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Objectif 1 : Caractérisation de nouveaux déterminants présynaptiques de la transmission GABAergique.
En étudiant 55 gènes homologues de VGAT et GAT chez C. elegans, nous avons identifié 8 nouveaux gènes candidats pour le transport du GABA. Parmi ces gènes, certains sont membres des familles SLC36, SLC7 et SLC16 qui ne sont pas connus pour être impliqués dans le transport du GABA dans le système nerveux des vertébrés. Si l’un d’entre eux s’avère être un transporteur du GABA, cela mettrait en lumière une nouvelle fonction pour toute une famille. Pour tester la contribution de ces gènes, nous développons un senseur du GABA. Nous tirons parti d’un rapporteur fluorescent codé génétiquement dont l’intensité reflète la quantité de GABA détectée, récemment développé et testé chez la souris ainsi que chez le poisson zèbre, le iGABASnFR. Ce senseur est la combinaison d’une protéine de liaison GABA périplasmique de Pseudomonas fluorescens et de la protéine fluorescente verte superfolder à permutation circulaire avec des linkers et des mutations optimisées. Nous avons réussi à exprimer ce senseur dans tous les neurones de C. elegans en utilisant un promoteur pan-neuronal. La caractérisation et la validation de cette souche sont actuellement en cours. Nous l’utiliserons ensuite pour effectuer un crible génétique EMS afin d’isoler les mutants présentant une déficience dans le transport du GABA.
Objectif 2 : Effets de la caféine dans l’élagage des synapses glutamatergiques au cours du développement.
La caféine est la substance psychoactive la plus consommée au monde et l’un des principaux produits chimiques alimentaires. Elle agit comme un antagoniste compétitif non sélectif des quatre sous-types de récepteurs de l’adénosine couplés à la protéine G, les récepteurs A1, A2A, A2B et A3. Lorsqu’il est ingéré pendant la grossesse à des doses ≥200 mg/jour, les enfants peuvent présenter une réduction du QI. Nous avons montré que l’exposition à la caféine ou à un antagoniste sélectif du récepteur A2A en début de vie perturbe la construction du cerveau, avec des conséquences néfastes à long terme sur la progéniture adulte. Ainsi, une exposition quotidienne à la caféine pendant la période de lactation, qui coïncide avec la période de remodelage intense des synapses (entre P3 et P16), entraîne, au moment du sevrage (P21), une perte des synapses GABAergiques et à l’inverse un gain de synapses glutamatergiques. Ce déséquilibre du nombre de synapses excitatrices et inhibitrices affecte le fonctionnement du réseau hippocampique puisqu’une exposition à la caféine pendant cette période de remodelage des synapses favorise la susceptibilité aux crises d’épilepsie et des déficits de la mémoire spatiale. Ainsi, la "mauvaise construction" du cerveau à la suite d’une exposition à la caféine en début de vie sensibilise la progéniture aux troubles cérébraux. L’objectif principal de notre projet est de découvrir les mécanismes cellulaires et moléculaires impliquées dans cet effet de la caféine sur le développement des synapses afin de le cibler dans les maladies neurodéveloppementales. Nos données récentes montrent un rôle inattendu du récepteur A2A dans la stabilisation des synapses inhibitrices GABAergiques au cours du développement (Science 2021). Nos données non publiées suggèrent une implication plus large du récepteur A2A dans l’élagage des synapses glutamatergiques de l’hippocampe via des interactions neurogliales. Nous analysons actuellement le rôle respectif du récepteur A2A neuronal, astrocytaire et microglial dans le devenir des synapses glutamatergiques et les mécanismes sous-jascents.
Objectif 3 : Caractérisation d’une nouvelle voie de signalisation dans le contrôle de l’inhibition aux synapses inhibitrices matures.
La voie WNK/SPAK contrôle l’extrudeur neuronal du chlore KCC2 et l’importateur du chlore NKCC1 qui régulent l’homéostasie du chlorure et sont critiques pour la polarité et l’efficacité de la transmission GABAergique. Nous avons également montré que cette voie est anormalement activée dans le cerveau épileptique (Heubl et al., Nature Commun. 2017). Notre projet vise à révéler le rôle pratiquement inconnu de cette voie de signalisation très répandue dans le système nerveux et à déterminer si l’interférence avec cette voie a des effets bénéfiques dans l’épilepsie, la cognition, l’anxiété et le stress.
En particulier, nous tentons de répondre aux questions suivantes :
• Est-ce que cette voie contrôle uniquement les transporteurs du chlore ou est-ce que son action s’étend aux autres molécules de la synapse inhibitrice ?
• Y a-t-il un type neuronal (interneurones vs. Cellules pyramidales) particulièrement sensible à cette voie de signalisation ?
• Est-ce que les kinases WNK/SPAK sont recrutées à la membrane neuronale suite à leur activation et si oui par quel mécanisme ?
• Peut-on cibler ce mécanisme et ainsi empêcher la dérégulation des transporteurs du chlore dans la pathologie ?
