La mutation Kcnk3 altère les régulations ventilatoires chémosensibles chez le rat - 17/02/23

La commande centrale respiratoire est élaborée par un réseau de neurones localisé au niveau du pont et du bulbe rachidien. L’activité de ce réseau est modulée en permanence par des afférences centrale et périphérique provenant d’éléments de régulations tels que les chémorécepteurs. La chémoréception respiratoire centrale et périphérique est cruciale pour maintenir l’homéostasie en oxygène (O₂) et en dioxyde de carbone (CO₂). En régulant le potentiel de repos membranaire au niveau des structures centrales et périphériques, le canal potassique KCNK3/TASK-1 semble jouer un rôle important dans cette chémoréception, cependant, des Résultats controversés existent dans la littérature.

Afin de préciser le rôle de KCNK3/TASK-1 dans les régulations ventilatoires chémosensibles, nous avons utilisé une lignée unique de rats présentant une mutation perte de fonction pour Kcnk3. Nous avons évalué les variables ventilatoires par pléthysmographie chez des rats mutants Kcnk3 et des rats WT. Les réponses ventilatoires à l’hypoxie (RVH, 10 % O₂) et l’hypercapnie (RVHc, 4 % CO₂) ont également été analysées. Parallèlement, nous avons réalisé une détection immunohistochimique de la protéine c-Fos, un marqueur d’activité neuronale, afin d’identifier les régions du réseau neuronal respiratoire impliquées dans les réponses observées.

En condition basale, nous observons une augmentation du débit ventilatoire (Ve) chez les rats mutants. Celle-ci est associée à une augmentation du nombre de neurones c-Fos positifs notamment dans la région ventrolatérale du bulbe rachidien (VLM) contenant le groupe respiratoire ventral, une unité fonctionnelle importante dans la rythmogenése respiratoire. En outre, les rats mutants Kcnk3 présentent également une modification de leur RVH sans altération de la RVHc. En effet, chez les rats WT, nous observons une RVH biphasique caractéristique avec une augmentation de Ve suivie d’un déclin relatif par rapport au pic de Ve (roll-off), due à une évolution biphasique du volume courant (VT) sans changement de fréquence respiratoire. Chez les rats mutants Kcnk3, le VT reste élevé tout au long de l’exposition à l’hypoxie avec un roll-off absent ou retardé. D’autre part, nous observons chez les rats Kcnk3 une augmentation plus importante du nombre de neurones c-Fos positifs au niveau du premier relais central des afférences périphériques chémosensibles (cNTS et mNTS) ainsi que dans le Raphe obscurus, *une structure sérotoninergique impliquée dans la chémoréception centrale.

Dans cette étude, nous rapportons donc principalement que la mutation de KCNK3/TASK-1 altère le fonctionnement de structures impliquées dans la rythmogenése respiratoire ainsi que dans l’arc chémoréflexe hypoxique.