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Les récepteurs orphelins GluRdelta sont activés par les récepteurs métabotropiques du glutamate : nouveaux mécanismes et nouvelles fonctions glutamatergiques – DELTAplane

Les récepteurs orphelins GluRdelta : rôle et mécanismes d’activation synaptique

Le rôle des récepteurs GluRdelta1 et GluRdelta2 dans la transmission synaptique a été mis en doute car leur mode d’activation est inconnu. Notre objectif est de montrer que ces récepteurs sont activés par les récepteurs métabotropiques du glutamate, par quels mécanismes, et comment ils participent aux courants et à la plasticité synaptique dans le cerveau.

Couplage des récepteurs orphelins GluRdelta et des récepteurs métabotropiques du glutamate

Enjeu : <br />montrer que GluRdelta1 et GluRdelta2 jouent un rôle clé dans la transmission synaptique médiée par les récepteurs métabotropiques du glutamate. <br />Objectifs : <br />1) montrer que les canaux GluRdelta sont responsables des courants activés par les mGluR en système recombinant et dans les neurones. <br />2) identifier les voies de signalisation impliquées. <br />3) Etablir le rôle des courants GluRdelta dans la transmission et la plasticité synaptique et les comportements.

Le programme expérimental est basé sur l’utilisation conjointe d’approches moléculaires et électrophysiologiques . Outre les techniques de patch-clamp et d’ingénierie moléculaire, nous utilisons le transfert viral de mutants des GluRdelta et des souris dépourvues des gènes GluRdelta. Les études des voies de signalisation et des complexes d’échafaudage combineront les approches pharmacologiques, moléculaires et l’imagerie des interactions protéine-protéine par BRET.

- mGluR1 ouvre le canal de GluRdelta2 en système recombinant et dans les neurones de Purkinje du cervelet (manuscrit en révision impliquant les 3 partenaires, cf. illustration).
- GluRdelta1 est largement exprimé dans le cerveau adulte (manuscrit en préparation, partenaire 1).
- Mise au point de l’étude des dynamiques d’interactions de protéines liées aux récepteurs du glutamate (2 articles et 2 commentaires publiés par le partenaire 2).

La « dé-orphanisation » des GluRdelta par les mGluRs est certaine d’avoir un grand retentissement scientifique. En effet la fonctionnalité des canaux GluRdelta a été souvent mise en doute et l’existence d’un couplage mGluR-GluRdelta représente un mécanisme très original. Enfin, les liens suggérés entre GluRdelta1 et -2 et la schizophrénie et l’autisme font du couplage mGluR-GluRdelta une cible pharmacothérapeutique potentielle de grand intérêt.

- GKAP-DLC2 interaction organizes the postsynaptic scaffold complex to enhance synaptic NMDA receptor activity - Moutin E et al. (2012) J Cell Sci 125: 2030-2040
- Dynamic remodeling of scaffold interactions in dendritic spines controls synaptic exc

Le glutamate est le neurotransmetteur excitateur principal du cerveau des vertébrés. Il agit par l’intermédiaire de récepteurs ionotropiques (iGluRs) qui comportent un canal ionique et de récepteurs métabotropiques (mGluRs) qui activent des voies de signalisation intracellulaires. Les récepteurs orphelins GluRdelta1 et GluRdelta2 sont fortement homologues aux iGluRs. Cependant, en dépit de 20 ans de recherche, aucun ligand identifié ne déclenche l’ouverture de leur canal ionique.

La collaboration des trois partenaires de cette demande a permis d’obtenir de forts indices de la fonctionnalité de ce canal. Nos données non publiées indiquent que le canal des récepteurs orphelins GluRdelta1 et GluRdelta2 s’ouvre sous l’action des mGluRs de type I, aussi bien en système d’expression hétérologue que dans les neurones de Purkinje du cervelet et à la synapse que ceux-ci forment avec les fibres parallèles. Nos résultats indiquent également que l’expression des deux récepteurs GluRdelta, et donc leurs rôles physiopathologiques, s’étend plus largement au travers des structures cérébrales et des types neuronaux que décrit lors de leur découverte.

Ce projet comporte trois objectifs principaux :
1) démontrer que les canaux GluRdelta sont responsables en tout ou partie des courants activés par les mGluR en système recombinant et dans les neurones du cervelet et du cortex cérébral.
2) identifier les voies de signalisation intracellulaire et les protéines d’échafaudage impliquées dans l’interaction fonctionnelle mGluR-GluRdelta et étudier la dynamique de ces complexes multiprotéiques.
3) Etablir le rôle des courants GluRdelta activés par les mGluR dans la transmission synaptique excitatrice corticale, ainsi que dans la plasticité synaptique cérébelleuse et les comportements qui dépendent de celle-ci.

Le programme expérimental proposé est basé sur l’utilisation conjointe d’approches moléculaires et physiologiques bien établies dans le consortium. Outre les techniques de patch-clamp et d’ingénierie moléculaire, nos approches incluront notamment le transfert viral de mutants dominants négatifs du canal de GluRdelta afin de montrer son rôle dans les neurones. Les études des voies de signalisation et des complexes d’échafaudage combineront les approches pharmacologiques, moléculaires et l’imagerie des interactions protéine-protéine par BRET.

La faisabilité de ce projet est attestée par nos données non publiées et s’appuie sur les compétences du consortium dans les domaines des iGluR et des réseaux corticaux (partenaire 1), des mGluR, des voies de signalisation intracellulaire et des échafaudages synaptiques (partenaire 2) et de la transmission et la plasticité synaptique cérébelleuse (partenaire 3). Les techniques d’ingénierie moléculaire, de transfert viral et d’imagerie BRET sont utilisées en routine au sein du consortium. L’efficacité de notre collaboration repose également sur un socle de compétence commune en électrophysiologie des récepteurs, des canaux et de la transmission synaptique. La majorité de l’équipement, des outils biologiques et modèles animaux nécessaires à la réalisation de ce programme sont disponibles au sein du consortium.

La « dé-orphanisation » des GluRdelta par les mGluRs est certaine d’avoir un grand retentissement scientifique. En effet la fonctionnalité des canaux GluRdelta a été souvent mise en doute et l’existence d’un couplage mGluR-GluRdelta représente un mécanisme très original dont les implications pour la transmission synaptique et la signalisation des récepteurs sont nombreuses. Enfin, les liens suggérés entre GluRdelta1 et -2 et la schizophrénie et l’autisme font du couplage mGluR-GluRdelta une cible pharmacothérapeutique potentielle de grand intérêt.

Coordinateur du projet

Monsieur Bertrand Lambolez (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B) – bertrand.lambolez@snv.jussieu.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UMR5203 CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE LANGUEDOC-ROUSSILLON
UMR7102 CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B
UMR8119 CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS A

Aide de l'ANR 516 641 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2011 - 36 Mois

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