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3/27/2009
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La mucoviscidose.
Auteur : Dr. Valérie CHAPPE
McGill University, McIntyre Medical Sciences Building, Dept. of Physiology, Montréal, Québec, Canada.
Troisième partie - Le canal CFTR :
I - Structure du canal :
1 - Topologie membranaire :
Le canal CFTR est une glycoprotéine composée de 1480 acides aminés. L’analyse de séquence indique la
présence de deux fois six segments transmembranaires putatifs (TMD), et trois domaines intracellulaires : deux
domaines de liaison aux nucléotides notés NBD1 et NBD2 (Nucleotide Binding Domain), et un domaine régulateur
R. D’après les profils d'hydrophobicité, 80 % des acides aminés sont dans le cytoplasme, 16% dans les segments
transmembranaires et 4% dans les boucles extra-cellulaires. Les domaines N et C terminaux de la protéine sont
cytoplasmiques (Akabas et al., 1997; Tuesnàdy et al., 1997).
La topologie membranaire exacte du canal CFTR est encore incertaine car les seules structures tridimensionnelles,
disponibles pour les membres de la superfamille des transporteurs ABC, dont CFTR fait partie, sont celles de la
protéine HisP (Histidine Perméase bactérienne) et du domaine F1 de l'ATPase mitochondriale.
Les premières représentations de l’insertion du canal CFTR dans la membrane plasmique, menées par
comparaison avec les modèles de protéines contenant des domaines de liaison à l’ATP, étaient essentiellement
basées sur la structure de l’adénylate-kinase (ADK), bien que l’on ne trouve que 12% d’homologie dans les
séquences conservées, entre le domaine NBD1 du canal CFTR et le domaine de liaison à l’ATP de l’ADK. Les
modèles plus récents sont basés sur des comparaisons avec l’ATPase-F1. Dans ce cas, on trouve 28%
d’homologie entre le domaine NBD1 du canal CFTR et les domaines NBDa et NBDb de l’ATPase (Hung et al.,
1998; Annereau et al., 1997a; Annereau et al., 1997b; Bianchet et al., 1997). En opposition avec le modèle
généralement proposé (Figure 9), des études montrent qu’après purification et incorporation dans une bicouche
lipidique, le domaine NBD1 isolé (résidus 426-588) peut fonctionner comme un canal Cl- (Arispe et al., 1992). Cela
suggère que ce domaine soit capable de s'insérer dans la membrane plasmique, avec une portion extra-cellulaire.
Sur le plan structural, NBD1 ressemble à l’histidine perméase bactérienne (HisP), dont les domaines de liaison à
l’ATP sont accessibles du coté extra-cellulaire (Baichwal et al., 1993). L’expression de NBD1 dans des cellules
épithéliales montre qu’il peut s’insérer dans la membrane et créer une conductance Cl- (Clancy et al., 1997). Les
domaines NBD1 et NBD2 exprimés dans des cellules d'insectes (Hi5) sont accessibles du côté extra-cellulaire
(Gruis et al., 1997).
Les nombreuses études qui se poursuivent actuellement permettront certainement, dans les années à venir, de
connaître avec plus de certitude la topologie membranaire exacte du canal CFTR.
2 - Les différents domaines du canal CFTR et leurs fonctions
La connaissance des intéractions entre les différents domaines fonctionnels est essentielle pour la compréhension
de la régulation et de la fonction du canal CFTR.
2.1 - Le domaine régulateur (R)
Ce domaine correspond aux résidus 590 à 831 codés par l’exon 13. Il est très spécifique du canal CFTR puisque
les autres membres de la famille ABC ne possèdent pas de domaine régulateur.
La phosphorylation du domaine R par les protéines kinases A et C (PKA, PKC) est un prérequis à l'ouverture du
canal par le MgATP (Riordan et al., 1989). L’état déphosphorylé du domaine R maintient le canal fermé alors que
des modifications de conformation interviennent dans le passage à l’état ouvert (Cotten et Welsh, 1997).
Ce domaine est en fait composé de 2 sous-domaines :
1 - RD1, allant des résidus 590 à 672. Cette séquence très conservée dans les différentes espèces est impliquée
dans la maturation de la protéine ainsi que dans l'ouverture du canal en modulant des interactions dynamiques
entre le domaine NBD1 et les sites de phosphorylation du domaine R (Pasyk et al., 1998).
2 - RD2, pour les résidus 672 à 831 (Dulhanty et Riordan, 1994) correspond, à l’inverse, à une séquence très