Fine Tuning of Calcium Constitutive Entry by Optogenetically-Controlled Membrane Polarization: Impact on Cell Migration
Charles-Albert Chapotte-Baldacci,
Guénaëlle Lizot,
Cyrielle Jajkiewicz,
Manuella Lévêque,
Aubin Penna,
Christophe Magaud,
Vincent Thoreau,
Patrick Bois,
Stéphane Sebille,
Aurélien Chatelier
Affiliations
Charles-Albert Chapotte-Baldacci
Laboratoire Signalisation et Transports Ioniques Membranaires (STIM), CNRS ERL 7003—EA 7349, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Guénaëlle Lizot
Laboratoire Signalisation et Transports Ioniques Membranaires (STIM), CNRS ERL 7003—EA 7349, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Cyrielle Jajkiewicz
Laboratoire Signalisation et Transports Ioniques Membranaires (STIM), CNRS ERL 7003—EA 7349, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Manuella Lévêque
Laboratoire Signalisation et Transports Ioniques Membranaires (STIM), CNRS ERL 7003—EA 7349, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Aubin Penna
Laboratoire Signalisation et Transports Ioniques Membranaires (STIM), CNRS ERL 7003—EA 7349, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Christophe Magaud
Laboratoire Signalisation et Transports Ioniques Membranaires (STIM), CNRS ERL 7003—EA 7349, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Vincent Thoreau
Neurovascular Unit and Cognitive Disorders (NEUVACOD), EA 3808, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Patrick Bois
Laboratoire Signalisation et Transports Ioniques Membranaires (STIM), CNRS ERL 7003—EA 7349, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Stéphane Sebille
Laboratoire Signalisation et Transports Ioniques Membranaires (STIM), CNRS ERL 7003—EA 7349, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Aurélien Chatelier
Laboratoire Signalisation et Transports Ioniques Membranaires (STIM), CNRS ERL 7003—EA 7349, Université de Poitiers, Pôle Biologie Santé, Bâtiment B36, 1 rue Georges Bonnet, TSA 51106, CEDEX 9, 86073 Poitiers, France
Anomalies in constitutive calcium entry (CCE) have been commonly attributed to cell dysfunction in pathological conditions such as cancer. Calcium influxes of this type rely on channels, such as transient receptor potential (TRP) channels, to be constitutively opened and strongly depend on membrane potential and a calcium driving force. We developed an optogenetic approach based on the expression of the halorhodopsin chloride pump to study CCE in non-excitable cells. Using C2C12 cells, we found that halorhodopsin can be used to achieve a finely tuned control of membrane polarization. Escalating the membrane polarization by incremental changes in light led to a concomitant increase in CCE through transient receptor potential vanilloid 2 (TRPV2) channels. Moreover, light-induced calcium entry through TRPV2 channels promoted cell migration. Our study shows for the first time that by modulating CCE and related physiological responses, such as cell motility, halorhodopsin serves as a potentially powerful tool that could open new avenues for the study of CCE and associated cellular behaviors.