a) Résumé des résultats
Jʼai étudié lʼévolution au cours du développement de récepteurs dans des zones cérébrales associées à lʼaddiction (striatum dorsal et ventral): le récepteur orphelin GPR88 et le récepteur aux cannabinoïdes CB1. En effet, un second objectif de mon post-doctorat était de mettre en place une nouvelle technique au sein du laboratoire américain: lʼhybridation in situ (fluorescence) combinée à lʼimmunohistochimie. Le développement de cet outil, en partant de zéro, mʼa pris 6 mois et a été couronné de succès. Cette technique est maintenant mise à profit dans diverses expériences menées par plusieurs équipes de la Chicago Medical School. En particulier, nous avons étudié grâce à elle les niveaux dʼexpression au cours du développement dʼun récepteur métabotropique orphelin exprimé de façon sélective dans le striatum, et dont le ligand endogène reste inconnu à ce jour : le GPR88 (Van Waes et al, 2011c) (Focus 1). Nous avons par ailleurs quantifié les niveaux dʼexpression du récepteur CB1 dans le striatum au cours du développement et nous les avons corrélés aux niveaux dʼexpression du récepteur dans les régions corticales fonctionnellement associées (Van Waes et al, 2012a) (cf. article en annexe).
b) Focus 1: GPR88
Le récepteur orphelin GPR88 est un récepteur métabotropique (supposé) exprimé majoritairement - mais pas exclusivement - dans le striatum (Ghate et al, 2007; Logue et al, 2009; Massart et al, 2009; Mizushima et al, 2000) et dont
lʼexpression est modulée par des interventions neuropharmacologiques (Befort et al, 2008; Bohm et al, 2006; Conti et al, 2007; Le Merrer et al, 2012). Sa localisation sélective dans le striatum en fait une cible de choix pour le développement de thérapeutiques visant à moduler les fonctions sous tendus par le striatum (motricité/Parkinson, compulsion, addiction…). Le gène GPR88 est distribué dans le striatum dorsal (caudate-putamen) et dans le striatum ventral (noyau accumbens). Il est détecté dans les neurones de projection (neurones épineux moyens MSNs, GABAergiques) appartenant aussi bien à la voie directe quʼà la voie indirecte (Massart et al, 2009). Malgré le nombre important de recherches qui lui est consacré, seul un agoniste synthétique de ce récepteur a été décrit à ce jour (Jin et al, 2014; Li et al, 2013) ; aucun agoniste endogène nʼa été découvert. Les approches utilisées pour étudier sa fonction dans le système nerveux central ont donc, jusquʼà maintenant, essentiellement consistées en des études génétiques (Ingallinesi et al, 2015; Logue et al, 2009; Quintana et al, 2012). Les données obtenues à partir de souris pour lesquelles le gène GPR88 a été inactivé indiquent que ce dernier serait impliqué dans la modulation de la transmission dopaminergique. Les souris mutantes (i.e. gène GPR88 invalidé) présentent une diminution des taux de base de dopamine et des niveaux plus élevés de la protéine DARPP-32 sous sa forme phosphorylée (Thr-34) dans le striatum (protéine appartenant à une voie de transduction régulée par la dopamine). Ceci était accompagné dʼune augmentation de lʼactivité locomotrice induite par lʼapomorphine (agoniste compétitif de la dopamine) et lʼamphétamine (Logue et al, 2009). Chez les souris mutantes, on note également une augmentation de lʼexcitabilité des neurones épineux moyens par le glutamate, une diminution de la coordination motrice et un déficit dʼapprentissage associé au contexte (Quintana et al, 2012). Une autre étude récente révèle que ces souris mutantes présentent par ailleurs une amélioration de la mémoire spatiale et des niveaux dʼanxiété atténués (Meirsman et al, 2015). Finalement, une inactivation sélective de GPR88 dans le noyau accumbens atténue les altérations comportementales observées dans un modèle neurodéveloppemental de schizophrénie chez le rat (hyperlocomotion induite par lʼamphétamine, déficit de discrimination de la nouveauté dans un contexte sociale) (Ingallinesi et al, 2015).
Figure 27 Illustration des résultats obtenus en utilisant la technique dʼhybridation in situ (fluorescence) combinée à lʼimmunohistochimie pour caractériser lʼexpression du récepteur orphelin GPR88 dans le striatum, région impliquée entre autres dans les processus addictifs. A) Les ARNm codant le récepteur GPR88 (vert) étaient détectés dans toutes les cellules NeuN-positives (rouge) dans le striatum (caudate-putamen, en haut). En revanche, dans le globus pallidus, les cellules NeuN-positives nʼexprimaient pas les ARNm codant le GPR88. Barre dʼéchelle = 25 microns. B) Localisation de GPR88 (vert) dans les neurones (rouge) de taille moyenne et dans ceux de grande taille dans le striatum (ligne du haut). Grossissement (ligne du milieu) montrant un exemple de neurone large (probablement un interneurone cholinergique, triangle blanc) exprimant faiblement GPR88. La ligne du bas montre une expression plus
A
Bien que la localisation du GPR88 soit maintenant bien établi, le décours de son expression au cours du développement nʼa jamais été investigué.
Nous avons dans une étude descriptive, grâce à la technique dʼhybridation in situ par fluorescence couplée à lʼimmunohistochimie, montré que le GPR88 était présent quasiment exclusivement dans le striatum, et ceci dans la totalité des neurones cʼest à dire dans lʼensemble des neurones épineux moyens (MSNs) dʼune part (voies directe et indirecte) mais également dans lʼensemble des interneurones du striatum (Figure 27A). Lʼexpression de GPR88, bien que visible dans lʼensemble des neurones du striatum, présentait des différences de niveau dʼexpression marquées entre les cellules (Figure 27B).
Nous avons également montré que la trajectoire développementale des quantités dʼARNm codant pour ce récepteur est différente dans le striatum dorsal et dans le noyau accumbens (Figure 28). La diminution était continue dans le striatum dorsal (caudate-putamen) de lʼâge de 25 jours (préadolescents, P25) à lʼâge de 70 jours (jeunes adultes, P70, Figure 28B). En revanche, une diminution des taux dʼARNm codant pour ce récepteur était observée au niveau du noyau accumbens entre la pré-adolescence (P25) et lʼadolescence (P40), mais pas de lʼadolescence (P40) à lʼâge adulte (P70). Des études complémentaires seront nécessaires pour déterminer le rôle fonctionnel de ce récepteur présumé et un effort particulier devra être entrepris pour découvrir un éventuel ligand endogène de ce récepteur.
Figure 28 A) Autoradiogrammes illustrant la diminution de lʼexpression de GPR88 en fonction de lʼâge dans le striatum dorsal (caudate-putamen, CPu) et dans le striatum ventral (nucleus accumbens, NAc). P25 : 25 jours, P70 : 70 jours. B) Quantification de lʼexpression de GPR88 dans le caudate-putamen et