PKA1HEART — Rôle de la PKA de type I dans le développement cardiaque, le remodelage et la physiopathologie des myxomes héréditaires

La protéine kinase AMPc-dépendante (PKA) est un régulateur physiologique majeur de la fonction cardiaque. Dans le cœur adulte, la PKA est responsable des effets cardiotoniques d’une stimulation β-adrénergique (β-AR) aiguë, mais son activation chronique est délétère, ce qui suggère que la PKA pourrait être une cible intéressante dans l'insuffisance cardiaque (IC). À l'état inactif, la PKA est un hétérotétramère composé de deux sous-unités régulatrices (R) qui lient et inhibent deux sous-unités catalytiques (C). Lors d’une stimulation β-AR, l'AMPc se lie aux sous-unités R, ce qui entraîne l'activation des sous-unités C. Deux types de PKA, type I et type II, varient en fonction de leurs sous-unités R, respectivement RIα et RIIα. Alors que la PKA de type II a été impliquée dans la contraction cardiaque, le rôle de la PKA de type I est mal compris. En effet, chez la souris, le knock-out global ou spécifique des cardiomyocytes de RIα augmente l'activité de la PKA et provoque une létalité embryonnaire en raison d'un défaut de développement cardiaque. Chez l'homme, des mutations inactivatrices hétérozygotes du gène PRKAR1A entraînant une haplo-insuffisance de RIα provoquent le Complexe de Carney (CNC), une maladie endocrinienne rare associée à des myxomes cardiaques à l'origine d'une morbi-mortalité élevée. Les myxomes cardiaques sont des lésions bénignes d'origine sous-endocardique dont les cellules ne sont pas clairement identifiées. Les myxomes cardiaques du CNC ont été associés à des malformations cardiaques congénitales, suggérant leur origine développementale. Sur la base de ces informations, les deux objectifs de ce projet sont i) de déterminer les conséquences de l'inactivation de RIα dans le cœur de souris adulte et dans du tissu cardiaque artificiel humain et ii) de déchiffrer le rôle de la PKA de type I dans la morphogenèse cardiaque précoce et la myxomagenèse. Pour cela, les partenaires de ce projet ont développé de nouveaux modèles de souris Cre/Lox avec invalidation de RIα spécifiquement dans différents lignages cardiaques et inductible dans les cardiomyocytes. Le séquençage de l'ARN de noyaux uniques permettra de caractériser l’identité cellulaire d’une collection unique de myxomes. Afin de modéliser le CNC et d'explorer l'impact d’une haploinsuffisance de RIα dans la cardiogenèse et la myxomagenèse humaines, nous reprogrammeront des cellules mononuclées de sang périphérique de patients porteurs d'une mutation inactivatrice de PRKAR1A en cellules souches pluripotentes humaines induites (hiPSC) et les différencieront en différentes lignées cardiaques, y compris les cardiomyocytes (hiPSC-CM), la crête neurale et les cellules musculaires lisses vasculaires. En outre, les cellules hiPSC-CM seront utilisées pour reconstituer des tissus cardiaques humains en collaboration avec T. Eschenhagen (Allemagne). Nos résultats préliminaires indiquent que l'invalidation de RIα dans les cardiomyocytes chez les souris adultes active la PKA et entraîne une IC progressive, tandis que la délétion dans les cellules de la crête neurale cardiaque entraîne une létalité partielle au jour embryonnaire 15,5 associée à des défauts du tronc artériel et du septum. Le programme de travail prévu permettra d'approfondir ces phénotypes notamment par l’analyse transcriptomique, afin de déterminer comment RIα contrôle le déploiement des cellules progénitrices pendant l'embryogenèse et d'identifier de nouveaux gènes impliqués dans le remodelage pathologique du cœur adulte. L'identification des cellules composant les myxomes ouvrira la voie à la compréhension des mécanismes de la myxomagenèse chez l'homme. L'utilisation de tissu cardiaque humain reconstitué permettra d’approcher pour la première fois la fonction de la PKA de type I dans le cœur humain. L’ensemble de ces résultats permettra de mieux comprendre les mécanismes par lesquels l'activation chronique de la PKA pourrait favoriser les cardiopathies congénitales, les myxomes cardiaques et l'IC.