénales (syndrome de Bartter) (➜). L'électrophysiologie, et notamment la mise au point de la technique de patch clamp (voir l'Encadré de J.Teulon, page 550 de ce numéro), a rendu possible l'étude des canaux ioniques dans leur environnement natif. Ces études ont révélé l'exis-tence d'une grande diversité de courants K + aux propriétés fonctionnelles et pharmacologiques distinctes. Cette diversité fonctionnelle repose essentiellement sur une étonnante diversité génique. Plus de 75gènes codant pour des sous-unités des canaux K + ont été identifiés chez les mammifères, dont la majorité est exprimée dans le système nerveux. Ces différents canaux K + ont en commun un motif > Parmi les canaux ioniques, les canaux sélectifs pour l'ion K + constituent la famille la plus vaste et la plus diversifiée. Dans le cerveau, ils contrô-lent l'excitabilité neuronale et la libération de neurotransmetteurs. Dans les cellules non-exci-tables, ils contribuent à l'homéostasie du K + et à la régulation du volume cellulaire. Les canaux à deux domaines P, appelés canaux K 2P , forment l'une des trois grandes classes structurales de canaux K +. Ces canaux sont largement exprimés dans les systèmes nerveux central et périphé-rique. Ils produisent des courants instantanés et indépendants du potentiel qui sont qualifiés de courants de fond. La régulation des canaux K 2P par les neurotransmetteurs et les hormones, et par une large variété de stimulus physiques et chimiques s'accompagne de profonds change-ments de l'excitabilité neuronale. L'activation de ces canaux K 2P par les anesthésiques volatils et par des agents neuroprotecteurs suggère qu'ils constituent des cibles intéressantes pour le développement de nouveaux médicaments. <