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Submitted on 17 Jul 2020
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Adaptations de la cascade de signalisation AMPc/PKA
dans le striatum au cours de la maladie de Parkinson et
de son traitement par la L-DOPA : étude par imagerie
de biosenseurs sur un modèle animal
Cedric Yapo
To cite this version:
Cedric Yapo. Adaptations de la cascade de signalisation AMPc/PKA dans le striatum au cours de la maladie de Parkinson et de son traitement par la L-DOPA : étude par imagerie de biosenseurs sur un modèle animal. Biologie cellulaire. Sorbonne Université, 2018. Français. �NNT : 2018SORUS603�. �tel-02901403�
THÈSE
DE
DOCTORAT
DE
L
’UNIVERSITÉ
PIERRE
ET
MARIE
CURIE
(SORBONNE
UNIVERSITÉ)
pourl’obtention dutitre de
Docteur del’Université Pierre et Marie Curie Présentée et soutenue publiquementle 8 Novembre 2018
par
Cédr
ic
Yapo
Institut de Biologie Paris-Seine, UMR 8256 CNRS Biological Adaptation and Ageing équipe Intégration Cellulaire des Signaux Neuromodulateurs
École doctorale Cerveau-Cognition-Comportement (ED158) Spécialité Neurosciences
Adaptations dela cascade de signalisation AMPc/PKA dansle striatum au cours dela maladie de Parkinson et de son traitement parla L-DOPA : étude parimagerie de
biosenseurs sur un modèle animal
Devant un jury constitué de :
M. Laurent Venance, DR, Collège de France Président dujury Mme Julie Perroy, DR, IGF Montpellier Rapportrice M. Grégoire Vandecasteele, DR, UPSud Rapporteur Mme Régine Hepp, MCU, Sorbonne Université Examinatrice Mme Virginie Beray-Berthat, MCU, Paris Descartes Examinatrice Mme Florence Noble, DR, Paris Descartes Examinatrice Mme Liliana Castro, MCU, Sorbonne Université Directrice dethèse M. Pierre Vincent, DR, Sorbonne Université Directeur dethèse
Remerci
ements
Mon travail de thèse (qua tre belles années d’aventure dans l’univers de la neuropharmacologie,l’écritureduprésen tmanuscrit ainsiquelasou tenancedujeud i 8/11/18)n’auraitpasé tépossiblesanslapréc ieusecontributiondetouslesê tresquiont éveillé/stimuléenmo il’enviedem’accomp lirdansledoma inedessc iencese tdelasanté;le goûtd’apprendre,deprospec ter,expérimenter,persévérer...E tquejetiensàremerciertrès cordialement.
Tout d’abord remerciements à mon équipe.
Àmesd irecteursdethèse ,lesdoc teursPierreVincente tLilianaCastro.Presquec inqannées passéesàvoscô tés,aucoursdesque llesj’a ipuapprendree tmeformer,profitantdevos lumières,encouragements,devo tresympathie,disponibilité,e tdevotreconfiance.Grand merci pourcetteaventure.ÀÉ liaetJulie,pourtouslesbonsmomen ts quenousavons partagés,pourvo treesprit,votrejo ie,etvossourires.Pourvotrea ideinestimabledansla préparationdelasou tenance.Ducouragepourvo tredernièrel ignedroite!Auxanc iensde l’équipe:leDr .DanièleTritsch,Lorna,Dahdjim,Aurélie,Jérome,Bryon,Anissa,Manon,e t Ilyes.Auxco llaborateursqu iontséjournédefaçontrans itoiredansl’équ ipe:Anu ,Ronit,le Dr.OliverGriesbeck,Arne,leDr .JuanLlopis,Giuseppe,leDr .Riquet.Auxco llèguesde l’équipeLimon:lesDrs .IsabelleLimon,MartineGloriane tRégisBlaise,Benjamin,Justine, Yohane tMégane. Auxpersonne lsexternesàl’équ ipee tquionttoujourscontribuéàsonbon fonctionnement:leDr .Friguet,Johanne,Philippe,Caroline,Florence,Aurélie,Marie-Jo, Bernadette,Marie-France, Mariatou, Maryse, lespersonne lsduserv icedereprograph iee t d’impressiondespos ters,lesan imaliersdel’A8e tduB8,lesresponsablesdel’espaceA2L2 (I Dusart, Coralie, Vincent Kappes), France Lam dela plateforme d’imagerie du B7.
Jeremercieaussisincèrementtouslesmembresdemonjurydethèse ,pouravo iraccepté d’apporterleurexper tiseàl’éva luationdemontrava il,pourtousleursconse ilsavisés,leurs remarques,ma isaussipourleurprésencecha leureusee tenthousiastelejeud i8.Merci au Dr.LaurentVenance,qu iaégalementparticipéàmescom itésdesu ividethèse(alongw ith Dr. SusannaWaters, many thanks),àmes rappor teurslesDrs . JuliePerroye tGrégoire
Vandecasteele, qu iontgénéreusementacceptéderev iewermon manuscr it e taidéàle perfectionner,auDr . RégineHepp, poursad isponibilité,ma is aussipoursajo ieetsa sympathie,véritablebo ld’airause indubâtiment,auDr . VirgnieBeray-Berthat,qu ia suscitémonin térêtpourlapharmaco logiee tlarecherchedurantmesannéesPharmac ie(M1 PPT/spécialisationindustrie/staged’applicationàMTL ...), e tenfinauDr .FlorenceNoble, pour sontravailimportant et passionnant surles addictions.
Mes remerciementsaussiàtou teslespersonnesaveclesque llesj’a ipuéchangerdurantle doctorat:lesDrs . XavierNicol, mon tu teuràl’ED3C ,e tNicolas Gervasi, pourleur présencee tencouragementslorsdesrencon tresscientifiquesdel’ED3C ,àl’ED3C ,son directeurAlainTrembleaue tsonstaff(notammentChristelleArruebo)pourleprogrammede formation,l’organisationdesrencon tresscientifiques,l’événementRoscoff2017,tousles camaradesdel’ED3C ,àqu ijesouhaiteunfu turradieux(mentionspécialeàDéborah , Cynthia,Ferane tBéné).Àtouslesmembresdeséqu ipesdesDrs .Trembleau/Caillé(Maxime en particulier), Bruggs/Jacotot/Périn (Benjaminen par ticulier), Néri, Hepp/Tricoire, Leresche/Lambert,Faure(Romain,Jérémie),VanHou tte/Caboche,collèguese tpersonnels del’IBPSqu ime liront;) ,àl’équipeGirault del’IFM(no tammentSophiepourmes premièresmanips d’immunohisto),auxrencon tresdeCopenhague(FENS2016) /Bordeaux (Neurofrance2017)/Toulouse(MeetingBiosenseurs2017),auxmembresdesc lubsAMPce t biosenseurs.Merci auxdeuxorgan ismesqu iontfinancéma thèse:leDIM Cerveaue t PenséeIdF2014e tl’associationFranceParkinson.Enpar ticuliermerci auDr . Marie Fuzatti et aux patients del’asso rencontrés àl’occasion delajournée mondiale 2018.
Merci sincèreàtousmes anc iensbosse tcollèguesdespharmac iesPereire-Massuellee t Europe, delafacu ltédePharmac ie Paris Descartes ( lesDrs. Schermanne tFanchon Bourasset,MinhDo ,Hélènee tBéatrice),del’un iversitédeMon tréal( lesDrs.AnnaSamaha, Elli-Anna,CynthiaE lHage,Florence,Amine,Alice),àHugo ,Ivo ,Marie-Vi,David,Sammy, Renée tHibou.Merci auxcamaradesdePharma ,depuislaP1jusqu’àla5AHU(men tion spécialeaugroupe16 ,àPascal,Chao, Hélène, Cécilia, Nicolas, Michael, Anna,PAX, P-Max,Léonore,Rockson,Chris,Abbas...),àtousmespro fsdePharma(enpar ticulieraux profs de phys io/pharmaco/sciences végétales...),aux Drs . Vidal e tBénazeth, à mes camarades de f ilièreindus-spépharmaco , au groupe Ery thropoiétine, à O livier,
Laure-Anne,Stéphanie,Alexandre,Orianne,Sorelle...Merci auxDrs .Metlaine e tLégerdu CentreduSomme ildel’Ho telDieu,auxco llèguesdel’UMED ,auDr .Goshne,auxdoc teurs enpharmacieavecqu ij’airéalisémonex ternatàl’Ho telD ieuetàtouslespatientsquej’y ai rencontré.
RemerciementsàChan tal, Mme Debon, Patrick,M . Ortuno, Mathilde e tsaguitare,M . Dubois, Maxime e tmamanRollande,Charles,François,Annabelle,Roxanne,Raphaele t Romain, Guillaume, Adrien e tfamille,Sachae tSacha,Imane,Souabérata,Mamadou, Teddy...Àmesam islesplusproches:A lex,Peter,Anna,lesme illeurs,àlateamCondor:Jé G, AuréK , JuL,Milé N,BaptisteD , StéphaneL ,Céline, Alizée,Marguerite, AudeP , Lolotte, Adri...
Etenfin,las tbutnotleast,énormesremerciementsàmafam ille:àmamaman ,quej’a ime énormément,àmon père ,quej’a imeéternellement,àmes fra tté:P ierroe tOcé. Aux cousins/cousines,onclese ttantes,enpar ticulierMathieu, Simone,Jeanne,Mariétou, Papis, Alain, Sébastien, Cathy, Willy... E t au reste de latr ibu,où qu’e lle soit, dans Paris/Alépé/Montézo/US... Beya.
Sommai
re
Remerciements 1
Sommaire 4
Abréviations 6
Résumé 8
Abstract 10
Introduction 12
I. L’organisation des ganglions dela base : origines du contrôle moteur 12 1. Le circuit des ganglions dela base 12
2. Le striatum 16
3. Les différents neurones du striatum 18 4. Distinction biochimique entreles MSNs detype D1 et D2 20
5. Connectivité des MSNs 21
II. Biologie dela neuromodulation dopaminergique dansle striatum 24 1. Métabolisme dela dopamine dansles neurones du mésencéphale 24 2. La voie dopaminergique nigro-striée 28 3. Contrôle dichotomique des voies directe etindirecte parla dopamine 31 III. Transduction du signal dopaminergique dansle striatum 34 1. Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) 34
2. Les Adénylyl cyclases (ACs) 35
3. Les Phosphodiestérases (PDEs) 37
4. La Protéine kinase AMPc-dépendante (PKA) 50
5. Les autres effecteurs del’AMPc 51
6. Les Phosphatases 53
7. DARPP-32: 3ème messager spécifique du striatum 55 8. Les récepteurs D1- et D2-like dopaminergiques 56
Objectifs 64
Matériel et méthodes 66
Animaux 66
Biosenseurs FRET 66
Infection virale 67
Souris 6-OHDA: modèle dela maladie de Parkinson 67 Stimulation pharmacologique des récepteurs 68
Modélisationin silico 69
Résultats 72
Article 1:Dé tectiondess ignauxdopaminergiquesphasiquesparlesneuronesép ineux
striataux detypes D1 et D2 72
Article2:DesréponsesPKAdetype“ toutourien”danslenoyaudesneuronesép ineux
striataux 74
Article3(enprépara tion):Ac tivitéaccruedesphosphod iestérasesdetype2e t4dansle striatumdessour isléséesàla6-OHDA:versl’ identificationdenouve llesciblesou biomarqueurs pourletraitement dela maladie de Parkinson ? 76
Résumé 76
Introduction 76
(Figures) Increased PDE2/4 activities inthes triatal spiny neurons of the 6-OHDA-lesioned mouse model of Parkinson’s disease (en préparation) 78
Description rapide des résultats 79
Discussion 86
Conclusion générale et perspectives 98
Bibliographie 100
Annexes 136
Revue: Physiopathologie dela signalisation AMPc/PKA dansles neurones 136
Abrévi
ati
ons
6-OHDA :6-hydroxydopamine AC :adénylylcyclaseAKAP :A Kinase anchoring protein
AMPc :adénosine monosphosphate cyclique CREB :cAMP-responsive elementbinding protein DA :dopamine
DLS :striatum dorsolatéral DMS :striatum dorsomédian
EPAC :protéine d’échange directementactivée par l’AMPc ERK :extracellular signal-regulated kinase
FRET :“Förster resonance energy transfer” fsk :forskoline
GABA :acide gamma amino butyrique GMPc :guanosine monophosphate cyclique GPe :globus pallidus externe
GPi:globus pallidus interne
GSK3b :Glycogène-synthase kinase 3b IBMX :isobutylmethylxanthine
Kir :inwardly rectifying potassium channel L-DOPA :L-dihydroxyphénylalanine LTD :long term depression
LTP :long term potentiation MSNs :medium-sized spiny neurons NAc :noyau accumbens
NOS :Nitric oxyde synthase PDE :phosphodiestérase PFC :cortex préfrontal PI3K :phosphotidine 3 kinase
PKA :protéine kinase AMPc-dépendante PP :protéine phosphatase
RCPG :récepteur couplé aux protéines G SNpc :substance noire pars compacta SNr :substance noire pars reticulata STN :noyau subthalamique
TH :tyrosine hydroxylase
Résumé
Lessignauxneuromodulateursinduisentuneadap tationdesfonc tionsneuronalesparleb iais demécanismes d’intégrationdynamiquescomplexes.Parmi lesvo iesdes ignalisation intracellulaires,ce lledel’AMPc/PKAjoueunrô leessentieldanslaréponsece llulaireàla dopamine. Pour analysercesprocessus d’ intégration, nous combinonsl’imageriede biosenseursdansdesprépara tions exvivodetranchesdecerveaudesour isavecdela modélisation dela signalisationintracellulaire dansles neurones D1 et D2 striataux.
Dans uneprem ièrepartiedemon trava ildethèse ,nousanalysonsladynam iquedela signalisationstriataleenréponseàdess timulationsdopaminergiquestransitoirestellescelles associéesauxrécompenses .Nous montrons parimager ieque ,contrairementàcequ iest communémentadmis,lesrécep teursD 2àladopaminepermettentladé tectiondedopam ine phasiqueaun iveaudel’AMPc .De p lus,less imulationssuggèrentquelesneuronesD2 pourraientdétecteruned iminutiondun iveaudedopam inetonique,indicateurd’unesituation aversivechezl’an imal.Cetrava ilafa itl’objetd’unepublication(Yapoe tal.,J.Physiol 2017).
Dans unedeux ièmepartie,nousavonsanalysél’effetdanslenoyaudecess timulations dopaminergiquesrapides.Encompara isonaveclesneuronesducor tex,nousmon tronsque lesneuronesdus triatumdisposentd’unmécan ismedecon trôleen-avant(“feedforward”)qu i renforcelesréponsesPKAnuc léaires.Cettesituationoriginale,àl’opposédesré trocontrôles homéostatiques habituels enb iologie, amèneàuneréponsedunoyautou tourien, extrêmementsensible.Nouspensonsquecemécan isme es timpliquédansladé tectiondes signauxdopaminergiquestransitoires.Cetrava ilaé tépubliédansunar ticle(Yapoe tal.,J Cell Science 2018).
Enfin unetro isièmepartie,sousformederésu ltatspréliminaires,consistaitàana lyser l’adaptationdes neurones du s triatum à laper te des afférences dopam inergiques, caractéristiquedelama ladie dePark inson.Nous avonsobservél’hypersensibilitéàla dopamineaffectantlesneuronesD1 , largementdécritedanslal ittérature.De p lus,nous montronsquelesneuronesdus triatumprésententuneac tivitéphosphodiestéraseaccrue.Une meilleure compréhensiondecesadap tationspathologiquespourraitmener àdenouve lles stratégiesthérapeutiques.
Abstract
Neuromodulatory signalstriggeradaptationsinneurona lfunctionsv iacomplexintegrative properties.Among thevar iousexistingintracellularsignalingpathways,thecAMP /PKA cascadeplaysacr iticalro leinthecellularresponsetodopam ine.Toana lyzethesein tegrative processes,wecomb inebiosensorimaginginmousebra inslicesw ithinsilicomodelisationof theintracellular signalingin D1 and D2 medium-sized spiny neurons.
Inaf irstpartofmythesiswork,weana lyzethedynam icsofcAMP /PKAsignalingins triatal neuronsstimulatedbytrans ientdopaminergicsignals,suchasthoseassoc iatedw ithreward. With imagingweshowtha tthedopamineD 2receptorscansensephas icdopaminesignalsa t
theleve lofcAMP,athough ttha thasbeenarguedforlong .Moreover insilicosimulations suggesttha tD2 spinyneuronscouldsensethein terruptionsinton icdopaminelevels associatedw ithaversioninthean imal.Th isworkwaspub lishedin( Yapoe tal.,JPhysiol 2017).
Inasecondpar t,weanalyzedtheeffec tofsuchbr iefdopaminergicsignalsonthenuc lear PKA-dependentsignaling.Incompar isontocor ticalneurons,we showtha tthestriatal neuronsdisplayapos itivefeedforwardmechanismwhichstrengthensthenuc learresponses. Thispeculiarsituation,which contrastsw ith theusualhomeostaticfeedbackmechanisms foundinb iology,leadstoa ll-or-nothingandex tremelysensitiveresponses.We be lievetha t thismechanism allowsforthede tectionoftrans ientdopaminergicsignals.Th isworkwas publishedin (Yapo et al., J Cell Science 2018)
Lastlyath irdpart,thatwill beintroducedaspre liminaryda ta,consistedinana lyzingthe adaptationsofthes triatalneuronsfollowingadopam inedepletion,suchastheonefoundin Parkinson’sdisease.We observedinourmouse mode l anhypersens itivityoftheD1sp iny neuronstodopam ine,alreadydescribedbyo thergroups.Additionallyweshowtha tstriatal neuronsdisplayanincreasedphosphod iesteraseactivity.A be tterunderstandingofthese pathological adaptations couldleadtothe emergence of newtherapeutic strategies.
Introducti
on
I.L’organi
sati
ondesgangl
i
onsdel
abase:ori
gi
nes
du
contrôl
e
moteur
Le circuitdesgang lionsdelabasedés igneunensemb ledes tructurescérébralestrès conservéesdansl’évo lutiondesver tébrés,e tdontlerôleaétédémontréimportantpour l'exécutiondeprocessusmu ltiples, enl ienavecdesfonc tionsaffectives,cognitives,e t motrices (Graybiel,2008;Redgravee tal.,2010;Nelsone tKreitzer,2014;Surmeiere tal., 2014).
1. Le circuit des ganglions dela base
Lesganglionsdelabase ,ounoyauxgr iscentraux,son tuncollectifdenoyauxsous-cor ticaux interconnectés,e tquicommuniquentavecd’au tresrégionsducerveaucommelecor tex cérébral,letha lamuse tlesnoyauxdutronccérébra l,pourrégu lerdesfonc tionscomme l’apprentissagemoteur,l’habituation,ouencorelasé lectiondesac tions(Bolame tal.,2000; Graybiel,2008;Redgravee tal.,2010;Nelsone tKreitzer,2014;Surmeiere tal.,2014).La plupartdesrég ionsducor texcérébralprojettentverslesgang lionsdelabase ,dirigeantleurs projectionsexcitatricesverslesnoyauxd itsd’entrée(vo irstriatum).Lesnoyauxd’en tréedes ganglions de labase tra itentalorsl’informationnerveuse afférente(processing),la transmettentàdesnoyauxd itsdesortie,e tcesderniersrelaientl’informationtraitéeà d’autres systèmes e t circuits neuronaux impliquésdans laproduc tion des réponses comportementales (Obeso et Lanciego, 2011; Nelson et Kreitzer, 2014).
Lesprincipauxconstituantsduc ircuitdesgang lionsdelabaseson t:lenéocortex,les triatum (noyaucaudée tputamenchezlepr imate,séparésparlacapsu leinterne,e tnoyau accumbens),lessegmen tsinternee texternedug lobuspallidus(respectivementGP ietGPe, deux segmentsadjacentschezlepr imate, mais séparéschezlerongeur) ,lenoyau sous-thalamique(subthalamicnucleus,STN) ,e tlasubstancenoire(segments parscompacta et parsreticulata,SNce tSNrrespectivement).Lemodè le prédominantdel’organ isation
Figure 1: Organisation des ganglions dela base suivantle modèle classique
Lestriatumcontientmajoritairementdesneuronesdeproj ectionGABAergiques,l esMSNs,répartisdansdeux groupes:l amoitiéprojettedirectementversl esnoyauxdesort ie(GPietSNr)etsontàl ’originedel avoie directe;l’autremoitiéprojetteversl eGPe,pui sverslesnoyauxdesort ieparl ’intermédiaireduSTN(voi e indirecte).LeSTNreçoi tdesafférencesducort ex(centresmoteursprimaires,supplémentaires,prémoteurs)et duGPevi alavoieindirecte.Ilestcomposéessent iellementdeneuronesgl utamatergiques,etenvoi edesst imuli excitateursauxnoyauxdesort ie.Unevoi editehyperdirecteengageantl abouclecortex/STN/noyauxdesort ie, estégalementimpliquéedansl asuppressiondesact ions.LeGPeestunnoyaudi tintrinsèque,quireçoi tdes afférencesGABAergiquesenprovenancedesMSNsdel avoieindirecte,ai nsiquedesafférencesexcitatricesen provenancedesneuronesduSTN(pacemakeri ntrinsèque).LeGPecont ientdesneuronesGABAergi quesqui projettentversprat iquementt ouslesautresganglionsdel abase.Lesnoyauxdesort ie,l eGPid’unepart(noyau entopédonculairechezl erongeur),etl aSNrd’autrepartsontaussicomposésdeneuronesGABAergi ques,dont l’activitétoniqueestél evée.L’activitédesnoyauxdesort ieinhibel escentresmoteursdut halamusetdut ronc cérébral.LeGPireçoi tdesafférencesi nhibitricesenprovenancedust riatum (voiedirecte),desafférences excitatricesenprovenanceduSTN,dut halamuseti nhibiteursenprovenanceduGPe,etproj etteversl e thalamusetl escentresmoteursdut ronccérébral(d’aprèsNelsonetKrei tzer,2014).STN:noyausubthalamique, SNr:substance noire pars reticulata,GPi:globus pallidus interne,GPe:globus pallidus externe
Ce son tessentiellementlesen tréescortico-striatales(essentiellementdelacoucheV du néocortex)e tcortico-thalamiquesqu ipermettentl’activationdesvo iesdirectee tindirectedu circuitdesgang lionsdelabase(W ickens,2009).Selonlespréd ictionsdu modè leclassique, cesdeuxvo iesconvergentàl’opposépourinf luencerl’activitédesnoyauxdesor tie(GP iet SNr), qu i à leur tour régulent nos réponses compor tementales v ia les circuits thalamocorticauxe tlescentresmoteurs dutronccérébra l(Grillnere tal.,2005;Nelsone t Kreitzer, 2014;Sippye tal.,2015).Au repos ,lesdeuxnoyauxdesor tieexercentune inhibitiontoniquesurletha lamus(Chevaliere tDeniau,1990). Lavoiedirecte,eninh ibant l’activitédesnoyauxdesor tie,permetdedés inhiberlesc ircuitsthalamocorticauxe tdutronc, etfavoriselaproduc tiondumouvemen t(d’oùl’appellationdevo ie“Go”).Al’opposélavo ie indirecteenaugmen tantl’activitédelaSNr ,viaexcitationparleSTN ,renforcel’inhibition descircuitsmoteurs e tsupprimea insilemouvement(voie“NoGo”)(Cheva liere tDeniau, 1990;Freezee tal.,2013;Kravitze tKreitzer,2012).Ladopam ineréguledefaçonm iroir l’activitédecesdeuxvo ies(voirchapitresignalisationrécepteurs)(Calabresie tal.,2007; Shene tal.,2008;Surmeiere tal.,2007).Enfin,unetro isièmevo iedecontrôledumouvemen t estdécritedansl’organ isationdesgang lionsdelabase:c’es tlavoiehyperdirecte,qu ireliele cortexmoteur aunoyauSTN ,e tdontl’activationpermetl’arrêtdecer tainsprogrammes moteursencoursauprof itd’autresprogrammessélectionnés(Nambue tal.,2002;Nelsone t Kreitzer, 2014).
Pendantdesannées ,lesé lémentsc lésdumodèle classiquedesgang lionsdelabasee tla visionduGo /NoGo(rô lesantagonistesdesvo iesdirectee tindirectesurlecon trôlemoteur) onté téconfortéspardesé tudessurlafonc tione tladysfonctiondesgang lionsdelabase (Nelsone tKreitzer,2014;Calabresie tal.,2014).Cependant,derécen tesétudesquestionnela robustessedecemodè le, e tfontlapreuvequelesdeuxvo iescoopèrentpourl 'exécutionde certainestâches(Nambu,2008).Enpar ticulierlestravauxdeCu ietcollègues,qu ienutilisant desindicateurscalciquesmontrent quelesvo iesdirectee tindirectepeuventê treactivesde façon concomitantelors del’initiation des mouvements (Cui et al., 2013).
2. Le striatum
En 1664l’anglaisThomas Willis décrivaitpourlaprem ièrefo isl’anatomiedu corpus striatum,pourlequeli lsoupçonnaitunrô leimportantdansdenombreusesfonc tions sensoriellese tmotrices. Au débu tdu20èmes iècle,plusieursétudesdephys iopathologie confirmentsonin tuitionenmon trant quedeslés ionsaffectantcettestructurecérébrale provoquentdestroub lesmoteurs.Aujourd’hui,onsa itlestriatumimpliquédansl’émergence d’ungrandnombredepa thologies,notammentlasch izophrénie,lesma ladiesdePark insone t deHuntington, ladys tonie,lestroub lesobsessionnelscompulsifs(TOCs),lesyndromede Tourrette, etles addictions (Graybiel, 2008; Hyman et al., 2006).
Subdivisions et compartiments du striatum : 1 - Divisions du striatum :
Lestriatumes ttraditionnellementdiviséendeuxpar ties,unedorsa lee tuneventrale(qu i comprendlenoyauaccumbens)ma is quineprésententpasdevra iedifférencedupo intde vuecytoarchitectural(Voorne tal.,2004;Kreitzer,2009)(Figure2e) .Ladivisiones tsurtout basée surlesd ifférences d’afférencescorticales,thalamiquese tdopaminergiquesqu i innerventcespar ties.Chez lepr imate,àlad ifférencedurongeur ,les triatumdorsales t subdiviséendeuxsous-par ties:lenoyaucaudé ,essentiellementciblépardesafférences préfronto-corticales,e tleputamen,c iblépardesafférencesmotrices e tsomatosensorielles. Lapartielap lusventraledus triatum(noyauaccumbens)peu tégalementê tresubdiviséeen deuxsous-régions:lecoeur( core)e tlacoquille(shell).Chezlerongeurcommechezle primate,ona ttribueàcer tainesdivisionsdus triatumdesfonc tionsbiologiquesspécifiques (Voorne tal.,2004)(Nicola,2007)(Kreitzer,2009)(Yine tKnowlton, 2006)(Burtone tal., 2015):
- lestriatumdorsomédian(dorsomedialstriatum ouDMSenang lais),qu ireçoitdes afférencesenprovenancedesa irescorticalesmotrices, participeàl’appren tissage spatial et aux fonctions exécutives
- lestriatumdorsolatéral(dorsolateralstriatumouDLS enang lais),qu ireçoitdes afférence en provenance du cor tex sensorimoteur, participe àl’appren tissage
procédural, àl’appren tissagedesréponsescond itionnées,àl’hab ituatione tau contrôle sensorimoteur
- lestriatumventral(ounoyauaccumbens ,NAc), qu ireçoitdesafférencesen provenanceducor texfrontale tdesrégionslimbique,participeauxcompor tements appétitifs, àla consolidation (reinforcement), et aux apprentissagesinversés.
Lestriatumdorsales tdoncessentiellementl iéauxfonctionsmotricese tassociatives,a lors queles triatumventrales treliéàdesfonctionsp luslimbiques.Néanmoinsi laétédémontré quelespr isesdedéc isionqu iprécèdentl’élaborationdumouvemen t e tdesréponses comportementales sont gouvernées par lesprocessus d’appren tissage motivé par la récompense etles réponses conditionnées parles stimuli sensoriels.
2 - Compartiments patches/matrix
Les premièresindicationsdel’ex istencedecompar timentsdansles triatumproviennent d’étudesqu irapportentquedesi lôts(patches)depro jectionsdopaminergiquesson tdistribués dansleneurop ildus triatumdèslesprem iersstadesdudéve loppementpostnatal(Tennysone t al.,1973).Cesi lôts,égalementappelésstriosomes,représentent10%duvo lumestriatal.Les neuronesdanscesrég ionspatchesson tlespremiersàsedéve lopperdansles triatum,e t égalementlac ibledespremiersfaisceauxdopaminergiquesàseformerdansles triatum.Les neuronesstriatauxsedéve loppantp lustardivementremplissentlesrég ionsmatriciellesaux alentours(matrix)(vanderKooye tFishell,1987)(Figure2e) .LesdeuxtypesdeMSNs son t retrouvésdefaçonéga ledanslescompar timentspatchese tmatrix(Gerfene tYoung,1988), mais i lsreçoivente témettentdespro jectionsafférentese tefférentesspécifiquessuivantle compartiment considéré (Gerfen,1992). Par exemp le, lesMSNs s triatonigraux des striosomes projettent versla substance noire pars compacta plutôt que versla SNr.
Même s ilestriatumes tenapparenceplutôthomogène,i lestpossibled’utiliserdes marqueurs neurochimiquespourrévé lercesdeuxcompar timents:no tammentlaca lbindine (Gerfene tal.,1985)e tl'acétylcholinestérase(enzymededégrada tiondel’acé tylcholine) (Graybiele tRagsdale, 1978) pourmarquer lama trice, e tlesrécepteursµ op ioïdes (Herkenham et Pert, 1981) pour marquerles striosomes.
Figure 2: Types cellulaires et organisation fonctionnelle du striatum
Représentationsschématiquesd’unMSN(a),d’uni nterneuroneGABAergiqueparvalbumine+ou fastspiking (b),d’uni nterneuroneGABAergique lowthresholdspiking(c),etd’ungrandi nterneuronecholinergiquenon épineux (d).Schémad’unecoupecoronaledecerveaudesouri sprésentantl esgrandesdivisionset compartimentsdust riatum (e):àgauche,l esdivisionsdorsolatérale,dorsomédialeetvent rale;àdroi tel es compartiments patch (rose) etmatrix (gris) (d’après Kreitzer,2009;Kawaguchietal.,1995).
3. Les différents neurones du striatum
Dupointdevueana tomique,les triatumrenfermedeuxc lassesdeneurones:lesneurones épineuxouMSNs men tionnés précédemment,constituantlesvo iesdirectee tindirectedu circuitdesgang lionsdelabase(carpro jetanthorsdus triatum),e tlesinterneuronesnon épineux (Kawaguchi et al., 1995)(Tepper et Bolam, 2004)(Figure 2).
LesMSNs desvo iesdirectee tindirecteson tlesprincipauxneuronesdus triatum(Bishope t al., 1982; DiFiglia et al., 1976; Wilson et Groves, 1980).
Ceson tdesneuronesGABAergiques(Kitae tKitai,1988),d’uneta illemoyennede12μm chezlasour is,présentantdesdendr itesrecouvertsdenombreusesép ines(Wilsone tGroves,
1980)(Figure2a) .Chezlera t,onestimelenombreto taldeMSNs àprèsde5 ,6millions (Oorschot,1996),contre110m illions chezl’homme(Schrödere tal.,1975).Lesdeux sous-populationsdeMSNs (s triato-nigrauxe tstriato-pallidaux)son tégalesennombre ,e t distribuées de façon assez homogène dansle striatum (Gerfen et Young, 1988).
Au repos,lepo tentieldemembrane desMSNs es tauxalentoursde-90mV (Gerfene t Surmeier,2011;Kreitzer, 2009) dufaitdel’expressiondecanauxpo tassiquesentrants rectifiants(Kirs,inwardlyrectifyingpotassiumchannels),qu ibloquentlesdépo larisationsde lamembraneenréponseauxs timuliexcitateursprovenantducor texcérébral,del’amygda le etdel’h ippocampe.L’excitabilitédesMSNs s triatopallidauxes tparailleurslégèrement supérieureàce lledesMSNs striatonigrauxdueàuneexpress ionp lusfaibledecanauxK irs (Nisenbaume tal.,1996;Gertlere tal.,2008;Planerte tal.,2013).Chezl’animaléveillé,les MSNs produisentdesévénemen tsdedépo larisationbrefs,séparéspardespér iodesde quiescence(Kimura,1990;Schultze tRomo,1988).Lesdépo larisationsbrèvesson tassociées àl’initiation,àl 'exécution,e tàlaterminaisondecer tainscomportementsmoteurs(Kimura, 1990;Schultze tRomo,1988),ma ispeuventavoirl ieuchezl’animalimmobilisé(Wilsone t Groves, 1981).
Lesinterneuronesstriatauxson tminoritaires(Bishope tal.,1982;DiFigliae tal.,1976),par définitionnepro jettentqueloca lementause industriatum(verslesMSNs ouau tres interneurones),son tciblésparlesafférencescor ticalese tthalamiques,e tontpourprincipale fonctionce lled’inhiberlessor tiesstriatales(Teppere tal.,2004;Bolame tal.,2000).Parmi cesinterneuronesonre trouvelesgrandsneuronescho linergiquesnonép ineux(ou Tonically activeneuronsenang lais,TANs;jusqu’à40µmded iamètre),e ttroistypesd’interneurones GABAergiquesnonép ineux(Kawaguchie tal.,1995;Bolame tal.,2000;Teppere tBolam, 2004;Kreitzer, 2009).Cestro istypesd’interneuronespeuventê tredistinguéssuivantdes critèresbiochimiques:1)lesin terneuronesexprimantlaparva lbumineégalementappelés interneurones“fas tspiking”,2)ceuxexpr imantlasoma tostatine,leneuropep tideY ,etla NOS(Nitricoxydesynthase),égalementappelésinterneurones“ lowthresholdspiking”,3)e t ceux exprimantla calrétinine.
4. Distinction biochimique entreles MSNs de type D1 et D2
Traditionnellementond istinguelesdeuxgroupesdeMSNs su ivantleurss itesdeprojection, commedécritprécédemment(Gerfene tYoung,1988).Néanmoins,lesnombreusesavancées faitesdanslestechn iquesdemarquagedesc ircuitsneuronaux,avecdesrappor teursoptiques etmoléculairesnotamment,on trévéléuned ichotomiene tteentrelesneuronesstriato-nigraux etstriato-pallidaux,tan tauniveaumoléculaire(Gerfene tal.,1990;Bateupe tal.,2008,2010; Valjent e tal.,2009;Gerfen e tSurmeier,2011),anatomique(Gertlere tal.,2008)que physiologique (Table 1).
Table 1: Principales différences biochimiques opposantles MSNs D1 et D2
(D’après Valjentetal.,2009)
Les neuronesstriato-nigrauxexprimentsélectivementdesrécep teursD 1àladopamine (D1Rs), ladynorph ine,lasubs tanceP ,lesrécepteursmuscariniques M 4(M4Rs), e tles récepteursàl’adénos ineA 1(A1Rs).Lesneuroness triato-pallidauxquantàeuxexpr iment sélectivementdesrécep teursD 2àladopamine(D2Rs),l’enképhaline,e tlesrécepteursA 2Aà
l’adénosine(A2ARs). Dans les triatum dorsal, un fa iblenombre de MSNs (2-5%) co-exprimentlesrécep teursD 1etD2,tandisquedansles triatumventral,lapropor tionde MSNs exprimantsimultanémentlesrécep teursD1 e tD2 augmenteàprèsde20% (Bertran-Gonzaleze tal.,2008;Gagnone tal.,2017;Valjente tal.,2009).Cettedichotomie, qui pendant longtempsafa itl’objetde con troverses,es tmaintenant b ienacceptée. L’utilisationdesour istransgéniquesBAC(Bacterialartificialchromosome)-qu ipermetde
faireexprimerauxneuronesdesrappor teursfluorescents,souslecon trôledepromo teurs spécifiques(e .g.promoteursdesrécep teursD 1ouD2),adéfinitivementconfirmél’expression
séparéedesrécep teursD 1etD2parlesMSNs desvo iesdirectee tindirecte,respectivement (Bertran-Gonzalez et al., 2008; Valjent et al., 2009; Gagnon et al., 2017).
ConcernantlesMSNs D1 /D2,co-exprimantlesrécep teursD1e tD2,formantunepopu lation neuronale distincte mais minoritaire dans les triatum (<5%) :ces dern iers sont morphologiquement p luspetitsquelesMSNs D1ouD2 ,etpossèdentunarbredendr itique moins développé, avecmoins d’épines(Gagnone tal.,2017).Leur densitéd’épines dendritiques,commece lledesMSNs D1ouD2 ,estfortementréduitechezlasour issubissant unelésion6-OHDA(modèletoxiquedelama ladiedePark inson),ma isàl’opposédesMSNs D1 ou D2,l’étendue del’arborisation dendritique des MSNs D1/D2 estinchangée.
5. Connectivité des MSNs
Cinqous ixdendritesprimairesrecouvrentlecorpsce llulairedesMSNs , sed ivisentuneou deuxfo ispourformerdesdendr itessecondairese ttertiaires,pouvantparcourirdesvo lumes d’environ250-500µmded iamètre(DiFigliae tal.,1976;Wilson e tGroves, 1980).Les dendritesproximaux(primaires)on tundiamètreassezpetit,e tsontplutôtdépourvus d’épines,alorsquelesdendr itesdistaux(démarrantà20µmducorpsce llulaire)son t recouvertsd’épines(DiFigliae tal.,1976;Wilson e tGroves,1980).L’axoneprincipalde chaqueMSN projettehorsdus triatum,ma iségalementause industriatumpourformerdes collatérales,qu isedivisentdefaçonrépé téepourformerunréseauqu irecouvrepratiquement toutl’arbre dendritique (Wilson et Groves, 1980).
Les MSNs reçoiventessentiellementdes afférencesg lutamatergiques excitatrices,en provenanceducor texcérébral(Gerfen,1989;Somogyie tal.,1981),dutha lamus(Laceye t al.,2005;Raju e tal.,2008),e tdel’amygdale.Lama jorité desterm inaisonsaxonales corticalese tthalamiques,quel’onpeu tdistinguerpardestechn iquesdemarquage(marqueur VGluT1 pourlesterm inaisonscorticostriatales,marqueur VGluT2 pourlesterm inaisons thalamostriatales),formedessynapsesasymé triquessurlesép inesdesdendr itesdesMSNs (environ95%pourlesterm inaisonscorticalese t71%pourlesterminaisonsthalamiques (Kempe tPowell,1971b;Smithe tal.,2004;Moss e tBolam,2008).D’autres afférences
modulentlaréponsedesMSNs àcesen tréesexcitatrices:ceson tparexemplelesafférences dopaminergiquesdelasubs tancenoire(Smithe tal.,1994),e tlesafférencesGABAergiques descollatéralesprovenantd’autresMSNs (collatéralesD1versD2essen tiellement)oudes interneurones (Tepper et al., 2004).
II.Bi
ol
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ati
ondopami
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Lasignalisation/neuromodulationparladopam ine(DA)joueunrô leimportantdansdes fonctionse tcomportementsmultiples, notammentdanslecon trôlemoteur,lapoursu itedes récompensese tcomportementsassociés,l’affect/aversion,larégu lationdusomme il,la motivation, l’attention,lacogn ition,l’olfaction,lav ision,larégu lationhormonale,la régulationsympathiqueouencorelafonc tionérectile.Plusieursmaladiesson tdécritesl iéesà sadégénérationouàsondysfonc tionnement,notammentlama ladie dePark inson(DA déficiente),lasch izophrénie(DAag issantdefaçonexcess ive),ouencorelesadd ictions (Schultz,2007a,b;Beaulieue tal.,2015).Ceson tlestravauxdeArv id/Greengard/Kandel danslesannées1950squ ilespremiersproposentunrô leneuromodulateuràladopam ine, danslarégu lationducon trôlemoteur.Avantce la,ladopaminen’étaitconsidéréequ’aut itre de précurseur de syn thèse,simpleintermédiairemétabolique dans lab iogenèse des catécholamines que sontla noradrénaline etl’adrénaline (Moore et Bloom, 1978).
1. Métabolisme dela dopamine dansles neurones du mésencéphale
Du pointdevuedel’h istochimie,deuxmarqueurs constantscaractérisentlesneurones dopaminergiques(retrouvéspartechn iquesder tPCRouana lyseimmunohistochimique):la tyrosinehydroxylasee tletransporteurdelarecap turedeladopam ine(Habere tal.,1995). Onretrouveauss idanscesneuronesdefaçonp lutôtspécifique:laL-DOPAdécarboxy lasee t letransporteurvésiculairedesmonoam inesdetype2(VMAT2)(Fuxee tal.,2010).Dansces neurones,ladopam inees tproduitedirectementaun iveaudesvar icositésterminales,e tsa synthèsees taccéléréeparlesdépo larisationsdemembrane ,su iteàl’activationrapidedela tyrosinehydroxylase(TH)(Zigmonde tal.,1989).LaTH(qua tremonomèresidentiquesde poidsmoléculairerespectif~60kDa)es tuneoxydasesolubleàfonc tionmixtequ icatalysela transformation de la tyros ine (réaction de me ta-hydroxylation) en L-DOPA (3,4-dihydroxy-L-phénylalanine),enu tilisant lefere tlatétrahydrobioptérinecomme cofacteurs.SonKmpourlatyros inees tdel’ordredum icromolaire, e tlaTHestl’enzyme
limitantedanslaproduc tiondeDAdanslesneuronescarsa turéeparlesfor tesconcentrations entyrosine endogène.
Seulesdefa iblesquantitédeL-DOPAson tretrouvéesdanslest issus,dûàl’ac tivitédela DOPA décarboxylase(spécialiséedansladécarboxy lationdesac idesaminésaromatiques) qui convertitaussitôtlaDOPA endopam ine (Christensone tal.,1970).La DOPA décarboxylaseutiliselepyr idoxylphosphatecommecofacteurenzymatique,possèdeunKm baspourlaL-DOPA ,e tunevitessedeca talyseimportante.E lleestretrouvéedansde nombreuxtissuse tpopulationscellulairesdel’organ ismeincluantparexemp lelesneurones sérotoninergiquesoùe llepermetlaconvers iondu5-hydroxy tryptophaneenséro tonine.De nombreuxinhibiteursdece tteenzymeson tutilisésenthérapeu tique(carbidopa,bensérazide, alpha-méthyldopa)(Smithe tal.,2012).Après sasyn thèsecytosolique,ladopam inees t stockéedansdesvés icules(~40nmded iamètre)essentiellementlocaliséesaun iveaudes varicositésdesterm inaisonsaxonales,e tàdefortesconcentrationsintravésiculaires(Omiatek eta l.,2013).Danslesvés iculesson taussistockéesd’autresprotéinese tpetitesmolécules, commeleschromogran ines,leg lutamate,lesionsch lorures,leGABAouencorel’ATP .La vésiculation es t médiée par letranspor teurvésiculaire des monoam ines de type2 (VMAT2)(Nirenberge tal.,1996),unhomo logueauxpompesderés istanceauxdrogues retrouvéeschezcer tainesfamillesdebac téries,connupoursacapac itéàtranspor terles aminesbiogènes,incluantlatryp taminee tlatyramine,ainsiquelesamphé tamines.Le VMATauneaff initéfor tepourlaréserpine(inhibiteurspécifiqueirréversible),qu iinvivo bloquelavés iculationdesmonoam ines endogènes.Lestra itementsàlaréserp ineon tdonc poureffe tdedépléterlesn iveauxenca técholaminesdanslesneurones .Enfinlorsqu’un potentield’actionatteintlesterm inaisonsdopaminergiques,l’augmentationdesn iveaux intracellulaires en ca lcium induit la fus ion des vés icules avec lamembrane , e t l’exocytose/libérationdeladopam inedanslem ilieu extracellulaire.L’augmentationdes niveauxdedopam inedansl’espaceex tracellulaireentraîneaussiuneé lévationdesn iveaux desesmé tabolitesdanslest issuse tfluidesalentours(Hornykiewicz,2001).Lesmé tabolites majeursdeladopam ineson tdesproduitsdeO-mé thylatione tdedésaminationoxydative.Ce sontparexemp le:l’ac ide3,4-dihydroxyphénylacétique,la3-me thoxytyraminee tl’acide homovanillique. Ces dern iers sontobtenus par l’ac tioncoordonnéedesmonoam ines oxydases(MAOs)(Shih,1991)e tdescatechol-O-methyltransférases(COMTs)(Whitee tWu,
1975),qu isontlesciblesdethérapeu tiquesanti-parkinsoniennes,aumêmet itrequelaDOPA décarboxylase (Smith et al., 2012).
Enfinlesac tions(pré-e tpost-synaptiques)deladopam ineson tprincipalementterminéespar unprocessusderecap ture.C’estlapro téinemembranaire DAT(dopaminetransporter)qu i assurelarecap ture(Massone tal.,1990;Girose tal.,1996;Samadie tal.,2007),e tquel’on retrouveexpriméelelongdesf ibresdopaminergiquesma is aussidansque lquescellules gliales.La recap turecontribuegrandementauma intien desn iveauxtoniquesenDA extracellulaire (Cherguie tal.,1994).Laouaba ïne(inhibiteurdesNa ;K-ATPases) e tla vératridine (qui ouvre lescanaux sod iques) inhibentlarecap ture.La coca ïne, le méthylphénidate (Ritaline*)e tlesantidépresseurstricycliquesson tdesinhibiteurspuissants duDAT, e texercentainsideseffe tsdopaminomimétiquesindirectsenempêchan tla recapturedelaDA présen tedanslem ilieu extracellulaire.Para illeurslaneuro toxine 6-OHDA,utiliséepourmodé liserlama ladiedePark insonchezl’an imal,utiliseceprocessus derecaptureactivepourê treaccumuléedanslesneuronesdopam inergiques,e tlesdétruireen amorçanttouteunesér ied’événementsoxydatifs(e .g.libérationdeperoxyded’hydrogène parauto-oxydation,formationdedér ivésquinones)(Blume tal.,2001).Ladopam ineen stimulantlesau torécepteursD2-likedesterm inaisonsprésynaptiquesexercepara illeursune régulationnégativesursonturnover ,v iatroisgrandsmécanismes:1)l’ inhibitiondelaTHe t delasyn thèsededopam ine,2)l’ inhibitiondel’exocy tosev iaactionsurdescanauxion iques etsurlepo tentieldemembrane , e t3)l’augmentationdelarecap ture(Zhange tal.,2009; Ford,2014;R iceetal.,2011). Deshé térorécepteurspeuventégalementmodulerl’exocytose delaDA aun iveaudesterm inaisonsdopaminergiques,enpar ticulierlesrécep teursau glutamate, au GABA, ou encore àl’acétylcholine.
Deux modes de dépolarisation :
C’estdanslesannées1980squepourlaprem ièrefo islesneuronesdopaminergiqueson tété caractérisésdupo intdevueé lectrophysiologique(Gracee tBunney,1984a,b).Aujourd’hui, deuxmotifs-types dedépo larisation,toniqueouphas ique,son tdécritsdansdesé tudeschez l’animal(Gracee tBunney,1984a,b;Gonon,1988;Seamanse tYang,2004;Hauber,2010). Via leurcoup lageàlas ignalisationcalcique,cesdeuxmodes dedépo larisationrégulent l’exocytosedeladopam inevésiculéedanslesterm inaisonsdopaminergiques(Ricee tal.,
2011),a insiqueleprofilspatiotemporeldesn iveauxendopam inedanslecerveau(R icee t al., 2011; Zhang et al., 2009).
Lorsquel’animaln’es tpasactivementengagédansunetâchecompor tementale,lesneurones dopaminergiqueson tuneactivitéélectriquecontinuedebassefréquence(0 ,1-10Hz) ,pendant laquellei lspropagentdespo tentielsd’actionindividuels(modepacemaker)(Bayere tal., 2007)(Schultz,1986),caractérisésparleurre lativementlonguedurée(2à4ms)e tleurprofil polyphasique(montéebiphasiquee tAHP prominent)(Dianae tal.,1989).Un po tentiel d’actionunique,neduran tpourtantqueque lquesmillisecondes, peu téleversurdesdurées centfo ispluslongueslesn iveauxextracellulairesendopam ine.De nombreuxcanaux , commelescanauxKv4 .3, HCN e tSK3,permettentlagénéra tione tlarégulationd’une activitéélectriquetonique(Gracee tBunney, 1984a,b),e tcettedernièreprésentela particularitéd’êtreinhibéeparl’ac tivationd’autorécepteursdetypeD 2(Ford,2014).Les
dépolarisationsdebassefréquenceabou tissentàlal ibérationdefa iblesquantitésde dopaminee taumaintien d’unn iveautoniquededopam ineextracellulaire(10-100nM) (Keefee tal.,1993;Florescoe tal.,2003;Venton e tal.,2003)dansless tructurescibles commeles triatum(Schultz,2007;Zhange tal.,2009).Lesn iveauxtoniquesdedopam ine permettentauxd ifférentscircuitsneuronauxciblésparladopam ined’assurerleurfonc tion normale.I lspeuventê trerégulése tévoluersurdeséche llesdetempsassezlongues ,en fonctiondel’é tatcomportementaldel’an imalcommedansless ituationsdedou te,des tress, ouderécompense(Schu ltz,2007).Lesneuronesdopam inergiquesn’ontpastousuneac tivité spontanée:aumo ins50%d’en treeuxnedépo larisentpasaurepos .C’estessentiellementle tonusinhibiteurexercéparlesneuronesGABAerg iques dupa llidumventralqu ilimite l’activité des neurones dopaminergiques (Floresco et al., 2003).
Aucoursdecon textes/stimulienvironnementauxparticulierslespo tentielsd’actionsuniques dumodededépo larisationrégulier(pacemaker)son tparfoisremplacéspardestra ins/rafales de2-10po tentielsd’action,déchargésàp lushautefréquence(20-80Hz)(Schultz, 2007; Schultze tRomo, 1990;Grace e tBunney, 1984a).L’augmentationdelafréquencedes dépolarisationses tréguléeparlesrécep teursionotropiquesaug lutamatedetypeNMDA , activésparless ignauxglutamatergiquesprovenantenpar ticulierdunoyausub thalamiquee t dutegmentumpédonculopontin(Gracee tBunney,1984a;Florescoe tal.2003).Initialement
sous-corticales)v ialeursaxonestrèsdéve loppés(Bjorklunde tDunnet,2007;Matsuda e tal., 2009).Quatregrandesvoiesdopaminergiquesnaissentdecesd ifférentsnoyaux:1)lavo ie nigrostriée,impliquéedanslaproduc tionmotrice e tquirelielaSNaustriatum,2)lavo ie méso-limbique qu irelielemésencépha le auxs tructureslimbiquescommel’amygdale, l’hippocampeoul’accumbens ,3)lavo iemésocorticale, impliquéedanslesprocessus exécutifse tquirelielemésencépha le auxrég ionsfrontalesducor tex,4)e tlavoie tubéro-infundibulaire(tubéro-hypophysaire)essentiellementimpliquéedanslarégu lation neuroendocrine.Parmicesqua trevoies,lavo iedopaminergiquenigro-striéees tlaprincipale, etdégénèreaucoursdelama ladie dePark inson,affectantl’activitédesvo iesdirectee t indirectedesgang lionsdelabase ,etprovoquanta insil’apparitiondestroub lesmoteursdela maladie (Smith et Kieval, 2000; Smith et Villalba, 2008).
L’essentieldeladopam inecérébralees tretrouvéconcentrédanslec ircuitdesgang lionsdela base,e tdetouslesnoyauxconstituantcec ircuitlesf ibresdopaminergiquesdelaSN innerventprincipalementles triatum(Bolame tal.,2000;Kreitzere tMalenka, 2008;Enae t al.,2011). Horsdusystèmedesgang lionsdelabaseceson tsurtoutdesrég ionscommeles aireslimbiquese tcorticales(dontcortexpréfrontal)qu isontinnervées(Bjorklunde t Dunnett, 2007).
Lesprojectionsreliantlemésencépha le aus triatum(voiesnigrostriéee tmésolimbique)on t unecertaineorganisationtopographique:lesneuronesdopam inergiquesdelarég ionmédiane dumésencéphale(VTA)projettentverslespar tiesventralesdus triatume tversl’accumbens, alorsquelesneuronesdopam inergiqueslocalisésdefaçonp luslatérale(SNpce taire rétrorubrale)projettentsurtoutverslapar tiedorsaledus triatum.E tpourcomplexifierunpeu plus,différentssous-groupesdeneuronesdopam inergiquesciblentdefaçond ifférentielleles compartimentspatchesou matrixdus triatum(Gerfene tal.,1987a,b).DanslaSNpcl’onpeu t distinguerunsegmen tdorsale tunsegmentventral.Lesegmen tdorsaldelaSNpces tcontinu aveclaVTA ,e tlesneuronesdece tterégion(marquagepositifàlaca lbindine)étendentleurs dendritesdanslesp lansdelaSNpcméd iane e tlatérale.Lesegmen tventraldelaSNpces t organiséendeuxsous-par ties,don tl’unees tadjacenteausegmen tdorsal,e toùlesneurones (négatifsàlaca lbindine)étendentleursdendr itesventralementdanslaSNr .Desétudesde traçageaxonalon tmontréquelespro jectionsdesneuronesdelaVTA ,dusegmen tdorsalde laSNpce tdel’airerétrorubraleciblentpréférentiellementlescompar timentsmatriciels du
striatum,a lorsquelesneuronesdesdeuxsous-par tiesdusegmen tventraldelaSNpcv isent préférentiellementless triosomes(Gerfene tal.,1987a,b).Despréc isionson tétéapportées parMatsuda e tcollèguesen2009qu imontrent quelesneuronesdopam inergiquesdes segmentsdorsale tventraldelaSNpcpro jettentenréa litéleursaxonesdanslesdeux compartimentspatche tmatrix dus triatum,ma is qu’ilstendentàfavor iserl’unoul’au tre (Matsuda et al., 2009).
Connectivité des neurones dopaminergiques :
Lessegments parscompactae tparsreticulatadelaSNreço iventàpeuprèslesmêmes innervations,e tlesdendritesdesneuronesdelaSNpcé tablissentenpropor tionautantde synapsesGABAergiquese tglutamatergiques.Les triatumd’unepar testleprincipalnoyau émettantend irectiondelaSNpc(Sm ithe tBolam,1990):lespro jectionsstriatalesversla SNpcproviennentpréférentiellementdess triosomes,a lorsquelesneuronesstriatauxdela matrixprojettentsurtoutverslepa llidume tlaSNr.LaSNreçoitauss idesentréesinhibitrices enprovenanceduGPe (SNrpr incipalement),desafférencescho linergiquesprovenant essentiellementdunoyaupédoncu lopontin,desinf luxprovenantdel’amygda le(àl’excep tion delaSNr)(Gonza lese tChesselet,1990),desafférencesinh ibitricesprovenantdel’habénu la latérale(Herkenhame tNauta,1979)e tdunoyautegmentalrostromédian.Enfini lexisteune innervationnotable(e treverse)desneuronesdopam inergiquesdelaSNparlesneurones glutamatergiquesdesrég ionscorticalese tsous-corticalesducor tex,del’h ippocampe,de l’amygdale et duthalamus.
Transmission volumique du signal dopaminergique dansle striatum :
Lesaxonesdopaminergiquespeuventétablirdescon tactssynaptiquesaveclesMSNs du striatumaun iveaudesarbresdendr itiques(30-45%dessynapses)e tducoudesépines dendritiques(50-65%dessynapses) ,làoùseconnec tentlesterm inaisonscortico-thalamiques (Freunde tal.,1984).Néanmoinslesc iblespost-synaptiquesdelaDA( lesrécepteursD 1-et D2-like,vo irchapitre3)son tlocalisésàd istancedecessynapses(Ca illée tal.,1996;Hersch
eta l.,1995;Yung e tal.,1995),e tlaDA libéréeparlesneuronesdopam inergiquesdo it diffuserdepuissess itesdelibérationpourlesac tiver(onpar lealorsdetransm ission extrasynaptique,ouvo lumique)(Pickele tal.,1996;Descarriese tal.,1996).Ladens itédes sitesdel ibérationdelaDAes tnéanmoinstrèsimpor tantedansles triatum,avecuned istance
moyenne entredeuxs itesdelibérationde4µm(Douce te tal.,1986).Lerayonmoyende diffusiondelaDAdepu issons itedelibérationes testiméà7µm(R icee tCragg,2008),e tsa demi-vie invivoestestiméeà30m illisecondes(Gonone tal.,2000;Ventone tal.,2003).La recapturedelaDAparleDATes tleprincipalfacteurlimitantsonrayonded iffusiondans l’espaceextracellulaire.Chezl’individuparkinsoniencedern ierpeu têtreaugmentéjusqu’à 32 µm su ite à lapr ise de L-DOPA (conséquencede laper te des term inaisons dopaminergiques striatales et dela déplétion en DAT)(Mosharov et al., 2015).
Parailleursseules20%desép inesdesMSNs engagéesdansuncon tactsynaptiqueavecles afférencescorticalesson taussiapposéesàunaxonedopam inergique,e t9%réalisent effectivementunesynapsedopam inergique.Seules27%desép inesdesMSNs engagéesdans uncontactsynaptiqueaveclesterm inaisonsthalamiquesson tégalementapposéesàunaxone dopaminergique,e t9%réalisentunevér itablesynapsedopaminergique(Mosse tBolam, 2008).
3. Contrôle dichotomique des voies directe etindirecte parla dopamine
Al’échelledus triatum,l’unedespr incipalesactionsdelaDAcons isteàmodu lerlef luxdes informationsexcitatricesprovenantducor texe tduthalamus,notammentv iaseseffetssur l’excitabilitédesneurones(N icolae tal.,2000),médiésparlesrécep teursdopaminergiques destypesD 1etD2(Surmeiere tal.,2007;Shene tal.,2008;Wickens, 2009;Gerfen e t Surmeier, 2011; Tritsch et Sabatini, 2012):
1) laDAaugmen tel’excitabilitéintrinsèquedesMSNs detypeD1(s triato-nigraux)e t induitunepo tentiationàlongterme(ouLTP ,long-termpotentiation)dessynapses glutamatergiques corticostriatales (facilitel’activation dela voie directe)
2) laDAd iminuel’excitabilitéintrinsèquedesMSNs detypeD2(s triato-pallidaux)e t induitunedépress ionàlongterme(ouLTD ,long-termdepression)dessynapses glutamatergiquescorticostritales(empêchel’activationdelavo ieindirecte).Jusqu’à récemment,ceseffe tsdichotomiquesdelaDAsurlefonc tionnementdesMSNs de typeD1e tD2,etlesmécanismes permettantlesLTP /LTDdansles triatumon tété sujetàcon troverse,notammentparcequelesMSNs son tmélangés defaçonassez homogènedansles triatum,e tdifficilementdistinguablesdupo intdevuede
l’électrophysiologie. C’est la techno logie des sour is BAC qui, couplée à l’optogénétique,aperm isdec larifierlana turedeseffe tsgénérésparlaDAdansle striatum,e tdeconfirmerlespréd ictionsdebasedumodè leclassiqued’organisation desvoiesdirectee tindirecte(Surmeiere tal.,2007;Gertlere tal.,2008;Obesoe tal., 2008;Valjente tal.,2009;Kravitze tal.,2010;Cerovice tal.,2013;Thibaulte tal., 2013).Surmeiere tcollègues(Shene tal.,2008)montrentparexemp lequelaLTPa lieulorsqu’uneactivitéprésynaptiqueprécèdel’activitépostsynaptique,e tc’estle phénomèneinversepourlaLTD( l’activitépostsynaptiquedo itprécéderl’activité présynaptique).Lesdeuxformesdechangemen tsdep lasticitépeuventseprodu ire danslesMSNs detypeD2 ,etsontbloquéesparlesan tagonistesD 2(maispasD 1). DanslesMSNs detypeD1laLTPes tmédiéeparlesrécep teurs-canauxaug lutamate NMDA (N-Methyl-D-Aspartate), e t la LTD, bloquée par les récep teurs métabotropiques aug lutamatemGlur5,e tdifficileàprodu ires ilerécepteurD 1n’est pas bloqué.
III.Transducti
ondusi
gnaldopami
nergi
quedansl
e
stri
atum
1. Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs)
DenombreuxRCPGsson texprimésdansles triatum(Table2 ,Samadie tal.,2007),parmi lesquelssetrouven tlesrécep teursàladopam ine.LesRCPGsperme ttentunetransduc tion lentedess ignauxdanslace llule,enrégu lantnotammentlesn iveauxdusecondmessager adénosine monophosphate cyclique (AMPc) etl’activité de ses différents effecteurs.
Table 2: Principaux récepteurs exprimés dansle striatum (extrait de Samadi et al., 2007). 34
Les récepteursàladopam ineappartiennentàlac lasse“A”desRCPGs , oufam ille rhodopsine,lap lusgrandedesfam illesdeRCPGs . Les récep teursdetypeD 1 sont généralementcouplésauxpro téinesG detypeG s.,etuneparticularitédus triatumes t d’exprimerdefor tsniveauxdelapro téineG olfaulieudeGs(Drinnane tal.,1991),e tc’est
Golf qui assurele couplage entrele récepteur D1 etles cyclases (Hervé et al., 1993).
A l’étatdereposlapro téineG es tancréeàlamembrane soussaformetr imériqueαβγ (ancragev iaγ),etlasous-unitéαl ieduGDP.Lal iaisondul igandauRCPG(s toechiométrie 1:1)provoqueunesuccess iond’interactionse tdechangementsconformationnels,permettant inf inelerecrutementde lapro téineG . La protéineG peu tparfoisê treretrouvée “pré-couplée”auRCPG ,avantmêmequelerécep teurneso itstimulé( lerécepteures talors danssoné tatdehauteaffinité,vo irparagraphesurlesrécep teursD 1etD2-like).Lecoup lage
entrelapro téineG e tlerécepteuractivéprovoqueunéchangeduGDP parduGTP .La sous-unitéα-GTPe tledimèreβγsed issocientalors,pourensu iterespectivementmoduler l’activitédeleurseffec teurs,commeparexemp lelesadény lylcyclases,productrices d’AMPc,ouencorelaphospho lipaseC , cibléesparlessous-un itésalpha.L’actiondes protéinesG surleseffec teurses tterminéeparlespro téinesRGS (régulatricesdela signalisationparlespro téinesG) qu icatalysentlatransforma tionduGTP por téparla sous-unité αlibre en GDP, et son retour àl’état de repos (Xie et Palmer, 2007).
2. Les Adénylyl cyclases (ACs)
LesAdénylylCyclases(ACs)catalysentlaconvers iondel’adénos inetriphosphate(ATP)en adénosinemonophosphate cycliqueouAMPc enlaprésencedeMg 2+.Leuractivitées t
canoniquement régulée parles protéines G detype Gs, Golf et Gi (Hanoune et Defer, 2001). Dixfamillesd’ACs(AC1-AC10)on tétéidentifiéesàcejourchezlemamm ifère,lesneuf premièresregroupantdesisoformesd’ACsmembrana iresassezsimilaires,issuesde9gènes différents( lesisoformesd’AC5/6/8possèdentpara illeursdesvar iantsd’épissage),e tla dixièmeuneisoformeso luble(sAC)retrouvéeessentiellementdanslestes ticules(Patele tal.,
2001).Les neufisoformesd’ACsmembrana ires son ttoutesretrouvéesdanslecerveau (Hanoune et Defer, 2001; Tasken et Aandahl, 2004).
L’ondistinguesouventlesd ifférentesisoformesd’ACssuivantleursens ibilitéauca lcium: 1)lesACspos itivementréguléesparlecomp lexecalcium/calmoduline(casdesACs1 /3/8), 2)lesACs néga tivementréguléespardefa iblesconcentrationsenca lcium(inférieuresau µM)(ACs5e t6)ouparlecomplexeCa2+/calcineurine(AC9),3)e tlesACsinsensiblesau calcium(ACs2/4/7).D’autresmécanismesderégu lationdesACson tégalementé tédécrits. Ledimèreβγdespro téinesGpeu trégulerl’activitédesACs ,aumême t itrequecertaines protéinesdes ignalisationtellesquelesk inasesAe tCouencorelesca lcium/calmoduline kinases(vo irTable3) .Enfin,touteslesACsàl’excep tiondel’AC9son tactivablesparla forskoline(fsk),principeac tifextraitdelap lanteColeusforskohlii,originaired’Indee ttrès utilisée en médecine ayurvédique.
Table 3: Propriétés de régulation des dix familles d’ACs (extrait de Hanoune et Defer, 2001)
Ladistributiondesd ifférentesisoformesd’ACsmembranaires es thétérogènedanslet issu cérébral.Dans les triatum,lesACs 2 /5/8/9son texprimées(Monse tCooper, 1995) majoritairement. L’ARNm del’AC5es tfortementretrouvédanslesneuronesép ineux, contrairementauxmessagers desisoformes8e t9(Antonie tal.,1998;Patele tal.,2001). L’isoformeAC2es tprincipalementretrouvéedanslesin terneuronescholinergiques(Monse t Cooper, 1995).Les typesdecyc lasesexpriméesdansles triatumvarientaucoursdu développement,l’expressiondel’AC5enpar ticulierprédominesurce lledel’AC1àl’âge adulte (Matsuoka et al., 1997).
3. Les Phosphodiestérases (PDEs)
Les phosphodiestérases (PDEs) sontles enzymes qui hydrolysent les nucléotides cycliques etson tlaprincipalevo iederégulationnégativedesn iveauxintracellulairesdel’AMPc( les autresvoiesnégativesétantles“ Multi-drug ResitantProteins”e tlaperméationpassiveà traverlamembrane) . Larégu lationdel’ac tivitédesphosphod iestérases,queceso itpardes mécanismes biologiquesoudesinh ibiteurschimiques,détermineladynam iquedess ignaux intracellulairesAMPc e t GMPc (Keravise tLugnier, 2012). Les phosphod iestérases présententunin térêtparticuliercarlas tructuredus itecatalytiquepermetdecréerdes inhibiteursà hau te affinité e t sélectivité, une propr iété qu i apermis àl’ industrie pharmaceutiquededéve lopperdenombreuxcand idatsmédicaments.Pource tteraison,ce tte partie est développée plus en détail.
OnzefamillesdePDEs(PDE1-PDE11)on tétérépertoriéeschezlemamm ifère,rassemblant plusde50isoformesd ifférentes,codéespar21gènesd ifférents.LesPDEsd’unemême famille sont codées par 1 à 4 gènes différents, avec divers variants d’épissage alternatif. CertainesPDEshydrolysentspécifiquementl’AMPc(PDEs4/7/8),d’autresleGMPc(PDEs 5/6/9), et certaines peuvent dégraderindifféremment AMPc et GMPc (PDEs 1/2/3 10/11). Lestriatumexprimedetrèsfor tsniveauxdemessagersdePDE1B ,PDE7Be tPDE10A.Les PDE2A,PDE4A,B ,D,PDE8e tPDE9son texpriméesàdesn iveauxp lusmodérés(Lakicse t al., 2010; Kelly et al., 2014).
PDE1
LesPDE1sson tdesPDEscytosoliquesàdoub lespécificitédesubs trat,e tlesseulesPDEsà êtreréguléesparleca lcium,v ialacalmoduline.LaPDE1Bprésen teuneaff inité(Km)pourle GMPclégèrementsupérieureàce llepourl’AMPc(Kmde33µMpourl’AMPccon tre5µM pourleGMPc) (Poppee tal.,2008).LesPDE1spossèden tdeuxs itesderégulationparle complexecalcium/calmoduline(Ca2+/CaM)enrég ionNterm inale.Laf ixationducomp lexe Ca2+/CaMsurcess itesderégulationaugmentelav itessed’hydrolysedesPDE1s(Vmax) sansmodifier leuraff initépourlesnuc léotidescycliques.LaPDE1Bes texpriméedefaçon spécifiquee tabondantedanslesneuronesép ineuxdus triatum(Repsakee tal.,1993;Omori etKotera, 2007;Fidock e tal.,2002),présenteessentiellementdanslecerveau ,tissu cardiaquee tmuscles lisses.L’importancedesonrô lefonctionneldansles triatumaé té démontréchezdessour isPDE1B-KO,qu iprésententunehyperac tivitélocomotricee tune sensibilité accrue aux amphétamines (Reed etal.,2002; Ehrman et al., 2006).
PDE2
Ilexistetro isisoformesdePDE2s ,codéesparungèneun iquepouvantdonnertro isvariants d’épissage:PDE2A1 ,PDE2A2e tPDE2A3.Lestro isisoformessed istinguentparleur segmentNterm inal,qu idétermineleurloca lisationsubcellulaire:lesPDE2A2e tPDE2A3 sontmembranaires, e tlaPDE2A1 es tsoluble(Keravise tLugnier, 2012).D’autres localisationsson tdocumentéespourlaPDE2A:lesenve loppesnucléaires(Lugniere tal., 1999)e tl’appareilGolgi (Geoffroye tal.,1999).Lesdoma inesCterm inauxe tactivités catalytiquesdestro isisoformesdePDE2son tsimilaires.LesPDE2shydro lysentl’AMPc (Kmde110µM)e tleGMPc(Kmde31µM)avecdesv itessesderéac tion(Vmax~200 µmol/min/mg)similairespourlesdeuxnuc léotidescycliques(Poppee tal.,2008).LesPDE2s sedistinguentparleurdoma inederégu lationN term inal,sensibleauGMPc . Cedern ier renfermeeneffe tdeuxdomainesGAF :GAF A e tGAF B(Mar tineze tal.,2002).Les domainesGAF son ttrèsconservésdansl’évo lution,e tsontretrouvésdanslas tructurede troisgrandesclassesdepro téines:lesphosphod iestérasesspécifiquese tréguléesparle GMPc ( lesPDEsdesfam illes5/6/10/11),les adénylylcyclasesprovenantdescyanobac téries dugenreAnabaena,e tlefacteurdetranscr iptiondelaForma tehydrogenlyase FhlAprésent chez E.coli(citerGAF).LesPDE2ss 'associentenhomod imères(poidsmoléculairede103 kDaparmonomère) . C’est ledoma ineGAF A dusegmen tN term inalqu ipermetla
dimérisationdesPDE2sen treelles.L’on attribueparfoiscettefonctionàlafo isaux domainesGAF Ae tGAFB(He ikause tal.,2009).Ledoma inederégu lationallostérique GAFBl ieleGMPc(Kd:10-30µM) ,e tégalementl’AMPc,ma isavecuneaffinité30fo is inférieure.L’activitécatalytiquedesPDE2speu têtreaugmentéejusqu’à30fo isparla fixationduGMPcenconcen trationsphysiologiques(1-5µM)audoma ineGAFB(Kerav ise t Lugnier, 2012).L’AMPc peu taussisef ixeraudoma ineGAF B , mais soneffe tsur l’activationdesPDE2ses tmoindre comparéàce luiduGMPc . LaPKCpeu tégalement phosphorylerla PDE2, et augmenter ainsi son activité catalytique (Geoffroy et al., 1999). L’onretrouvelaPDE2expr iméedansp lusieursrégionscérébralescommel’hippocampe,le cortex,le bulbe olfactif oule striatum (Stephenson et al., 2009, 2012; Kelly et al., 2014). LaPDE2Aes tunecibleimportanteduGMPcdansles triatum,e tsonactivationparleGMPc module efficacementl’intégrationdess ignauxAMPce tPKAdanslesMSNs (Po litoe tal., 2013).I lenestdemême pourlamodu lation desréponsesAMPcàladopam inetransitoire dans lesMSNs D1 ( travaux en cours chez sour iceau, ainsi que chez lasour is hémi-parkinsonienne, voir résultats Parkinson).
La PDE2 et sa modulation parle GMPc dansle striatum:
Le guanosine3’-5’monophosphate cyclique(GMPc)joueunrô leclédansplusieurs processusbiologiquesassurantlacogn ition,lamémo ire, larégu lationhémodynamique,la réponseimmune,lafonc tionmotrice, e tc.Dansles triatumcesecondmessager nuc léotide cycliquees tproduitparlesMSNs e tlesinterneuronescholinergiques,su iteàl’activationdes guanylylcyclasesparticulaires(pGC)ouso lubles(sGC).LapGCnesemb lepasexpr imée danslesneuronesép ineuxdus triatum(Hermane tal.,1996),tandisquelasGGes tfortement exprimée(Dinge tal.,2004;Arianoe tal.,1982),indiquantquelasGCac tivéeparleNOes t laprincipalesourcedeGMPcdansles triatum.LeNOyes tproduitparlesin terneurones exprimantlaNOsyn thase.Lesé lévationsenGMPcfa isantsu iteàl’activationdessGCspar leNOpeuven tmoduler plusieurseffecteurscommelescanauxCNGs ,lespro téineskinases GMPc-dépendantes (PKGs),e tplusieursPDEs,don tlaPDE2A(Threlfelle tWest, 2013; Potter, 2011).
LeBAY-607550(Boesse tal.,2004)es tuninhibiteursélectifdelaPDE2(IC 50de2-5nM),et l’inhibitiondelaPDE2danslecerveaues tactuellementenvisagéepourletra itementdes troubles cognitifs (Blokland et al., 2006).
PDE4
LafamilledesPDE4shydro lysel’AMPcspécifiquement.QuatregènescodentpourlesPDEs decettefamille:PDE4A(chr19p13 .2),PDE4B(chrs1p31),PDE4C(chrs19p13.1)e t PDE4D(chrs5p12).Chacunepossèdeplusieursvariantsd’épissagealternatif.P lusde25 isoformesdePDE4on tainsiétédécriteschezl’homme ,depo idsmoléculairecomprisen tre 50e t125kDa(Bolgere tal.,2006).LesPDE4ssed istinguentdesau tresPDEsparla présencedeséquencesun iquesenpar tieNterm inale,appeléesUCR(upstreamconserved region)1e tUCR 2(Bo lgere tal.,1993).LesisoformeslonguesdePDE4sexpr imentles deuxséquencesUCR1e tUCR2.LesisoformescourtesdePDE4sn’expr imentpaslarég ion UCR 1 ,etlesisoformessuper-courtesn’exprimentqu’unemoitié delarég ionUCR 2 (Houslaye tal.,2007).Larég ionUCR1con tientuns itedephosphorylationpourlaPKA ,qu i unefo isphosphoryléempêchel’interactionen trelesrégionsUCR1e tUCR2,menanta insià uneaugmentationdel’ac tivitécatalytique(facteur2)(L imetal.1999;Bearde tal.,2000).Ce mécanisme derégu lationparlaPKAsera itunfeedbacknéga tifpoura tténuere tlimiterles signauxAMPc. Lapar tieCterm inaledudoma inecatalytiquedesPDE4s ,exceptépourla PDE4A,contientquantàe lleunsitedephosphorylationpourlak inaseERK( extracellular signal-regulatedkinase),qu iunefoisphosphorylépermetl’activationdesisoformescour tes de PDE4s, e tl’inhibitiondes isoformeslongues(Ba illiee tal.,2000).Ce con trôle bidirectionneldesk inasesPKAe tERKsurl’activitédesPDE4( isoformeslongues)enfon t unnoeudc lédanslacommun icationinter-signauxintracellulaires:laphosphory lation simultanéedesPDE4parlaPKAannu lel’effetinhibiteurdeERKsurl’ac tivitécatalytique, etpermetlere touràuné tatd’activitébasal.P lusrécemment,desrégu lateursadditionnels (Cdk5e tCaMKII)del’ac tivitéPDE4on tétédécrits,e tsupportentl’idéequePDE4joueun rôlecentraldansl’ intégrationdess ignauxAMPc/Ca2+(Mikae tConti,2016;Plattnere tal.,
2015).LesPDE4s ,aumême t itrequelesPDEsd’autresfamilles,existentsousformede dimères.Lesrég ionsUCRpermettentlad imérisation.SeuleslesisoformeslonguesdePDE4 contenantlesséquencesUCR1 e tUCR2 peuventdimériser(Richtere tConti,2004).La localisationsubcellulairedesPDE4ses tdéterminéeparlesAKAPs ( Akinaseanchoring