Thématiques de rechercheLe zinc (de symbole chimique Zn) est, après le fer, l'élément trace le plus abondant du corps humain qui en contient de 1,5 à 3 g. Ce métal joue des rôles biologiques essentiels. Les résultats des analyses génomiques reflètent l'importance du zinc pour les organismes vivants puisque l'analyse du génome humain a par exemple permis de révéler que près de 10% des protéines fixeraient ce métal. Il est rencontré dans tous les tissus et liquides de l'organisme. Sa concentration plasmatique serait d'environ 20 micro-molaires et de près de 15 micro-molaires dans le liquide céphalo-rachidien. Certaines pathologies s'accompagnent d'une altération de l'homéostasie du zinc. C'est par exemple le cas dans l'insuffisance rénale chronique où les patients présentent une diminution plasmatique et sanguine du zinc [Rev. Francophone Lab. (2007) 390: 31-36] ainsi que dans la maladie d'Alzheimer où les plaques séniles (ou plaques amyloïdes) contiennent de fortes concentrations de métaux, dont du zinc. Il est présent dans tous les organes et tissus du corps, principalement dans les muscles, le foie, les reins, les os et la prostate. Au niveau cellulaire, la concentration totale en zinc est de l'ordre de 100 à 250 micro-molaires, mais l'essentiel de ce zinc est fixé. Il a été estimé qu'environ 40% du zinc serait dans le noyau, 50 % dans le cytoplasme, les organelles et les vésicules spécialisées et le reste, environ 10%, serait fixé aux membranes. En revanche, la concentration en zinc libre est très faible, de l'ordre du pico-molaire (10-12 M) [Stefanidou et al., 2006]. Ce zinc, dit « libre » ou « mobilisable », joue des rôles biologiques essentiels, notamment dans la signalisation intra- et extracellulaire (voir plus bas).
Au niveau du cerveau, qui est également très riche en zinc, notamment certaines de ses structures comme l'hippocampe, ce métal est essentiel pour le développement et les fonctions cérébrales. Au repos, la concentration de zinc libre dans le milieu cérébral interstitiel serait d'environ 19 nano-molaires (Frederickson, 2006).
Une des activités de l'équipe Biomet s'intéresse à l'homéostasie cellulaire du zinc dans les neurones ; Deux aspects sont principalement considérés :
1) l'implication des canaux cationiques TRPC6 dans les flux transmembranaires de zinc, et
2) les stocks (ou pools) intracellulaires de zinc mobilisable.
L'essentiel de nos travaux est réalisé sur des neurones de cortex de souris embryonnaires C57BL6/J (embryons âgés de 13 jours ou E13)
maintenus en culture primaire. Chez la souris, la formation des neurones corticaux a lieu entre le 11e -12e et le 17e jour de gestation (qui dure 20-21 jours chez cette espèce). Les neurones récoltés au stade E13 (cf. photo ci-contre) sont donc les premiers neurones post- mitotiques formés. Des travaux antérieurs avaient révélé l'existence dans les neurones corticaux du cortex immature de divers types de canaux cationiques laissant transiter du calcium : les récepteurs NMDA [Platel et al., 2005], les récepteurs à l'inositol 1,4,5 trisphosphate et à la ryanodine (Faure et al., 2001]. Nos travaux ont contribué à compléter cette caractérisation des neurones corticaux immatures montrant, qu'à E13, ils possèdent aussi des canaux calciques sensibles au potentiel de membrane (principalement des canaux de type L et N ; Bouron et al., 2006), des canaux TRPC [Boisseau et al., 2009] dont des canaux de type TRPC6 (Tu et al., 2009b), TRPC3, sensibles au Pyr3 (Gibon et al., 2010a) et des canaux capacitifs [Bouron et al., 2005 ; Gibon et al., 2010a] ou « store-operated channels ». Pour une description plus complète de ce type de canaux, voir la revue suivante : Parekh and Putney 2005.
Canaux TRPC6 et transport de métaux traces (zinc, fer)
Les principaux équipements disponibles pour mener à bien ces projets sont un microscope inversé Axio Observer A1 Zeiss, connecté à un illuminateur DG-4 (Sutter Instruments), muni d'une caméra CCD CoolSnap HQ2 (Princetown). Ces matériels servent pour la réalisation d'expériences d'imagerie cellulaire via l'utilisation de sondes fluorescentes (Fura-2, Fluo-4, FluoZin-3,…). Le système est piloté par le logiciel d'acquisition et d'analyse d'images MetaFluor (Universal Imaging).
Un poste d'électrophysiologie (patch-clamp) est également disponible. Il comprend une étireuse de patch (DMZ Universal Puller, Zeitz Instruments), un microscope inversé Olympus IX51 (avec lampe à vapeur de mercure et filtres GFP et rhodamine), un système de perfusion extracellulaire 8 voies (Bioscience Tools), un amplificateur Axoclamp 200B (Axon Instruments, Molecular Devices), un micromanipulateur motorisé XYZ (Luigs & Neumann) et une caméra IR Tills photonics. Le poste de travail est commandé par le logiciel pClamp (Axon Instruments, Molecular Devices).
Nous disposons également de cellules HEK (Human embryonic kidney cells), sauvages et de trois lignées de cellules HEK sur-exprimant de façon stable soit TRPC3 (HEK-TRPC3), TRPC4 (HEK-TRPC4), ou TRPC6 (HEK-TRPC6). 
Ces lignées sont utilisées pour analyser les propriétés de ces canaux et leur implication dans le transport transmembranaire d'éléments traces. Ci-contre (à droite) un exemple de cellules HEK « chargées » avec la sonde fluorescente à zinc FluoZin-3.
