Chapitre II. Le système VIP-Récepteurs
6. Les fonctions physiologiques
6.3. Implication du système VIP-récepteurs dans la neuroprotection, la différenciation et
6.3.3. Le système VIP-récepteurs et les neurones
Dans les cellules granulaires du cervelet en culture et dans des conditions favorisant l'apoptose, le PACAP inhibe la mort cellulaire programmée et stimule la croissance des neurites. Le PACAP a également été montré pour protéger les cellules granulaires du cervelet des actions délétères de molécules toxiques telles que l'éthanol-4-hydroxynonénal (Figure 33), le peroxyde d'hydrogène, les céramides. Ces effets neuroprotecteurs du PACAP sur les neurones granulaires impliquent l’activité de l’AC et stimule la production d’AMPc, induisant ainsi l’activation de la PKA. En aval de la PKA, le PACAP induit la phosphorylation d’ERK par Rap1 et l’activation de RAS. Cette activation d’ERK est nécessaire pour l’inhibition de l’activité de la caspase 3, induisant par conséquent un blocage de l’apoptose et contribuant à l’effet neuroprotecteur du PACAP. Il est connu depuis longtemps que le PACAP régule l’expression du gène c-fos par la voie PKA, mais ce n’est que récemment que c-fos a été montré pour stimuler l’expression de Bcl-2. En aval de ce dernier, le PACAP empêche la libération du cytochrome C et inhibe l’activation de la caspase 9, qui à son tour régule la caspase 3 (Vaudry et al., 2009) (Figure 34).
L'effet neuroprotecteur du PACAP pour les neurones se fait au moins en partie indirectement par la libération de BDNF (Frechilla et al., 2001; Shintani et al., 2005). En effet, le PACAP protège les neurones corticaux des effets cytotoxiques générés avec de fortes concentrations du glutamate (environ 1nM), en induisant la production du BDNF (Morio et al., 1996). De plus, ces doses cytotoxiques de glutamate augmentent considérablement l’expression de l’ARNm du PACAP, et l’antagoniste du récepteur du PACAP, le PACAP6-38 intensifie les effets délétères du glutamate (Shintani et al., 2005). L’action du PACAP sur les
Figure 34: Représentation schématique des mécanismes intracellulaires impliqués dans les activités neurotrophiques du PACAP dans les cellules granulaires de cervelet. Bax, Bcl-2-associated X protein; Bcl-
2, B-cell lymphoma 2; BDNF, brain-derived neurotrophic factor; caspase, cysteinyl-aspartate-cleaving protease; cFos, Finkel Biskis Jinkins osteosarcoma-related oncogene; cJun, jun oncogene; cytC, cytochrome c; DAG, diacylglycerol; Epac, exchange factor directly activated by cAMP; Gli1, glioma-associated oncogene homolog 1; IP3, inositol 1,4,5-trisphosphate; G, guanine-nucleotide binding regulatory protein; Lot1, lost on transformation
1; NR1, NMDA receptor subunit 1; p38, p38 mitogen-activated protein kinase; PAC1-R, PACAP-specific receptor; PP2A, protein phosphatase 2A; Ptc1/Smo, patched 1/ smoothened complex; Raf, Raf proto-oncogene serine/threonine-protein kinase; Rap1, small GTPase of the RAS oncogene family; Ras, retrovirus-associated DNA sequences; RNApol II, RNA polymerase II; Rit, Ras-like GTPase without CAAX 1; Shh, sonic hedgehog; Src, sarcoma viral oncogene homolog; Tau, neuron-specific microtubule-associated protein; TrkB, tropomyosine-related kinase B; ↓, activation; ⊥, inhibition (D’après Vaudry et al., 2009).
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neurones corticaux est médiée par la voie de l'AMPc (Martin et al, 1995; Morio et al, 1996), mais il a aussi été rapporté que le PACAP peut moduler directement les récepteurs NMDA indépendamment des seconds messagers intracellulaires (Vaudry et al., 2009).
Dans les cellules précurseurs granulaires (GNP, granule neuron precursors) de souris et de rat, le PACAP-38 peut aussi interférer avec la voie Shh (Figure 34). En effet le PACAP-38 bloque via le récepteur PAC1 l’effet prolifératif induit par la voie Shh dans ces cellules. Cet effet est reproduit par un agoniste spécifique du récepteur PAC1, le maxadilan, ainsi que par l’activateur de l’adenylyl cyclase, la forskoline, suggérant que le PACAP-38 exerce son activité anti-mitogénique via l’AMPc dans ces cellules précurseurs (Nicot et al., 2002 ; Vaudry et al., 2009). Récemment, l’équipe du Pr James Waschek a confirmé cet effet antagoniste du PACAP-38 dans les cellules précurseurs granulaires en montrant que ce neuropeptide bloque la signalisation Shh par un mécanisme impliquant l’activation de la PKA qui permet l’inhibition de la translocation du facteur de transcription Gli2 dans le cil primaire. La séquestration de Gli2 dans le cytoplasme empêche son activation par Smo, ce qui empêche l’activation de la voie Shh (Niewiadomskiet al., 2013). Dans ces cellules GNP, il a été aussi montré que cet effet anti-mitogénique du PACAP-38 peut être lié à l’induction d’un facteur de transcription à doigt de zinc qui agit comme un gène suppresseur de tumeurs, Lot-1. Cet effet est induit par le PACAP de manière AMPc-, PKA- et ERK- dépendant (Contestabile et al., 2005; Fila et al., 2009).
Enfin, en plus de ces effets sur la prolifération cellulaire, sur la survie et la différenciation, le PACAP a été montré pour inhiber la migration des cellules granulaires (Falluel-Morel et al., 2005 ; Cameron et al., 2007, 2009). En effet, pendant le neurodéveloppement embryonnaire, ces neurones migrent de leur site de formation jusqu’à leur emplacement final et ce processus continue jusqu’à la naissance. A la fin de la migration les neurones établissent des communications via la formation des synapses. Des images obtenues par vidéomicroscopie rapide (time-lapse) ont montré que le PACAP-38 induit une inhibition de la migration des cellules granulaires dans la couche moléculaire du cervelet de souris de P10 (Figure 35). Au contraire, l’antagoniste PACAP6-38 accélère la migration de ces cellules granulaires qui se produit naturellement au niveau de la couche des cellules de Purkinje (Cameron et al., 2007). Ceci indique que le PACAP endogène joue un rôle physiologique dans le contrôle de la migration de ces cellules au cours du développement de cervelet (Komuro and Rakic, 1998). Bien que l'effet du PACAP sur la migration des cellules
Figure 35: Effet du PACAP-38 sur la migration des cellules granulaires de cervelet. Des images “Time-lapse” montrant que le PACAP-38 (1 μM) induit une inhibition rapide de la migration des cellules granulaires dans la couche moléculaire (ML) dans des coupes de cervelet de souris à P10. Le temps écoulé (en minutes) est indiqué en dessous de chaque micrographie. La barre d’échelle correspond à 16 µm (D’après Cameron et al., 2007).
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granulaires soit puissant, il dure seulement environ 2h et implique les voies de signalisations dépendantes de l’AMPc et du Ca2+ (Cameron et al., 2007). Cet effet est associé aussi à la phosphorylation d’une protéine associée aux microtubules, la protéine Tau, qui maintient la structure des microtubules au niveau des neurites. La phosphorylation de cette protéine Tau entraîne une diminution de son affinité pour les microtubules, ce qui peut induire leur déstabilisation et par conséquent une désorganisation du cytosquelette (Falluel-Morel et al., 2005).