Academic literature on the topic 'Neurones sensoriels périphériques'

Un phénomène appelé « compensation vestibulaire » se produit après une atteinte vestibulaire périphérique. Ce processus, qui permet un retour progressif de l’équilibre, se produit principalement au sein des noyaux vestibulaires du tronc cérébral, et met en jeu une mosaïque de réarrangements structurels. Parmi ceux-ci, la neurogenèse vestibulaire réactionnelle (NGVR) adulte est peut-être la plus inattendue, car elle se produit dans une région du cerveau qui n’a jamais été signalée auparavant comme neurogène. La survie et la fonctionnalité de ce réseau neuronal nouvellement généré dépendent de son intégration dans les réseaux préexistants des noyaux désafférentés. Cette organisation permet au cerveau d’utiliser les apports d’autres modalités sensorielles pour faciliter le rétablissement de la posture et de l’équilibre. C’est à ce jour le meilleur exemple du rôle réparateur de la neurogenèse adulte. Ces observations soulèvent de nombreuses questions sur la pertinence physiologique de la NGVR.

Les ASIC (Acid-Sensing Ion Channel) forment une famille de canaux cationiques excitateurs activés par les protons extracellulaires. Ils sont largement exprimés dans les voies de la douleur au niveau du système nerveux périphérique (neurones sensoriels) et du système nerveux central (neurones spinaux et supraspinaux). Le canal ASIC3, qui est essentiellement exprimé dans les neurones sensoriels périphériques, est également sensible à des lipides comme la lysophosphatidylcholine (LPC). La LPC augmente la sensibilité du canal pour les protons, générant une activation à pH physiologique et une potentialisation de son activité à pH acide. La capacité de la LPC à activer/potentialiser ASIC3, mais aussi d’autres canaux exprimés par les neurones sensoriels et impliqués dans la douleur comme TRPV1, TRPM8, TRPC5 ou encore les canaux K+ TREK-1 et TRAAK, a fait émerger le rôle important de ce lipide dans la douleur. Son effet ne se limite pas aux neurones et peut affecter d’autres canaux comme TRPV4 exprimé dans les kératinocytes qui participent également à la transduction sensorielle. Des niveaux élevés de la LPC ont des conséquences physiopathologiques dans la douleur pouvant impliquer ces canaux, y compris chez l’homme, dans la fibromyalgie, les maladies rhumatismales, les troubles musculosquelettiques ou l’obésité (ASIC3), mais aussi dans les douleurs inflammatoires et neuropathiques (TRPC5) ou dans le prurit cholestatique (TRPV4).

Douleurs chroniques : Implication et potentiel thérapeutique des membres de la famille FXYDLes douleurs chroniques constituent un problème majeur de santé publique affectant près de 18% de la population mondiale. Elles ont des conséquences néfastes sur la qualité de vie des patients et engendrent des situations critiques sur le plan médical, sociologique et économique. Les traitements actuels sont relativement limités, souvent inefficaces et/ou présentent des effets secondaires délétères. De fait, une meilleure connaissance et une meilleure prise en charge de cette pathologie constituent des enjeux importants en recherche fondamentale et clinique.Dans ce contexte, mon projet de thèse a porté sur deux protéines, Fxyd2 et Fxyd7, qui appartiennent à la famille des protéines à motif FXYD qui contient 7 membres. Ces deux protéines sont décrites comme modulateurs de l’activité de la pompe Na,K-ATPase, et sont présentes dans des sous-types très spécifiques de neurones somatosensensoriels au sein des ganglions rachidiens dorsaux. La pompe Na,K-ATPase est décrite dans de nombreux phénomènes physiologiques et joue un rôle important dans l’excitabilité neuronale par le maintien du potentiel membranaire grâce à un jeu d'entrée et de sortie de sodium (Na+) et de potassium (K+). Le maintien de cet équilibre ionique est d’autant plus important que des phénomènes d’hyperexcitabilité neuronale sont souvent décrits dans le cadre des douleurs chroniques.Dans un premier objectif de mon projet de thèse, j’ai participé au développement d’une stratégie thérapeutique transposable à l’Homme basée sur une approche innovante de thérapie génique d’extinction. Ainsi, nous avons montré que l’usage d’oligonucléotides antisens lipidomodifiés dirigés contre le gène Fxyd2 et administrés par voie intrathécale permet un effet analgésique puissant chez des rats en condition de douleur neuropathique ou inflammatoire, aboutissant au retour à une sensibilité mécanique normale. De plus, des modifications chimiques conférant une meilleure stabilité de notre molécule thérapeutique permettent de prolonger son efficacité jusqu’à 10 jours.Mes travaux se sont portés, dans un deuxième objectif, sur la compréhension des modes d’action de Fxyd2 dans la physiopathologie des neurones somatosensoriels des ganglions rachidiens dorsaux notamment en identifiant ses partenaires protéiques par une approche protéomique. Ainsi, nous avons montré par spectrométrie de masse en tandem et par Proximity Ligation Assay, que Fxyd2 pouvait interagir de manière directe avec d’autres protéines que la sous unité ɑ1 de la pompe Na,K-ATPase en condition physiologique chez la souris. En effet, Fxyd2 semble interagir également avec la sous unité ɑ3 de cette pompe et aussi avec la PMCA, la GST et la Prdx6.Dans un troisième objectif, j’ai également étudié le rôle du gène Fxyd7 dans le système somatosensoriel aussi bien en condition normale que pathologique. Dans un premier temps, j’ai confirmé son profil d’expression au sein de sous populations neuronales de nocicepteurs peptidergiques, de mécanocepteurs et de neurones proprioceptifs dans les GRD de souris. Ensuite, en utilisant la souris Knock-Out pour le gène Fxyd7, j’ai procédé à des différents tests de motricité, d’équilibre et de sensibilité qui n’ont montré aucun défaut majeur chez ces souris en condition naïve. En condition de douleur neuropathique, avec le modèle SNL (Spinal Nerve Ligation), les tests de sensibilité mécanique ont montré aucune influence de la mutation, ni sur la phase aigüe de la douleur, ni sur sa chronicisation alors qu’en condition de douleur inflammatoire, avec le modèle CFA (Complete Freund’s Adjuvant), l’absence du gène empêche la chronicisation de la douleur inflammatoire de manière remarquable.Nos résultats montrent ainsi un potentiel thérapeutique majeur de deux membres de la famille FXYD pour traiter les douleurs chroniques
Chronic pain: Implication and therapeutic potential of FXYD protein members Chronic pain is a major public health problem affecting nearly 18% of the world’s population. It has deleterious consequences on patient’s quality of life and generates critical situations on the medical, sociological and economic levels. Current treatments are relatively limited, often ineffective and/or have deleterious side effects. In fact, better knowledge and an improved management of these pathologies is a major challenge for fundamental and clinical research.In this context, my thesis project is based on two different proteins, Fxyd2 and Fxyd7, which are members of a family of 7 proteins which contain a characteristic FXYD amino-acid motif. These two proteins have been described as modulators of the Na,K-ATPases’ activity, and are present in very specific somatosensory neurons of the dorsal root ganglia. The Na,K-ATPase pump is implicated in a large variety of physiological phenomena with a critical role in neuronal excitability by maintaining membrane potential thanks to the transfer of sodium (Na+) and potassium (K+). The maintenance of this ionic equilibrium is a crucial point since neuronal hyperexcitability has often been described in chronic pain.The first objective of my thesis was to develop a therapeutic strategy suitable for human therapy based on a very innovative gene extinction strategy. Thus, we showed that lipidomodified antisense oligonucleotides directed against the Fxyd2 gene and administered intrathecally induce a strong analgesic effect in neuropathic pain or in inflammatory pain models of rats, leading to normal mechanical sensitivity. Moreover, we showed that specific chemical modifications induce a better stability of our therapeutic molecule which prolongs its efficacy up to 10 days.In the second objective, my work was directed toward understanding the mechanisms of action of Fxyd2 in neuronal physiopathology in dorsal root ganglia, especially by identifying its protein partners using a proteomic approach. Thus, I showed by tandem mass spectrometry and by Proximity Ligation Assay that Fxyd2 could interact directly with proteins other than the ɑ1 subunit of the Na,K-ATPase in physiological conditions in mice. Indeed, Fxyd2 seems to interact also with the ɑ3 subunit of this pump and also with PMCA, GST and Prdx6.My third objective was to study the role of the Fxyd7 gene in the somatosensory system in normal and pathological conditions. In the first place, I used in situ hybridization to show its expression in specific neuronal subpopulations including peptidergic nociceptors, mechanoreceptors and in proprioceptive neurons in the mouse DRG. Then, using motor, equilibrium and mechanical sensitivity tests in Fxyd7 KO mice, I demonstrated the absence of major behavioral defects in these mice in normal conditions. In neuropathic pain conditions, using the SNL (Spinal Nerve Ligation) model, mechanical sensitivity tests did not reveal any influence of this mutation, neither in the acute nor chronic phases. However, in chronic inflammatory pain conditions induced by injection of CFA (Complete Freund’s Adjuvant), Fxyd7 null mutants failed to maintain pain responses. Thus Fxyd7 expression in DRG neurons appears to be specifically required for the maintenance of chronic inflammatory pain.Our results thus show a major therapeutic potential of two FXYD family members to treat chronic pain

L'homéostasie chlorure (HC) est un acteur essentiel dans la transmission nerveuse. Le GABA, via son récepteur GABAA, permet les mouvements d'ions chlorures en fonction de leur potentiel électrochimique. Dans les neurones sensitifs de ganglions rachidiens dorsaux (GRD), le co-transporteur cation-chlorure NKCC1 est responsable de l'accumulation intracellulaire des ions Cl- et de l'effet dépolarisant du GABA. Suite à une lésion, l'augmentation de la concentration intracellulaire en ions Cl- ([Cl-]i) permet une amélioration des capacités régénératives neuronales. Au cours de ma thèse, je me suis en premier lieu intéressé à la régulation de l'HC par interleukine 6 (IL6) en réponse à une lésion nerveuse. L'axotomie du nerf sciatique induit l'expression de l'IL6 et son récepteur IL6-Rα dans les neurones sensitifs des GRD lombaires L4-L5. Des mesures par patch perforé sur des neurones sensitifs en culture ont montré une augmentation de la [Cl-]i dépendante de l'IL6 dans une sous-population de neurones mécano- et proprioceptifs en réponse à l'axotomie. Cette régulation est permise par la phosphorylation à la membrane plasmique neuronale de NKCC1. Le co-transporteur KCC3 est impliqué dans une maladie génétique conduisant dès la naissance à une perte sensorimotrice, ce qui m'a conduit à étudier son rôle dans la régulation de l'HC des neurones sensitifs au cours du développement et chez l'adulte. Nos données ont démontré l'existence d'un « switch chlorure » développemental, diminuant la [Cl-]i. Ce switch est altéré chez la souris KCC3-/-, dans laquelle une partie des neurones a déjà diminué sa [Cl-]i. Au stade adulte, nous avons également observé un doublement de la [Cl-]i dans 30% des neurones sensitifs de souris KCC3-/-, pourcentage corrélé à la proportion de neurones WT exprimant KCC3. Ces données prouvent que KCC3 est impliqué, de manière directe ou non, dans la régulation de l'HC des neurones sensitifs au cours du développement et chez l'adulte
Chloride homeostasis (CH) is a major component of nerve transmission. Interaction between the neurotransmitter GABA and his receptor, GABAA, allows chloride movements depending on electrochemical potential. In dorsal root ganglia (DRG) sensory neurons, the cation-chloride cotransporter NKCC1 is responsible for intracellular accumulation of chloride ions and depolarizing effects of GABA. After injury, an increase of intracellulaire chloride concentration ([Cl-]i) allows an improvement of neuronal regenerative capacities. In a first time, I worked on regulation of CH by interleukine 6 (IL6) in response to nerve injury. Axotomy of the sciatic nerve induces expression of IL6 and his receptor IL6-Rα in sensory neurons from lombar L4-L5 DRG. Perforated patch measurements of sensory neurons have demonstrated an increase of [Cl-]i depending on IL6 in a sub-population of mechano- and proprioceptors in response to lesion. This regulation is provided by phosphorylation at the neuronal plasma membrane of NKCC1. The cation-chloride cotransporter KCC3 is implicated in a hereditary syndrome leading after birth to sensorymotors defects. This is why I have studied his role in regulation of CH in sensory neurons during development and in adulthood. Data have shown the existence of a peripheral developmental “chloride switch”. This switch is abolished in KCC3-/- sensory neurons, in which a part of neurons has already decreased [Cl-]i. In adulthood, we also observed an [Cl-]i twice as much as WT in 30% of sensory neurons from KCC3-/- mice. This percentage is correlated to the proportion of WT neurons expressing KCC3. These results demonstrate for the first time that KCC3 is implicated in regulation of CH in sensory neurons during development and in adulthood

La lésion nerveuse périphérique provoque dans les neurones sensoriels le passage d'un état de transmission à un état de régénération dans l'optique de recouvrer la sensibilité périphérique. Des modifications phénotypiques importantes supportent ce processus. Des études précédentes ont montré que les neurones de ganglions rachidiens dorsaux présentent des modifications importantes de l'homéostasie chlorure. En effet, ils expriment un courant chlorure activé par le calcium (CaCC) et leur concentration intracellulaire en ions chlorures est augmentée. Les travaux effectués au cours de ma thèse de doctorat montrent que le traumatisme périphérique induit la surexpression du gène Best1, dont la protéine Bestrophin-1, sous tend l'expression de CaCC dans les neurones sensoriels, par des méthodes d'enregistrements électrophysiologiques et d'expression génique. De plus, l'étude des mécanismes de régulation de CaCC permettent de mettre en lumière une implication de la matrice extracellulaire dans la sécrétion de la cytokine interleukin-6, qui en retour favorise la surexpression du gène Best1. Les ions chlorures participent également à l'activation de CaCC, sans pour autant que le mécanisme ne soit pour l'heure défini. Dans un troisième temps, l'inhibition par ARN interférence et l'invalidation génétique de la Bestrophin-1 conduit à une diminution de la vitesse de pousse in vitro des neurites ainsi qu'à un ralentissement du recouvrement de la sensibilité périphérique. Cette implication de la Bestrophin-1 dans les mécanismes de régénération peut être due à la sensibilité du canal à un étirement membranaire
Sensory neurons shift from a transmitting mode to a regenerative state following peripheral nerve injury. This modification is necessary to the peripheral sensitivity recovery. Massive phenotypic changes support this process. Previous study demonstrated that neurons from dorsal root ganglia show important changes in their chloride homeostasis. Indeed, they express calcium-activated chloride currents (CaCC) and they present a two fold increase in their intracellular chloride concentration. We demonstrate that peripheral nerve injury leads to the sur-expression of the Best1 gene, and its protein supports functional expression of CaCC by electrophysiological recordings and quantitative gene expression strategies. Moreover, studying regulation mechanisms highlight the involvement of the extracellular matrix in the secretion of the cytokine interleukin-6, which in turn promotes the expression of Best1. Chloride ions are part of the CaCC regulatory machinery, but the mechanism is still elusive. In the third part, we demonstrate that Bestrophin-1 inhibition by RNA interference and genetic invalidation decreases the neurite outgrowth velocity in vivo and slow down the peripheral sensibility recovery. The Bestrophin-1 involvement in regenerative process might be due to its membrane stretch sensibility

La lésion nerveuse périphérique conduit à des remaniements cellulaires et moléculaires des neurones sensitifs nécessaires à une régénération fonctionnelle. La lésion peut conduire à des neuropathies post traumatiques responsables de douleurs chroniques et de comportements ataxiques. Au cours de ma thèse j'ai étudié le rôle de l'homéostasie chlorure (HC) des neurones de ganglions rachidiens dorsaux (GRD) dans les processus de régénération et d'induction de douleurs inflammatoires. Les mesures des concentrations intracellulaire en ions chlorure ([Cl-]i) ont été réalisées sur des cultures primaires de neurones. J'ai montré que la lésion du nerf sciatique (in vivo) induit la phosphorylation du co-transporteur membranaire Na+-K+-2Cl- (NKCC1) dans les neurones sensitifs de GRD. Cette phosphorylation entraîne son activation qui provoque l'augmentation de la [Cl-]i. L'inhibition pharmacologique par le bumétanide et l'invalidation génétique de NKCC1 conduit à une diminution de la vitesse de la repousse des neurites. NKCC1 apparaît donc comme un acteur clé dans les mécanismes de régénération nerveuse périphérique. L'étude des voies de signalisation intracellulaire impliquées dans la phosphorylation du co-transporteur suggère un rôle majeur de l'interleukine 6 dans l'activation de ces voies et donc dans les mécanismes de réparation nerveuse. En parallèle l'étude des douleurs inflammatoires révèle dans un modèle d'arthrite rhumatoïde murin, une augmentation de l'HC dans les neurones sensitifs. Ainsi, ces travaux montrent pour la première fois que la modulation de l'HC participe aux mécanismes de régénération nerveuse et probablement dans ceux de l'induction de douleurs inflammatoires
Peripheral nerve injury induces cellular and molecular changes in order to produce functional regeneration. This phenomenon can conduct to post traumatic neuropathies that are responsible for chronic pain and ataxic comportment. During my thesis I have analysed the role of chloride homeostasis in an in vitro model of sensory neuron regeneration and in inflammatory pain. My work showed that sciatic nerve injury in adult mice induced a two-fold increase in the intracellular chloride concentrations of axotomized sensory neurons. I demonstrated that phosphorylation of the Na-K-Cl co-transporter NKCC1 was responsible for this increase. In addition, NKCC1 inhibition led to a decrease in the growth velocity of neurites of axotomized neurons, emphasizing a fundamental role of NKCC1 in the regeneration process. I also elucidated the intracellular signalling pathway leading to NKCC1 phosphorylation and showed a fundamental role of interleukine 6 in the activation of those pathways. In parallel studying inflammatory pain in a mouse model revealed that the rheumatoid arthritis affects chloride homeostasis in peripheral sensory neurons. This change in chloride homeostasis could take part in the induction of pain. Therefore, this work shows for the first time that chloride homeostasis participated in the mechanism of nerve regeneration and likely inflammatory pain process

Les membres de la famille des gènes zfh1 codent pour des régulateurs transcriptionnels atypiques, constitués de deux domaines à doigts-de-zinc et d'un homéodomaine. Une grande partie de mon travail de thèse a porté sur l'étude du rôle de la protéine zfh1 dans le système nerveux pe��riphérique de drosophile. Ceci a permis de révéler une nouvelle fonction anti-apoptotique pour ce facteur de transcription dans un type particulier de cellules gliales périphériques, au moins en partie grâce à sa capacité d'interférer avec un programme apoptotique dépendant de la voie de signalisation JNK. Une seconde partie de mon travail s'est porté sur l'étude d'une éventuelle conservation de cette fonction dans le système nerveux périphérique des Vertébrés chez lesquels on trouve 2 orthologues: Zfhx1a et Zfhx1b. Ceux-ci présentent des patrons d'expression qui se superposent largement dans le système nerveux en développement. Nous avons tiré profit de l'existence d'une forme dominante-négative -antagonisant la fonction des deux protéines- pour initier des analyses fonctionnelles aussi bien in vitro (par transfection de neurones sensoriels en culture) qu'in vivo (en générant un modèle transgénique où la forme dominante-négative s'exprime de manière conditionnelle). Les premiers résultats obtenus sur les neurones sensoriels du ganglion rachidien dorsal suggèrent que cette fonction anti-apoptotique a été conservée au cours de l'évolution
Zfh1 family members encode atypical transcriptional regulators containing two zinc-finger domains associated with a homeodomain-like motif. One part of my work has been focused on the role of zfh1 in the drosophila peripheral nervous system. This allowed us to reveal a new anti-apoptotic function for this transcription factor in a specific peripheral glial cell population, at least in part through its capacity to interfere with an apoptotic program involving the JNK signaling pathway. A second part of my work consisted in studying the putative conservation of this function in the peripheral nervous system in Vertebrates, where two orthologues have been described: Zfhx1a and Zfhx1b. The expression pattern of these two proteins largely overlaps during the development of the nervous system. We took advantage of the characterization of a dominant-negative form -antagonizing the two molecules- to initiate functional analysis both in vitro (by transfecting cultured sensory neurons) as well as in vivo (by generating an animal model in which the dominant-negative form is conditionally expressed). Our preliminary results on sensory neurons of the dorsal root ganglia suggest that this anti- apoptotic function has been conserved throughout evolution

Les odeurs résultent la plupart du temps de la perception de mélanges de molécules odorantes. De nombreuses études ont montré que les caractéristiques perceptives des mélanges d'odorants sont souvent différentes de celles de leurs constituants. Ainsi l'intensité odorante d'un mélange peut être supérieure (synergie ou hyper-addition) ou inférieure (hypo-addition) à la simple somme arithmétique des intensités des constituants du mélange. Les mélanges d'odorants peuvent également donner lieu à de nouvelles qualités d'odeurs (perception synthétique) ou laisser apparaître celles des constituants (perception analytique). Cependant, les mécanismes biologiques impliqués dans la perception des mélanges restent méconnus. Quelques études montrent que des interactions à l'entrée du système olfactif pourraient jouer un rôle important dans le traitement de l'information olfactive. En effet, des interactions compétitives et non compétitives ont été observées au niveau des récepteurs olfactifs (RO) et des neurones sensoriels olfactifs (NSO). Dans cette thèse, nous avons étudié en parallèle les réponses des RO et des NSO ainsi que les réponses comportementales à trois mélanges binaires: Octanal (Oct) + Citronnellal (Cit), Oct + Méthional (Méth) et acétate d'isoamyle (ISO) + whisky lactone (WL). Trois approches ont été mises en œuvre: i) des études in vitro des RO par imagerie calcique sur des cellules HEK293; ii) des mesures ex-vivo d'électro-olfactogrammes au niveau des NSO de rat ; iii) des études psychophysiques chez l'Homme. Les résultats ont montré de fortes similitudes entre les réponses des RO/NSO et les réponses perceptives chez l'Homme pour les mélanges Oct + Méth et WL + ISO. Les liens sont moins importants pour le mélange Oct + Cit pour lequel les RO étudiés génèrent des réponses différentes de celles observées aux niveaux plus intégrés. Globalement, ces résultats soutiennent l'hypothèse que les interactions qui se produisent au niveau périphérique contribuent de manière significative au codage olfactif des mélanges odorants

L'analyse de la différenciation neuronale liée à l'expression de récepteurs aux molécules odorantes (OR) et l'organisation des connexions avec le bulbe olfactif a utilisé deux approches : les chimères hétérospécifiques poulet-caille et l'électroporation in ovo. La spécifité du gène COR3b pour le poulet permet de répondre à certaines questions concernants le choix du COR (qui apparaît indépendant des interactions avec le bulbe et l'environnement) et son rôle dans le guidage axonal et la spécification zonale du bulbe. L'utilisation de vecteurs d'expression permet d'étiqueter la protéine COR3 et de vérifier son expression correcte après transfection in vitro de cellules Cos7. Celles-ci permettraient donc de tester l'expression des COR et de déterminer les facteurs impliqués dans leur transport du Golgi, ou du réticulum endoplasmique, à la menbrane plasmique. Chez l'embryon le recueil d'électro-olfactogrammes permet de situer le début de la maturation fonctionnelle olfactive à E13 comme le début de l'expression dendritique de la CaMKII ce qui suggère que cet enzyme aurait un rôle déterminant dans la perception des odeurs chez l'embryon. La rupture des interactions périphéro-centrale lors de l'axotomie du nerf olfactif montre que la réponse à la lésion par apoptose et stimulation des mitoses chez le poussin est différente chez l'embryon, où elle se traduit surtout par une dédifférentiation. La réponse des neurones sensoriels dépendrait de leur degrés de différenciation et de la maturation du tissu. L'application d'un facteur de croissance, IGF-1 compense la perte d'interaction avec le bulbe après axotomie à trois niveau : la survie, la stimulation de mitoses et le maintient de la différenciation neuronale. Par contre, un autre facteur anti-apoptotique, la COX-2 inductible, ne serait pas impliqué dans la protection des neurones olfactifs. L'ensemble de ce travail offre une nouvelle conception de la neurogenèse olfactive qui est discutée et présentée en conclusion
Thae neuronals differentiation depending on the expresion of olfactory factors (OR), and the centroperipheral connection organization were studied using two different approaches : heterospecific chick quail chimeras and in ovo electroporation. .