Propriétés et impact de la mobilité des récepteurs AMPA dans les réponses à la stimulation haute fréquence des synapses NST-SNr dans les conditions normales et sur des modèles Parkinsoniens. – Stim-Traf-Park

Notre objectif est de comprendre les bases moléculaires de l'effet de la stimulations à haute fréquence (SHF) du noyau sous-thalamique (NST) sur les propriétés des synapses glutamate entre le NSTet la Substance Noire (SNr) dans le contexte de la maladie de Parkinson (PD).
D'une part, la SHF du NST est un moyen efficace de traitement du PD, mais son mécanisme d'action reste inconnu. D'autre part, nous venons de montrer que la diffusion rapide des récepteurs du glutamate joue un rôle majeur dans le contrôle de la transmission synaptique (Heine et al. Science 2008). Le remplacement rapide (5-10 ms) des récepteurs désensibilisé par diffusion latérale permet aux synapses de transmettre efficacement le signal à des fréquences de 100-200 Hz. Par ailleurs, la stimulation à haute fréquence modifie fortement le trafic des récepteurs.
Notre objectif est donc d'étudier si l'efficacité de transmission synaptique durant la SHF dépend du trafic rapide des récepteurs AMPA et de sa modulation. Ce travail sera articulé autour de trois approches complémentaires utilisées au repos et pendant la SHF, en contrôle et dans le modèle de la maladie de Parkinson : 1) étude électrophysiologique des synapses de NST-SNr et de leur rôle dans les circuits des ganglions de la base 2) imagerie ultra-rapide des propriétés de diffusion des récepteurs AMPARs à ces synapses, 3) modulation de la diffusion des AMPAR et impact sur l'ativité synaptique. Les techniques impliquées en (1) et (2) sont maîtrisées dans l'équipe de Bioulac et de Choquet. (2) demande simplement à être trasnféré au système NST-SNr. (3) demande des développements technologiques.
La compréhension de ces mécanismes fondamentaux permettra potentiellement de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques et de nouveaux paradigmes pour un meilleur usage de SHF pour le traitement de la maladie de Parkinson.
Nous allons:
1)Mesurer les propriétés de la synapse glutamatergic de NST-SNr qui sont encore mal définies.
Utiliser le patch-clamp pour la mesure des réponses synaptiques dans une préparation ex vivo qui conserve la connectivité ST-SNr. Utilisation de souris transgéniques « channel rhodospin » pour un contrôle optique précis des stimulations.
2)Caractériser les propriétés de la diffusion d'AMPAR avec une précision sans précédent à cette synapse au repos et pendant le SHF, dans les conditions normales et le modèle de la maladie de Parkinson. Utiliser le FRAP et l'imagerie 1KHz avec des molécules uniques.
3)Concevoir des nouvelles approches chimiques et des modèles génétiques animaux pour moduler la diffusion d'AMPAR in vivo. Utiliser des anticorps recombinants et des agents pontant photoactivables. Utiliser des mutants des AMPAR et de leurs protéines associées.
4)Evaluer l'effet de la modulation de la mobilité des récepteurs AMPA par ces nouvelles molécules ou mutations sur les propriétés dynamique de la synapse NST-SNr, leur réponse à la SHF, les différences entre les modèles contrôles et Parkinsoniens Les résultats attendus sont scientifiques et mesurés par les publications, même si le travail sur la maladie de Parkinson peut découler à terme sur de nouveaux traitements ou de nouvelles stratégies chirurgicales.
1) Une meilleure connaissance de la physiologie de la synapse NST-SNr, un acteur principal dans le circuit des ganglions de la base et des mécanismes de la maladie de Parkinson.
Ceci est basé sur l'association de la physiologie moléculaire et de l'imagerie à haute résolution avec la physiologie in vivo et les spécialistes en Parkinson.
2) Une meilleure connaissance des propriétés de diffusion d'AMPAR
3) Les premières données sur le rôle de la diffusion d'AMPAR dans la transmission synaptique rapide, dans un cadre physiopathologique (Parkinson et SHF)
4) Le développement de nouveaux outils chimiques pour modifier la diffusion d'AMPAR in vivo. Ceci peut ouvrir la porte pour le développement de nouvelles cibles et/ou stratégies thérapeutiques pour la maladie de Parkins