Vue de dessus d'un canal potassique (PDB1BL8) laissant passer un ion potassium (en violet)
En biologie cellulaire, les canaux potassiques constituent le type le plus répandu de canal ionique et sont présents dans pratiquement tous les organismes vivants. Ils forment des pores traversant les membranes cellulaires et sont sélectifs aux ionspotassium. On les trouve dans la plupart des types de cellules et ils contrôlent un large éventail de fonctions cellulaires,.
Contribuant à la régulation de la durée du potentiel d'action dans le muscle cardiaque, le dysfonctionnement des canaux potassiques peut provoquer des arythmies mortelles.
Ils interviennent également dans la régulation des processus cellulaires tels que les sécrétions d'hormones (par exemple, la libération d'insuline par les cellules bêta dans le pancréas), leur mauvais fonctionnement pouvant entraîner des maladies comme le diabète.
Les canaux potassiques jouent un rôle important au niveau de la clairance liquidienne au travers des épithéliums. Ils ont aussi un impact sur la réparation épithéliale, via les migrations et prolifération cellulaires.
Classes
Il existe quatre grandes classes de canaux potassiques:
Les canaux potassiques activés par le calcium, ouverts en réponse à la présence d'ions calcium (ou d'autres molécules activatrices).
Les canaux potassiques à rectification interne: un courant facilite le passage vers l'intérieur de la cellule.
Les canaux potassiques à quatre segments transmembranaires sont constitutivement ouverts ou possèdent une haute activation basale. Appelés aussi canaux potassiques de repos ou canaux de fuite, lorsqu'ils sont ouverts, ils permettent aux ions potassium de traverser la membrane à une vitesse comparable à une diffusion dans de l'eau pure.
Les canaux potassiques dépendants du potentiel sont des canaux ioniques voltage-dépendants qui s'ouvrent ou se ferment en réponse à des changements dans le potentiel transmembranaire.
Le tableau suivant présente une comparaison des principales classes de canaux de potassium avec des exemples représentatifs (pour une liste complète de canaux au sein de chaque classe, voir la page des classes respectives).
Classes de canaux potassiques, rôle et pharmacologie.
↑(en) J.T. Littleton, B. Ganetzky, «Ion channels and synaptic organization: analysis of the Drosophila genome», Neuron, vol.26, no1, , p.35–43 (PMID10798390, DOI10.1016/S0896-6273(00)81135-6)
↑(en) Bertil Hille, Ion channels of excitable membranes, Sunderland, Mass, Sinauer, , 3eéd., 814p. (ISBN978-0-87893-321-1), «Chapter 5: Potassium Channels and Chloride Channels», p.131–168
↑(de) Jessell, Thomas M.; Kandel, Eric R.; Schwartz, James H., Principles of Neural Science, New York, McGraw-Hill, , 4théd. (ISBN978-0-8385-7701-1, LCCN99044479), «Chapter 6: Ion Channels», p.105–124
↑Olivier Bardou, Nguyen Thu Ngan Trinh et Emmanuelle Brochiero, «Molecular diversity and function of K+ channels in airway and alveolar epithelial cells», American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology, vol.296, no2, , L145–155 (ISSN1040-0605, PMID19060226, DOI10.1152/ajplung.90525.2008, lire en ligne, consulté le )
123456(en) Lotshaw DP, «Biophysical, pharmacological, and functional characteristics of cloned and native mammalian two-pore domain K+ channels», Cell Biochemistry and Biophysics, vol.47, no2, , p.209–56 (PMID17652773, DOI10.1007/s12013-007-0007-8)
↑(en) Fink M, Lesage F, Duprat F, Heurteaux C, Reyes R, Fosset M, Lazdunski M, «A neuronal two P domain K+ channel stimulated by arachidonic acid and polyunsaturated fatty acids», The EMBO Journal, vol.17, no12, , p.3297–308 (PMID9628867, PMCID1170668, DOI10.1093/emboj/17.12.3297)
↑(en) Goldstein SA, Bockenhauer D, O'Kelly I, Zilberberg N, «Potassium leak channels and the KCNK family of two-P-domain subunits», Nat. Rev. Neurosci., vol.2, no3, , p.175–84 (PMID11256078, DOI10.1038/35058574)
↑(en) Sano Y, Inamura K, Miyake A, Mochizuki S, Kitada C, Yokoi H, Nozawa K, Okada H, Matsushime H, Furuichi K, «A novel two-pore domain K+ channel, TRESK, is localized in the spinal cord», The Journal of Biological Chemistry, vol.278, no30, , p.27406–12 (PMID12754259, DOI10.1074/jbc.M206810200)
↑(en) Czirják G, Tóth ZE, Enyedi P, «The two-pore domain K+ channel, TRESK, is activated by the cytoplasmic calcium signal through calcineurin», The Journal of Biological Chemistry, vol.279, no18, , p.18550–8 (PMID14981085, DOI10.1074/jbc.M312229200)
↑(en) Kindler CH, Yost CS, Gray AT, «Local anesthetic inhibition of baseline potassium channels with two pore domains in tandem», Anesthesiology, vol.90, no4, , p.1092–102 (PMID10201682, DOI10.1097/00000542-199904000-00024)
123(en) Meadows HJ, Randall AD, «Functional characterisation of human TASK-3, an acid-sensitive two-pore domain potassium channel», Neuropharmacology, vol.40, no4, , p.551–9 (PMID11249964, DOI10.1016/S0028-3908(00)00189-1)
↑(en) Kindler CH, Paul M, Zou H, Liu C, Winegar BD, Gray AT, Yost CS, «Amide local anesthetics potently inhibit the human tandem pore domain background K+ channel TASK-2 (KCNK5)», Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, vol.306, no1, , p.84–92 (PMID12660311, DOI10.1124/jpet.103.049809)
↑(en) Punke MA, Licher T, Pongs O, Friederich P, «Inhibition of human TREK-1 channels by bupivacaine», Anesthesia & Analgesia, vol.96, no6, , p.1665–73 (PMID12760993, DOI10.1213/01.ANE.0000062524.90936.1F)
↑(en) Lesage F, Guillemare E, Fink M, Duprat F, Lazdunski M, Romey G, Barhanin J, «TWIK-1, a ubiquitous human weakly inward rectifying K+ channel with a novel structure», The EMBO Journal, vol.15, no5, , p.1004–11 (PMID8605869, PMCID449995)
↑(en) Duprat F, Lesage F, Fink M, Reyes R, Heurteaux C, Lazdunski M, «TASK, a human background K+ channel to sense external pH variations near physiological pH», The EMBO Journal, vol.16, no17, , p.5464–71 (PMID9312005, PMCID1170177, DOI10.1093/emboj/16.17.5464)
↑(en) Reyes R, Duprat F, Lesage F, Fink M, Salinas M, Farman N, Lazdunski M, «Cloning and expression of a novel pH-sensitive two pore domain K+ channel from human kidney», The Journal of Biological Chemistry, vol.273, no47, , p.30863–9 (PMID9812978, DOI10.1074/jbc.273.47.30863)
↑(en) Meadows HJ, Benham CD, Cairns W, Gloger I, Jennings C, Medhurst AD, Murdock P, Chapman CG, «Cloning, localisation and functional expression of the human orthologue of the TREK-1 potassium channel», Pflügers Archiv: European Journal of Physiology, vol.439, no6, , p.714–22 (PMID10784345, DOI10.1007/s004240050997)
↑(en) Patel AJ, Honoré E, Lesage F, Fink M, Romey G, Lazdunski M, «Inhalational anesthetics activate two-pore-domain background K+ channels», Nature Neuroscience, vol.2, no5, , p.422–6 (PMID10321245, DOI10.1038/8084)