Activation enzymatiques

L’élévation de calcium intracellulaire s’accompagne d’une activation de diverses enzymes (Figure 71), dont la xanthine oxidase, de la phospholipase A2 et de la NOS intervenant dans le stress oxydatif (chapitre précédent). Les autres enzymes activées sont des kinases comme la PKC et la CAM-KII, des phosphatases comme la calcineurine, des protéases comme les calpaïnes et des endonucléases (Lipton and Rosenberg 1994).

4.10.4.1.

Kinases et phosphatases

La phosphorylation par les kinases et la déphosphorylation par les phosphatases de substrats cellulaires comme les récepteurs NMDA et leurs molécules de signalisation cellulaire a une implication importante sur l’excitotoxicité.

En effet, l’activation de récepteurs NMDA surexprimés sur des cellules HEK augmente l’activité de la PKC et induit une mort cellulaire qui peut être diminuée par l’ajout d’inhibiteur ou la réduction de l’expression de la PKC permettant la réduction de la phosphorylation de NR2A sur la partie C-terminale (Wagey et al. 2001).

En parallèle, l’inactivation de la jnk 3 (Jun N-terminal Kinase 3) est neuroprotectrice vis-à-vis de l’excitotoxicité induite par le kaïnate dans l’hippocampe (Yang et al. 1997) et la jnk est activée dans des tranches striatales en présence de glutamate (Vanhoutte et al. 1999).

D’autre part, l’inactivation d’Akt est associée à l’excitotoxicité in vitro et la surexpression d’Akt est protectrice de l’excitotoxicité induite par le NMDA (Luo et al. 2003).

L’activation de la phosphatase calcineurine, enzyme préférentiellement exprimée dans les MSN (Goto et al. 1987), a été observée après la stimulation des récepteurs NMDA avec pour conséquence la déphosphorylation de MAP-2 (Halpain and Greengard 1990), de DARPP32 dans des tranches striatales (Halpain et al. 1990), et plus récemment celle de DAPK (Death-associated protéin kinase) dans un modèle d’ischémie focale chez le rat

(Shamloo et al. 2005). L’inhibition de la calcineurine dans le modèle d’ischémie in vitro réduit l’activation de la DAPK et l’inhibition de la DAPK in vitro et in vivo a un effet neuroprotecteur (Shamloo et al. 2005).

Au contraire, l’activation des récepteurs NMDA sur une culture hippocampale induit une diminution de l’activité de la CAM-KII (Churn et al. 1995) mais celle-ci serait plutôt un phénomène neuroprotecteur que neurotoxique (Hajimohammadreza et al. 1995), permettant la réduction de la phosphorylation de NR2B (Meng et al. 2003). En parallèle, l’activation de la voie des protéines kinases activées par le mitogène (MAPK) par le GDNF s’avère

neuroprotectrice sur des cultures neurogliales corticales exposées au NMDA, par diminution de l’influx calcique via les récepteurs NMDA (Nicole et al. 2001a). En parallèle, l’activation de la voie MAPK et phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-K) et l’augmentation de la synthèse de protéine comme bcl-2 par le BDNF est neuroprotectrice vis-à-vis d’une culutre hippocampale en présence de glutamate (Almeida et al. 2005).

Les phosphatases et les kinases interviendraient dans la physiopathologie de différentes pathologies neurodégénératives, potentiellement associées à un mécanisme excitotoxique. Elles on été mises en évidence dans :

Chapitre 1 RAPPEL

BIBLIOGRAPHIQUE

EXCITOTOXICITE - 103 -

¾ La maladie d’Alzheimer avec la présence d’une forme tronquée et activée par la calpaïne de la calcineurine (Liu et al. 2005) en parallèle d’une diminution de l’expression de trois isoformes de la PKC dans le cerveau des patients

(Masliah et al. 1990) et de l’augmentation de l’activité de la CAMKII parallèle à la perte des neurones CA1 dans l’hippocampe (Wang et al. 2005);

¾ La SLA avec une réduction de la phosphorylation des récepteurs NMDA, probablement suite à une activité augmentée de la calcineurine au niveau de section de la moëlle épinière de patients décédés (Wagey et al. 1997);

¾ La maladie de Huntington avec une diminution de l’expression de la calcineurine (Goto et al. 1986; Goto et al. 1989) et de l’isoforme βII de la PKC

(Hashimoto et al. 1992) dans le striatum de patients.

4.10.4.2. Calpaines

L’intervention des calpaïnes dans les mécanismes d’excitotoxicité est supportée par différents éléments :

¾ L’observation d’une dégradation de la spectrine après la stimulation des récepteurs NMDA dans différents systèmes dont les tranches d’hippocampe

(Seubert et al. 1988), non observée en présence d’une inhibition de la transcription de la calpaïne I par un antisens (Bednarski et al. 1995) ;

¾ La protection de l’excitotoxicité induite par l’ajout de kaïnate sur les neurones corticaux par un inhibiteur de calpaïne (Cheng and Sun 1994) ;

¾ La protection de l’excitotoxicité induite par l’ajout de kaïnate et de NMDA sur les neurones cerebelleux et hippocampaux par un inhibiteur de calpaïne

(Brorson et al. 1995).

¾ L’augmentation de l’activité caséinolytique des calpaïnes en parallèle de l’observation de l’accumulation de fragments protéolytique de la calpastatine, de MAP-2 et de l’alphaII-spectrine ainsi que de l’activation de la caspase 3 par les calpaïnes, dans les zones ischémiées du cerveau de rat (Blomgren et al. 1997; Blomgren et al. 2001) ;

Les calpaïnes interviendraient dans la physiopathologie de nombreuses pathologies

(Zatz and Starling 2005), dont différentes pathologies neurodégénératives aiguës et chroniques potentiellement associées à un mécanisme excitotoxique. Elles on été mises en évidence dans :

¾ L’augmentation de la probabilité de développer une ischémie cérébrale est associée à un polymorphisme génétique portant sur le gène de la calpaïne 10 (Malecki et al. 2003);

¾ La maladie de Parkinson avec l’observation d’une augmentation de l’expression de la m-calpaïne dans le mésencéphale des patients (Mouatt- Prigent et al. 1996);

¾ La maladie d’Alzheimer par l’observation de l’augmentation de la quantité de m-calpaïne cytosolique et la diminution de la calpastatine dans le néocortex des patients (Nixon et al. 1994) ;

¾ La maladie de Huntington avec une augmentation de l’expression de la petite sous-unité régulatrice et de la µ-calpaïne dans le noyau caudé des patients

4.10.4.3. Endonucleases

Les endonucléases sont des acteurs terminaux de la mort cellulaire par apoptose

(Nagata et al. 2003) et par nécrose (Higuchi 2003), assurant la fonction de coupure de l’ADN au niveau internucléosomal. Elles sont activées dans le striatum de rat après injection de kaïnate (Lok and Martin 2002) et la réduction de l’expression de l’endonucléase G chez la souris protége partiellement de lésion de l’hippocampe induite par le kaïnate (Wu et al. 2004). Un marquage TUNEL positif, représentant le résultat de la fragmentation de l’ADN par les endonucléases, a été observé dans différentes pathologies neurodégénératives :

¾ La zone ischémiée du cerveau de patients décédés d’ischémie cérébrale (Guglielmo et al. 1998) ;

¾ La zone lésée du cerveau de patients décédés de traumatisme cérébral (Smith et al. 2000a) ;

¾ L’hippocampe de patients décédés de la maladie d’Alzheimer (Smale et al. 1995) ;

¾ Le striatum des patients atteints de la maladie de Huntington (Dragunow et al. 1995; Portera-Cailliau et al. 1995; Thomas et al. 1995; Butterworth et al. 1998).

Chapitre 2 OBJECTIFS

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5. Objectifs

Les objectifs de cette thèse comportaient l’étude de deux problématiques. La première problématique était l’étude des voies de mort cellulaires mises en jeu in vivo dans un modèle de la maladie de Huntington induit par une forte inhibition du complexe II mitochondrial. La seconde problématique consistait à comprendre par quel mécanisme l’inhibition partielle du complexe II mitochondrial pouvait produire une potentialisation majeure de la neurodégénérescence induite la stimulation excessive des récepteurs NMDA. L’objectif global de ces deux études était de mieux définir quelles pouvaient être les conséquences du déficit chronique du complexe II rapporté dans la maladie de Huntington.