L'infarctus du myocarde est une cause majeure d'insuffisance cardiaque et de mortalité dans les pays industrialisés. Elle augmente la charge de travail cardiaque, ce qui entraîne à long terme un remodelage du ventricule associé à des dysfonctionnements systolique et diastolique. Au niveau cellulaire, le stress myocardique induit par l'infarctus du myocarde est détecté par les fibroblastes cardiaques résidents quiescents, qui subissent une différenciation en myofibroblastes. Les myofibroblastes jouent un rôle central dans la formation de cicatrices et la réparation du myocarde après un infarctus. Une incapacité à mobiliser et à recruter des myofibroblastes dans la région infarcie entraîne une mauvaise cicatrisation, une expansion de l'infarctus et une rupture du myocarde. Les protéines d'ancrage A-kinase (AKAP) sont des échafaudages moléculaires qui agissent comme des organisateurs de signaux. En recrutant et en coordonnant l'activité d'enzymes régulées par des seconds messagers dans l'espace et dans le temps, ils contrôlent les réponses physiologiques et pathologiques des cellules cardiaques.
L'objectif principal de notre étude est de déterminer le rôle d'une protéine d'ancrage enrichie dans le cœur, nommée AKAP2, dans le processus fibreux cardiaque survenant après un infarctus. Nous avons initialement étudié les mécanismes moléculaires par lesquels AKAP2 influence la dynamique du cytosquelette d'actine dans les myofibroblastes cardiaques et comment ces processus médiés par AKAP2 contrôlent la migration et le recrutement des myofibroblastes dans la région infarcie des cœurs en voie de guérison.
Nos résultats indiquent que l'expression d' AKAP2 est significativement augmenté dans la région infarcie des cœurs de souris. Au niveau cellulaire, AKAP2 se lie directement à la F-actine via un domaine de liaison nouvellement identifié. Cela permet à la protéine d'ancrage de se localiser au niveau des structures d'actine dynamiques qui contrôlent la migration directionnelle. A cet égard, AKAP2 se retrouve en association avec les lamellipodes, projections d'actine situées à une extrémité des fibroblastes qui assurent la force motrice de la migration. L'analyse par spectrométrie de masse des interacteurs d' AKAP2 a révélé la présence de protéines impliquées dans la régulation du cytosquelette d'actine, notamment ERKl et ses effecteurs en aval. La diminution de l'expression d'AKAP2 dans les myofibroblastes cardiaques réduit significativement leur capacité à migrer en inhibant l'activation d'une voie dépendante de ERKl impliquée dans la nucléation de l'actine qui implique le régulateur d'actine WAVE2. De plus, en utilisant la séquence du domaine de liaison à l'actine sur AKAP2, nous avons généré un peptide compétiteur perméable aux cellules. En altérant sélectivement l'interaction de AKAP2 avec l'actine dans les myofibroblastes, nos résultats ont démontré que l'activation de la cascade de signalisation ERKl dépend directement de la localisation d'AKAP2 sur le cytosquelette d'actine. Les résultats in vivo sur l'ablation spécifique de l'AKAP2 des myofibroblastes cardiaques deux semaines après l'infarctus du myocarde indiquent que l'absence d'AKAP2 a tendance à diminuer le taux de survie par rapport aux souris témoins. Cependant, la composition cellulaire et les paramètres fonctionnels du cœur sont restés inchangés.
Collectivement, nos résultats ont indiqué que AKAP2 fonctionne comme un échafaudage moléculaire lié à l'actine qui favorise la migration des myofibroblastes cardiaques in vitro. L'analyse de l'interactome d' AKAP2 a défini comment ERKl est ancré par AKAP2 et ses partenaires de signalisation pour moduler la réorganisation de l'actine et la migration des myofibroblastes. D'autres études sont nécessaires pour mieux définir le rôle d'AKAP2 in vivo à la suite d'une lésion cardiaque.
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Myocardial infarction (Ml) is a major cause of heart failure and mortality in industrialized countries. lt increases the heart workload, which on the longterm leads to cardiac remodelling associated with systolic and diastolic dysfunctions. At the cellular level, myocardial stress induced by Ml is sensed by quiescent resident cardiac fibrablasts, which undergo trans differentiation to myofibrablast. Myofibrablasts play a central raie in scar formation and myocardial repair after Ml, and failure to mobilize and recruit myofibrablasts in the infarcted region leads to impraper healing, infarct expansion and myocardial rupture. A-kinase anchoring prateins (AKAPs) are molecular scaffolds that act as signal organizers. By recruiting and coordinating the activity of second messenger-regulated enzymes in space and time, they contrai physiological and pathological responses in cardiac cells.
The main objective of our study is to determine the raie of a heart enriched anchoring pratein, named AKAP2, in the cardiac fibratic pracess occurring after Ml. We initially investigated the molecular mechanisms whereby AKAP2 influences actin cytoskeleton dynamics in cardiac myofibroblasts and how these AKAP2-mediated pracesses contrai myofibroblast migration and recruitment to the infarcted region of healing hearts.
Our results indicate that AKAP2 is significantly upregulated in the infarcted region of mouse hearts. At the cellular level, AKAP2 directly binds F-actin thraugh a newly identified actin­ binding domain. This allows the anchoring pratein to localize at dynamic actin structures that contrai directional migration. ln this respect, AKAP2 is found in association with lamellipodia, actin projections located at the leading edge of fibrablasts that pravide the driving force for migration. Mass spectrametry analysis of AKAP2 interactors revealed the presence of prateins involved in regulation of the actin cytoskeleton including ERKl and its downstream effectors. Silencing of AKAP2 expression in cardiac myofibrablasts significantly reduces their capacity to migrate by inhibiting the activation of an ERKl-dependent pathway involved in actin nucleation that implicates the actin regulator WAVE2. Furthermore, based on the sequence of the actin-binding domain on AKAP2, we generated a cell permeable competitor peptide. By selectively impairing AKAP2-actin interaction in myofibrablasts, our results demonstrated that activation of the ERKl signalling cascade is directly dependant on the localization of AKAP2 to
the actin cytoskeleton. ln vivo results on cardiac myofibroblasts specific AKAP2 ablation at two weeks after myocardial infarction indicate that the absence of AKAP2 tends to decrease survival rate as compared to contrai mice. However, the cellular composition and functional parameters of the heart remained unchanged.
Collectively, our results indicated that AKAP2 functions as an actin-bound molecular scaffold that promotes migration of cardiac myofibroblasts in vitro. The analysis of AKAP2 interactome defined how AKAP2-anchored ERKl and its signalling partners modulate actin reorganization and myofibroblast migration. Further investigations are needed ta better define the role of AKAP2 in vivo following cardiac injury.