Dynamique de la Signalisation Intracellulaire et Cibles Thérapeutiques

Les signaux intracellulaires déterminent les propriétés d'une cellule au sein d'un organisme et participent à l'intégration des signaux extracellulaires conduisant à une réponse cellulaire appropriée. Notre approche se concentre sur les aspects dynamiques de ce processus d'intégration, en particulier avec l'utilisation de l'imagerie biocapteur en temps réel. Nous utilisons ce cadre expérimental pour suivre les adaptations dans des conditions physiopathologiques et analyser les effets de composés pharmacologiques. Cela conduira à terme à de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Trans-différenciation des cellules musculaires lisses vasculaires dans l'athérosclérose

Une variante d'épissage court de l'adénylyl cyclase perturbe la signalisation de l'AMPc.

Les cellules musculaires lisses vasculaires soumises à une inflammation chronique - telles que celles impliquées dans la formation de plaques d'athérosclérose ou la resténose post-angiopalsie - présentent une réduction importante de leur production d'AMPc, entraînant une motilité et une prolifération cellulaires accrues. Nous avons montré que cette transdifférenciation dépend de l'expression de novo d'un court variant d'épissage de l'adénylyl cyclase 8, dépourvu des 5 premiers segments transmembranaires. Ces formes courtes d'AC8 exercent un effet dominant-négatif en se dimérisant avec les autres adénylylcyclases fonctionnelles pleine longueur, en les retenant dans le réticulum endoplasmique et en réduisant ainsi la production globale d'AMPc dans la cellule.

Nous explorons maintenant comment inhiber ce processus délétère dans la perspective de prévenir les maladies vasculaires.

En savoir plus sur les isoformes courtes AC8

Imagerie biocapteur pour analyser les dysfonctionnements de la signalisation AMPc

Imagerie en direct de l'AMPc dans des cultures primaires de cellules musculaires lisses vasculaires témoins (en haut) et du même type cellulaire après traitement chronique à l'interleukine (en bas). La forskoline a été utilisée pour augmenter la production d'AMPc. Dans les cellules témoins, cela conduit à une réponse maximale, alors que les cellules transdifférenciées montrent une production limitée d'AMPc.

Référence: Vallin et al, 2018.

Dopamine et autres neuromodulateurs dans le striatum

Un certain nombre de neuromodulateurs, un schéma d'intégration complexe

Les neurones épineux de taille moyenne du striatum expriment les récepteurs dopaminergiques D1 ou D2, couplés de manière opposée à la voie de signalisation de l'AMPc. 

Dynamique des réponses D1 et D2

La dopamine a une efficacité similaire sur les récepteurs D1 et D2

L'imagerie par biocapteur dans des tranches de cerveau strié a été utilisée pour surveiller la réponse de l'AMPc à la dopamine, simultanément dans les neurones exprimant les récepteurs de la dopamine D1 ou D2. Ces récepteurs, couplés à l'adénylyl cyclase de manière opposée, déclenchent des modifications symétriques de l'AMPc intracellulaire.

Contrairement à ce qui est communément admis dans la littérature, nos expériences montrent que la dopamine a quasiment la même efficacité sur les récepteurs D1 et D2. Les différences dans le schéma d'intégration (selon DARPP-32) sont les causes réelles de la différence fonctionnelle D1/D2 dans la réactivité.

Régulation de la réponse dopaminergique via les récepteurs muscariniques de l'acétylcholine

L'acétylcholine contrôle l'action de la dopamine

Les muscariniques M4 sont couplés négativement à la production d'AMPc et co-exprimés avec les récepteurs dopaminergiques D1 par les neurones épineux moyens de la voie directe. L'activation de ces récepteurs pourrait en théorie s'opposer à l'action positive de la dopamine, et une pause dans le déclenchement des neurones cholinergiques est nécessaire pour permettre une réponse positive à la dopamine. Ceci a été étudié par simulation numérique. Des expériences ont révélé que les récepteurs M4 étaient très sensibles à de très faibles doses d'acétylcholine, et ces récepteurs exercent donc un puissant contrôle négatif sur l'AMPc.

Nous étudions actuellement le contrôle de la libération d'acétylcholine par les interneurones cholinergiques.

Phosphodiesterases

Les principales phosphodiestérases exprimées dans le striatum sont PDE1B, PDE2A et PDE10A. Ils partagent la caractéristique de dégrader à la fois l'AMPc et le GMPc.

En utilisant l'imagerie par biocapteur, nous avons montré que la PDE10A est responsable du contrôle des niveaux d'AMPc de base et est efficace sur les faibles concentrations d'AMPc.

Nous avons également montré que la PDE2A peut être efficacement activée par le cGMP et que la PDE2 contrôle les niveaux de concentration plus élevés d'AMPc et de cGMP.

Nous explorons actuellement le rôle fonctionnel joué par PDE1A.

Signalisation AMPc lors de la migration neuronale

Neurones nouvellement formés

Ce projet développé en collaboration avec Isabelle Caillé vise à analyser les signaux transitoires d'AMPc qui se produisent dans le cytosol des neurones lors de leur migration de la zone sous-ventriculaire vers le bulbe olfactif.

Altérations de la signalisation AMPc dans la maladie d'Alzheimer

Les neurones et les vaisseaux subissent une dégénérescence coïncidente au cours de la maladie d'Alzheimer.