Les channelrhodopsines sont des canaux ioniques activés par la lumière présents dans les microbes. Bien que leurs rôles demeurent souvent énigmatiques, elles sont largement utilisées en optogénétique pour piloter par la lumière des neurones spécifiques dans les organismes supérieurs.
Largement répandues dans les microorganismes, elles sont également codées dans les génomes de virus géants infectant le phytoplancton, où leur fonction n’est pas établie.
L’équipe Channels du groupe Transporteurs Membranaires de l’IBS a examiné les propriétés de channelrhodopsines virales de type 1 (VCR1), et démontré que les VCR1 s’accumulent exclusivement à l’intérieur des cellules et, sous l’effet de la lumière, induisent la libération de calcium à partir de réserves intracellulaires IP3-dépendantes. In vivo, cette libération de calcium induite par la lumière est suffisante pour contrôler à distance la contraction musculaire chez des têtards exprimant VCR1 (collaboration avec l’Institut de Biologie Valrose (iBV), Nice).
Cette fonction des VCR1 suggère un mécanisme original pour remodeler la réponse à la lumière des algues infectées par un virus. Chez les eucaryotes, le calcium est un messager intracellulaire universel impliqué des mécanismes physiologiques aussi distincts que la sécrétion hormonale, la mémoire, l’apoptose, la contraction musculaire, etc. La capacité des VCR1 à photomoduler le calcium intracellulaire sans altérer les propriétés électriques de la membrane plasmique en fait les précurseurs de nouveaux outils optogénétiques, avec des applications potentielles en recherche fondamentale et en médecine.
Hijacking of internal calcium dynamics by intracellularly residing viral rhodopsins. Ana-Sofia Eria-Oliveira, Mathilde Folacci, Anne Amandine Chassot, Sandrine Fedou, Nadine Thézé, Dmitrii Zabelskii, Alexey Alekseev, Ernst Bamberg, Valentin Gordeliy, Guillaume Sandoz, Michel Vivaudou. Nature Communications (2024) 15:65. doi : 10.1038/s41467-023-44548-6.
Contact : Michel Vivaudou (vivaudou.lab at gmail.com), chercheur CEA de l’IBS (groupe Membrane) & Ana-Sofia Eria-Oliveira, postdoctorante de l’iBV.