I/ INTRODUCTION
A l’origine de ce travail, plusieurs études montraient que l’un des problèmes majeurs de la thérapie cellulaire était la survie très limitée des cellules greffées. Des études ont mis en évidence l’importance des espèces réactives de l’oxygène (EROs) dans cette mort précoce. En effet, des modifications génétiques (Tang et al. 2005) ou des préconditionnements pharmacologiques (Mias et al. 2008) induisant une diminution du stress oxydant permettent d’améliorer la survie cellulaire post-greffe. Nous avons émis l’hypothèse que les monoamines oxidases (MAO) pourraient représenter une source d’EROs dans les CSMs. D’autre part, il a récemment été mis en évidence une augmentation des taux de sérotonine (5-HT) dans certains troubles candidats pour la thérapie cellulaire. D’autres études ont montré qu’in vitro la 5-HT pouvait agir sur le comportement des CSMs (prolifération, neuroplasticité). Ainsi, cette 5-HT, via sa dégradation par les MAO et la génération subséquente de peroxyde d’hydrogène (H2O2), pourrait être jouer un rôle dans la mort des CSMs après la greffe.
Dans cette étude nous avons vérifié que les CSMs possédaient tous les outils pour métaboliser la 5-HT, c’est-à-dire son transporteur SERT pour l’internaliser et la MAO-A pour la dégrader. Puis nous avons étudié l’effet de différentes concentrations en 5-HT sur la viabilité des CSMs in vitro et établi l’implication des MAO dans cet effet.
A/ LA SEROTONINE
1/ Biosynthèse et métabolisme
La 5-hydroxytryptamine ou 5-HT est une amine biogène dérivée du tryptophane. Sa synthèse a été étudiée pour la première fois par Hamlin et Fischer en 1951. Comme elle ne peut pas traverser la barrière hémato-encéphalique, sa synthèse au niveau cérébral est exclusivement réalisée au sein des neurones sérotoninergiques (Udenfriend et al. 1957). Le tryptophane (Trp), précurseur dans la biosynthèse de la 5-HT, est un acide aminé dit essentiel, c’est-à-dire qu’il ne peut être synthétisé par l’organisme, mais doit être apporté via la dégradation des protéines provenant de l’alimentation (cf. Figure 10). La quantité quotidienne de Trp ingérée varie de 0.5 à 1 g, bien que l’apport minimum nécessaire soit
évalué à 200 mg/j. Plus de 95% du Trp est utilisé pour la synthèse des protéines, cependant il ne représente que 1% des 20 acides aminés constituant les protéines. Après la dégradation des protéines de l’alimentation, le Trp est présent dans la circulation sanguine sous deux formes : la majeure partie (50 à 80%) est liée à l’albumine sérique (Mc and Oncley 1958), tandis que le reste du Trp est sous forme libre, 1% étant utilisé pour la synthèse de 5-HT (Salter et al. 1989). En effet, seule la fraction libre du Trp peut traverser la barrière hémato-encéphalique grâce à un transporteur actif, le L-type amino acide transporteur 1 (LAT-1) présent sur la membrane de certaines populations de cellules, principalement les cellules endothéliales (Curzon 1996; Russo et al. 2003).
La biosynthèse de la 5-HT à partir de son précurseur est réalisée en deux étapes distinctes (Boadle-Biber 1993) :
1/ hydroxylation du Trp en 5-hydroxytryptophane (5-HTP), réaction catalysée par l’enzyme limitante de cette voie de biosynthèse, la tryptophane-5-hydroxylase (Grahame- Smith 1964; Levenberg et al. 2007),
2/ décarboxylation du 5-HTP en 5-HT par la L-amino-décarboxylase (Henry and Bowsher 1986).
Cependant, la voie de biosynthèse ne se termine pas avec la formation de 5-HT car une faible proportion de la 5-HT produite est elle-même transformée en mélatonine au sein de la glande pinéale (Moore and Rapport 1971; Bowsher and Henry 1983). Après dépolarisation du neurone, la 5-HT libérée dans la fente synaptique est rapidement inactivée en étant recapturée par le bouton présynaptique via un transporteur membranaire spécifique (SERT) (Rudnick 1977). Sa dégradation est assurée par la monoamine oxydase-A (MAO-A) (Cawthon and Breakefield 1979), présente au sein des neurones sur la membrane externe des mitochondries qui provoque une déamination oxydative de la 5-HT. Le produit de cette réaction est ensuite oxydé pour former l’acide 5-hydroxyindole acétique (5-HIAA), principalement retrouvé dans les urines mais également au niveau du liquide cépahlo- rachidien (5%).
Figure 12 : Synthèse de la sérotonine
2/ Rôle et distribution
La 5-HT initialement localisée dans les plaquettes et connue pour son activité vasoconstrictrice, a été isolée et purifiée pour la toute première fois en 1948 à partir du sérum (Rapport et al. 1948). Bien que 95% de la 5-HT de l’organisme soit produit par les cellules entérochromaffines de la muqueuse du tractus gastro-intestinal, elle a également été mise en évidence dans les plaquettes et au niveau cérébral (Erspamer and Asero 1952; Twarog and Page 1953). Les études menées par le groupe d’Amin et collaborateurs en 1954 ont montré une diffusion différentielle de la 5-HT au sein du système nerveux central et exclusivement au sein de la substance grise contenant les corps cellulaires des neurones. Il a ensuite été démontré par immunohistochimie que la 5-HT était synthétisée par des neurones dont les corps cellulaires sont particulièrement concentrés dans les noyaux du
L-tryptophane L-5-Hydroxytryptophane 5-Hydroxytryptamine ou 5-HT N-acétyl-5-HT Mélatonine Tryptophane hydroxylase L-aromatique amino-acide décarboxylase 5-HT N-acétylase Hydroxyindole O-méthyltransférase HO
raphé du tronc cérébral (Dahlstroem and Fuxe 1964; Steinbusch 1981; Touret et al. 1987). Les neurones sérotoninergiques les plus rostraux se projettent majoritairement dans le cerveau antérieur, le thalamus et l’hypothalamus par des voies ascendantes, tandis que les cellules les plus caudales et ventrales se projettent par des voies descendantes dans la moelle épinière et le cervelet respectivement (Azmitia 2007). Ainsi, la 5-HT est largement distribuée au sein du système nerveux central où elle joue le rôle de neurotransmetteur. Les effets de la 5-HT sur les neurones sont excitateurs ou inhibiteurs en fonction des récepteurs impliqués. La 5-HT est le médiateur dont les récepteurs spécifiques sont les plus nombreux (Lucki 1998).
3/ Les récepteurs de la sérotonine
La 5-HT a un rôle important surtout dans le SNC. Ses nombreux récepteurs ont été définis à partir de 1979 avec, parallèlement, la mise sur le marché de ligands originaux dans des domaines thérapeutiques variés : anxiété, migraine, vomissements.