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Canaux ioniques et démyélinisation : les fondements d’un traitement de l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE) par des bloqueurs des canaux potassium - 06/10/17

Doi : 10.1016/S0035-3787(04)71001-2 
J. Devaux 1, 2, , C. Beeton 3, 4, E. Béraud 3 , M. Crest 1
1 Laboratoire “ Intégration des Informations Sensorielles ”, CNRS UMR 6150, Université de la Méditerranée, Faculté de Médecine, IFR Jean Roche, Bd Pierre Dramard, 13916, Marseille, France 
2 Department of Neurology, The University of Pennsylvania Medical Center, Pennsylvania 1914-6077, USA 
3 Service d’Immunologie, Université de la Méditerranée, Faculté de Médecine, Bd Jean Moulin, 13385, Marseille, France 
4 Department of Physiology and Biophysics, University of California, Irvine, CA 92697, USA 

Correspondance : M. Crest.

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Résumé

Les canaux potassium dépendants du potentiel (canaux Kv) sont des protéines membranaires qui repolarisent les neurones pendant un potentiel d’action. Les canaux potassium existent aussi dans les cellules non excitables. Par exemple, dans les lymphocytes T, l’activation antigénique provoque une entrée de calcium qui dépolarise la cellule. Cette dépolarisation active des canaux Kv, mais aussi des canaux K+ activés par l’entrée de calcium (canaux KCa), dont les ouvertures hyperpolarisent la cellule, ce qui maintient la force électrochimique exercée sur les ions calcium. Ces fonctions nous ont amené à étudier l’hypothèse selon laquelle un blocage des canaux K+ constitue un traitement efficace d’un modèle animal de la sclérose en plaques, l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE). La kaliotoxine (KTX), un bloqueur peptidique des canaux Kv extrait d’un venin de scorpion, prévient et traite l’EAE chez le rat et diminue la réaction d’hypersensibilité associée à l’injection de protéine basique de la myéline. L’amélioration des symptômes est optimale pour une injection sous-cutanée de KTX (2 x 16 mg sur un jour) à l’apparition des signes cliniques. Dans des conditions in vitro, nous avons établi que les bloqueurs des canaux Kv facilitaient la conduction dans un nerf optique démyélinisé chimiquement par la lysophosphatidyl-choline. La KTX diminue aussi la prolifération, la production d’IL-2 et de TNF ainsi que l’entrée de calcium d’une lignée de cellules T activée par la protéine basique de la myéline. Ces derniers résultats montrent que les bloqueurs sélectifs des canaux K+ peuvent exercer une action immunosuppressive et constituer un traitement efficace de l’EAE.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Summary

Voltage-gated potassium channels (Kv channels) are ion channels, openings of which provide an outward flow of potassium ions repolarising the cell. In neurons, Kv channels play a crucial role in action potential repolarisation and in shaping neuronal excitability. In non-excitable cells, such as T lymphocytes, Kv channels and calcium-activated K+ channels (KCa channels) determine the driving force for Ca2+ entry. During T cell activation the calcium entry depolarises the cell and increases the cytosolic calcium concentration, which in return activates Kv and KCa channels. K+ channel opening repolarises the cell and drives the membrane potential to a negative voltage. The roles of Kv channels in nervous and immune systems have been investigated here by means of a rat experimental autoimmune disease of the central nervous system, the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). EAE is characterised clinically by paralysis, and pathologically by inflammatory cell infiltrations into the brain and the spinal cord. Among the inflammatory cells, T lymphocytes play a major role. Hence, EAE can be adoptively transferred into syngenic animals by the injection of T cells reactive to myelin antigens. During adoptive-EAE, somato-sensory evoked potentials recorded along the spinal tracts decrease in amplitude and axonal propagation is disrupted. We have analysed the consequences of Kv channels blockade by peptidyl toxins on central nerve conduction, on T cell activation and on the time course of EAE. In rat optic nerves, Kv channels have been identified up from postnatal day 1. Their blockade by kaliotoxin (a scorpion toxin) or by dendrotoxin-I (a snake toxin) enlarges the compound action potentials, demonstrating the participation of Kv channels to spike repolarisation. This effect disappears at adult age due to the sequestration of Kv channels under the myelin, in the paranodal regions. During acute demyelination by lysophosphatidyl-choline, the surface area of compound action potential decreased probably because conduction block occurred. Demyelination unmasked Kv channels, which are again accessible to toxins. Their blockade by dendrotoxin-I or kaliotoxin favoured a slow delayed conduction suggesting that those Kv channel blockers exert a neurological benefit during demyelinating diseases. In a T-cell line reactive to myelin basic protein antigen, which is used to adoptively transfer experimental autoimmune encephalomyelitis, Kv1.3 channels are constitutively expressed. Their blockade leads to a pronounced reduction of the T cell proliferative response, cytokine production and Ca2+ influx. In the rat, blockade of Kv1.3 inhibits the delayed type hypersensitivity response to myelin basic protein prevents and treats adoptive experimental autoimmune encephalomyelitis. Blockade of Kv channels alone or in combination with KCa channels improves the symptoms of the disease. These results demonstrate that K+ channel blockers displaying high selectivity are potent immunosuppressive agents with beneficial symptomatic effects in experimental autoimmune encephalomyelitis.

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Mots-clés : Canaux potassium, Sclérose en plaques, EAE, Toxines de scorpion

Keywords : Potassium channels, Multiple sclerosis, EAE, Scorpion toxin


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Vol 160 - N° 5P2

P. 16-27 - mai 2004 Retour au numéro
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  • Diversité génétique des canaux calciques activés par la dépolarisation membranaire
  • P. Lory, J. Nargeot
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  • Dosage et spécificité d’autoanticorps anti-canaux calcium dans le syndrome myasthénique de Lambert-Eaton
  • N. Martin-Moutot, L. de Haro, M. Seagar

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