terme induites par la cocaïne
2. Rôle des hétéromères DAR/NMDAR dans les altérations synaptiques induites par la cocaïne au sein du striatum
Dans le but d’étudier l’impact des hétéromères DAR/NMDAR sur les altérations de transmission glutamatergique induites par la cocaïne dans le striatum, nous avons utilisé un protocole mis au point dans le laboratoire du groupe du Dr Christian Lüscher. Selon ce paradigme, cinq injections de cocaïne quotidiennes suivies de 10 jours de sevrage sont associées à une facilitation à long terme de la transmission synaptique glutamatergique des afférences corticales projetant sur les D1R-MSN (mais pas de celles projetant sur les D2R-MSN) qui est nécessaire au développement de la sensibilisation locomotrice induite par la cocaïne (Pascoli et al., 2012; Terrier et al., 2016).
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En collaboration avec le groupe de Jacques Barik, nous avons observé comme attendu que les D1R-MSN du NAc (visualisé grâce à une approche virale) infectés avec le virus contrôle (Tet-On- C1) présentaient bien une augmentation du ratio AMPA/NMDA (A/N) après 10 jours de sevrage à la cocaïne (Terrier et al. 2016). De manière intéressante, nous avons pu montrer que le blocage des hétéromères D1R/GluN1 avec l’AAV Tet-On-C1 bloque l’augmentation du ratio des courants A/N induite par la cocaïne. Ceci est en accord avec les résultats précédents du laboratoire qui montrent que l’interaction entre D1R et GluN1 est joue un rôle central dans l’induction de la LTP striatale au niveau des D1R-MSN (E. Cahill et al., 2014). Il a également été montré que la LTP induite par la cocaïne au niveau des synapses glutamatergiques sur les D1R-MSN du NAc dépendait de l’activation de la voie ERK (Pascoli et al., 2012). A cet égard, le laboratoire a montré que les hétéromères D1R/GluN1 contrôlent la potentialisation des flux calciques par NMDAR induite par la stimulation du D1R qui déclenche l’activation de ERK par la cocaïne (Pascoli et al. 2011)(E. Cahill et al., 2014). Ainsi, l’inhibition de la voie ERK pourrait, au moins en partie, rendre compte du blocage de la LTP induite dans les D1R-MSN par la cocaïne lorsque les D1R et NMDAR sont découplés. De manière intéressante, la modulation des hétéromères D1R/GluN1 semble être corrélée aux modifications de la plasticité glutamatergique induite par la cocaïne. En effet, les hétéromères D1R/GluN1 augmentent au 1er jour d’abstinence puis diminuent pendant le sevrage et repartent à la hausse après une réexposition à la cocaïne. Kourrich et ses collègues ont observé une diminution des ratio A/N dans le NAc au premier jour d’abstinence, qui pourrait être dû, selon les auteurs, à une augmentation du nombre de NMDAR à la surface ou de leur efficacité. Une augmentation des hétéromères D1R/GluN1 24h après la dernière injection pourrait expliquer cette augmentation de l’efficacité des NMDAR. En effet, il a été montré que le blocage de l’interaction entre D1R et GluN1 bloquait la phosphorylation de GluN2B sur Tyr 1472 induite par la cocaïne (Pascoli et al. 2011 ; Cahill et al. 2014), une modification post-traductionnelle qui promeut l’expression de surface des NMDAR contenant la sous-unité GluN2B (Hallett et al. 2006).
Au cours d’un sevrage prolongé, Kourrich et ses collègues, ainsi que le groupe de Christian Lüscher ont observé une augmentation du ratio A/N qui serait attribuable à une augmentation de l’efficacité et du nombre des AMPAR et/ou une diminution du nombre ou de l’efficacité des NMDAR (Terrier et al., 2016). Concernant les NMDAR, la diminution des hétéromères D1R/GluN1 observée après 7 jours de sevrage pourrait rendre compte d’une réduction de l’efficacité des NMDAR. D’autre part, le groupe de Marina Wolf a détecté une augmentation des AMPAR perméables au calcium (CP-AMPAR) entre 7 et 21 jours post-cocaïne (Boudreau and Wolf, 2005), une augmentation qui a lieu dans les D1R (Terrier et al., 2016) qui renforce l’efficacité de la signalisation AMPAR. Une hypothèse serait que l’augmentation initiale des hétéromères D1R/NMDAR pourrait contribuer à l’augmentation des AMPAR calcium perméable durant le sevrage. En effet, un mécanisme possible qui expliquerait le lien entre les hétéromères D1R/GluN1 et l’insertion des CP-AMPAR réside dans la capacité des hétéromères D1R/GluN1 à contrôler la facilitation des flux calciques dépendants des NMDAR dans les D1R-MSN lors d’augmentations des taux de DA. Cette entrée de calcium accrue
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pourrait activer la CaMKII, une kinase capable augmenter l’expression à la membrane synaptique de GluA1 en la phosphorylant sur la serine 831, un évènement clé dans le maintien de la LTP NMDAR-dépendante (Barria et al., 1997; Robison, 2014). D’autres part, l’augmentation de Ca2+ dépendante des hétéromères D1R/GluN1 peut promouvoir l’expression de surface des AMPAR en activant la voie ERK (Zhu et al., 2002) qui inhibe à son tour la phosphodiestérase 4. L’inhibition de la phosphodiestérase 4, va augmenter la production de l’AMPc, activer la voie PKA qui phosphoryle DARPP-32 et GluA1 et augmenter l’expression de surface de GluA1 (Song et al., 2013) (Figure 43).
Nous avons déjà montré que les hétéromères D1R/GluN1 contrôlent l’activation de ERK. Pour tester cette hypothèse d’un lien entre insertion des CP-AMPAR et hétéromères D1R/GluN1 il faudrait détecter les CP-AMPAR chez des animaux injectés avec le virus C1 ou C1∆, 10 jours après une sensibilisation locomotrice. Une diminution de l’augmentation attendue de l’expression des CP-AMPAR suggèrerait un rôle clé des hétéromères D1R/GluN1 dans leur régulations en réponse à la cocaïne.
Il a été montré que les hétéromères D2R/GluN2B, sont nécessaires pour l’inhibition des courants NMDAR à la suite de la stimulation du D2R (Liu et al., 2006). Dans cette étude, nous montrons dans les conditions basales que le blocage de ce complexe n’affecte pas les ratio A/N, ni l’amplitude et la cinétique des courants NMDAR. Ces résultats montrent donc que l’expression virale du fragment
Figure 43 : Schéma hypothétique du rôle des hétéromères D1R/GluN1 dans l’insertion des AMPAR perméables au Ca2+.
Les hétéromères D1R/GluN1 permettent la facilitation des courant Ca2+ dépendants des NMDAR après stimulation du D1R. Ceci conduit à l’activation de ERK qui permet de lever l’inhibition par la phosphodiestérase 4 de la production d’AMPc. L’augmentation d’AMPc va activer la PKA qui phosphoryla la sous-unité AMPAR GluA1 et augmentent l’expression des GluA1-AMPAR à la surface membranaire. Le Ca2+ permet aussi d’activer la voie calcium-calmolduline-CaMKII, la CaMKII en phosphorylant la sous-unité GluA1 permet d’augmenter l’adressage des GluA1-AMPAR à la membrane.
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IL3 choisi pour bloquer l’interaction D2R/GluN2B n’altère pas la transmission glutamatergique basale au niveau des synapses formées par les afférences corticales qui projettent sur les D2R-MSN. En réponse à des injections répétées de cocaïne suivies d’un sevrage de 10 jours il a été montré que la cocaïne n’altérait pas la transmission glutamatergique au niveau des synapses glutamatergiques formées par les afférences corticales projetant sur les D2R-MSN (Terrier et al. 2016). C’est pour cette raison que nous n’avons pas étudié l’impact du blocage des interactions D2R/GluN2B après traitement à la cocaïne, mais uniquement dans les conditions basales. Toutefois, dans la paradigme d’auto-administration de cocaïne, lorsque les animaux ont un accès prolongé à la cocaïne, une forte augmentation de l’indice de rectification des courant AMPAR suggère une augmentation des CP-AMPAR qui est observée spécifiquement au niveau des synapses de l’amygdale basolatérale (BLA) vers les D2R-MSN (Terrier et al., 2016). Il serait donc intéressant d’étudier le rôle des hétéromères D2R/GluN2B sur la plasticité induite au niveau de ces synapses dans ce paradigme comportemental opérant.