Academic literature on the topic 'Récepteur Acétylcholine Nicotinique'

La structure des deux sites agoniste-antagoniste du récepteur nicotinique de l'acétylcholine a été étudiée en utilisant la méthode de marquage par photoaffinité. D'une part, trois dérives monomodifiés photoactivables (arylazido) d'une neurotoxine ont été synthétisés, purifiés et caractérisés. L'analyse du marquage spécifique de chacun des deux sites a l'aide de ces trois sondes permet de proposer une organisation des cinq sous-unités du récepteur. Ce modèle précise notamment la localisation des sites de liaison à haute et basse affinité pour ces toxines photosensibles. D'autre part, un projet d'étude de marquage des sites de fixation de l'acétylcholine dans différents états conformationnels du récepteur est présente. Plusieurs dérives photosensibles (aryldiazonium) de l'acétylcholine ont été synthétisés. Le composé agoniste possédant a la fois les meilleures propriétés d'affinité et de sélectivité pour ce sites a été sélectionné pour réaliser notre étude. La synthèse radioactive de cette molécule est décrite. Les résultats préliminaires de marquage a l'aide de ce ligand ont mis en évidence des différences structurales de l'environnement du site en fonction de l'état du récepteur

L’utilisation intensive des insecticides pour lutter contre les insectes ravageurs de culture et vecteurs demaladies, a conduit à des polémiques sur le mode d’action des insecticides. Ces polémiques sont liéesau fait que le mode d’action des insecticides, notamment des néonicotinoïdes est mal connu. Ils agissentprincipalement sur les récepteurs à l’acétylcholine (ACh) de type nicotinique (nAChR) qui jouent un rôlefondamental dans la transmission synaptique cholinergique. Bien que ces récepteurs soient bien décritschez les mammifères, très peu d’études ont évalué l’effet des néoniotinoïdes sur un récepteur natifd’insecte.Au cours de cette thèse, nous avons pour la première fois exprimé en ovocytes de xénope un récepteurhomomérique ⍺7 de blatte et étudié ces propriétés pharmacologiques vis-à-vis des néonicotinoïdes,comparativement au récepteur a7 de rat. Nos résultats révèlent un récepteur atypique qui est insensibleà l’⍺-bungarotoxine et qui n’est pas activé par les néonicotinoïdes. Ainsi, bien que les gènes codantpour les sous-unités α7 de blatte et de rat forment un groupe monophylétique distinct des autres sousunitésd’insectes et de mammifères, les récepteurs homomériques obtenus semblent avoir despropriétés pharmacologiques différentes. Parallèlement, nous avons étudié les propriétéspharmacologiques des nAChR natifs et notamment l’effet modulateur d’un pyréthrinoïde, la permethrine,sur les courants induits par le dinotefurane. Ce travail a permis d’évaluer le mode d’action d’unantiparasitaire, le Vectra 3D. Enfin, nous avons également entrepris de développer la techniqued’extraction membranaire afin de l’utiliser comme alternative pour étudier le mode d’action desinsecticides.Pour conclure, cette thèse a permis une avancée sur l’étude de la caractérisation des propriétéspharmacologiques des récepteurs nicotiniques neuronaux des insectes et sur l’étude du mode d’actiondes insecticides néonicotinoïdes
The intensive use of insecticides against crop pests and vectors of human and animal leads to several polemics about their mode of action. All these controversies are related to the fact that the mode of action of insecticides in insects is poorly unknown, in particular neonicotinoids which act on nicotinic acetylcholine (ACh) receptors (nAChR).During this PhD thesis, we characterized for the first time the pharmacological properties of a cockroach ⍺7 homomeric receptor in a xenopus oocyte. Our results revealed that cockroach ⍺7 in an atypical receptor that is insensitive to ⍺-bungarotoxin and not activated by neonicotinoids. Cockroach and rat ⍺7 receptors which are included in the same cluster have distinct pharmacological properties. We then studied the pharmacological properties of native receptors, in particular, the modulatory effect of permethrin on dinotefuran-induced currents. This work was included in the study of Vectra 3D. We also evaluated the use of insect central nervous system membrane extraction as a strategy to study the pharmacological properties of insect native nAChRs.To conclude, this PhD contribute to the study of the pharmacological properties of insect nAChRs and the study of the mode of action of neonicotinoids insecticides

La dégénérescence des neurones cholinergiques (NC) est une caractéristique importante de la maladie Alzheimer (MA). Afin d’imiter cet aspect de la MA, nous avons utilisé une toxine permettant la destruction, dans le prosencéphale basal chez le rat, des NC. Cette technique a été validée par immunohistochimie (IHC). Les études comportementales démontrent que le système cholinergique est nécessaire pour l’attention mais que celui-ci joue également un rôle relativement mineur dans le processus mnémonique, domaines cognitifs très touchés par la MA. Dans ce cadre, nos études, utilisant des radioligands spécifiques pour les récepteurs nicotiniques (nAChR) ou le transporteur acétylcholine vésiculaire, pouvaient démontrer, et pour la première fois sur les nAChR, la lésion validée par IHC. Nous avons donc développé et décrit un système d’imagerie moléculaire pour l’étude in vivo du petit animal. Toutefois ce système n’a pas pu être encore utilisé pour l’étude de radioligand
Cholinergic neuron degeneration is a prominent hallmark of Alzheimer’s disease (AD). Using a specific immunotoxin (SAP), basal forebrain cholinergic neurons in the rat were lesioned, as assessed by immunohistochemistry (IHC), to model this facet of AD. Behavioural testing, utilising models with two different routes of SAP administration, further demonstrated the necessity of this system for normal attentional function and its relatively minor role in mnemonic function, cognitive domains greatly affected by AD. Studies with radioligands specific for the nicotinic receptor (nAChR) or the Vesicular Acetylcholine Transporter were both able to demonstrate the lesion validated by IHC, the first time a nAChR radioligand has done this in a SAP model. Although eventually it was unable to be used for the in vivo continuation of this work, studies for the development of a small-animal molecular imaging system initially intended for such a continuation are also reported

Ma thèse s’inscrit dans la lignée de travaux précédents du laboratoire qui ont montré chez les souris KO pour la sous-unité nicotinique β2 (β2-/-), i) des modifications du comportement d’exploration d’un nouvel environnement; ii) une disparition des bouffées de potentiels d’action de l’activité spontanée des neurones dopaminergiques ainsi que l’augmentation en fréquence et en bouffées après par une injection systémique de nicotine ; iii) une restauration des rythmes DAergiques spontanés et de la réponse à la nicotine, après une injection de lentivirus permettant la ré-expression localisée dans l’aire tegmentale ventrale (VTA) de la sous-unité β2. De plus, l’auto-administration intra-craniale de nicotine, dans la VTA, perdu chez le β2-/- et restaurée par ré-expression lentiviral de la sous-unité β2, avaient suggéré un rôle important de cette sous-unité dans le renforcement à long-terme. Dans ce contexte, ma thèse a eu pour objectif de préciser les liens entre le comportement d’exploration et l’activité spontanée des neurones DAergiques ainsi que la modification de leur patron de décharge en réaction à la nicotine et le renforcement à long-terme. Dans un premier temps, il était nécessaire de développer des analyses comportementales permettant d’identifier précisément les bases éthologiques à l’origine des modifications comportementales observées chez β2-/-. En effet, les souris sauvages en environnement « ouvert » ont un comportement d’exploration qui consiste en une alternance de mouvements et d’arrêts, chaque arrêt étant lui-même composé de micro-comportements (redressements, mouvements de tête, reniflement ou nettoyage). Mes analyses ont pu mettre en évidence des modifications des probabilités conditionnelles (chaine de Markov) entre certains micro-comportements et l’entrée de l’animal au centre de l’environnement « ouvert ». Ces arrêts particuliers, composés de redressements et de mouvements de tête (« scanning »), ont été interprétés comme des moments particuliers de « prise de décision » chez la souris contrôle et disparaissent chez le β2-/-. Ces moments particuliers sont restaurés lorsqu’on ré-exprime cette sous-unité spécifiquement dans la VTA. Afin de disséquer plus finement la relation entre bouffées de potentiel d’action, « prise de décision » et renforcement à la nicotine, modifiée chez les animaux β2-/-, j’ai étudié les animaux KO pour les partenaires de la sous-unité β2 : α4 et α6. Alors que les animaux α6-/- présentent un phénotype similaire aux animaux contrôles, les animaux α4-/- ont montré des modifications des propriétés électrophysiologiques des neurones DAergiques, du comportement d’exploration et du renforcement à la nicotine. On retrouve chez ces animaux α4-/- les même modifications de l’exploration que chez β2-/-. Parallèlement, les neurones DAergiques, enregistrés chez les animaux anesthésiés α4-/-, expriment des rythmes spontanés moyens en fréquence et en bouffées similaires aux contrôles, mais présentent une structure des bouffées DAergiques différente avec un allongement de leur durée. Ceci suggère que la modification de la structure des bouffées des neurones DAergiques est suffisante pour modifier le comportement d’exploration. D’autre part, ces animaux ne s’auto-administrent la nicotine qu’à court terme et leurs neurones DAergiques répondent par une augmentation de fréquence à l’injection de nicotine, sans réponse en bouffées. Ceci suggère que cette sous-unité est nécessaire à la transition tonique/phasique induite par la nicotine et qu’il existe une corrélation entre décharge en bouffées des neurones DAergiques de la VTA et renforcement à long-terme par la nicotine. Ce KO a aussi offert la possibilité de caractériser un nouveau mode de genèse des bouffées dopaminergiques par l’acétylcholine et la nicotine. Le mécanisme que j’ai mis en évidence, grâce à des marquages immunohistochimiques, suggère que la dépolarisation locale provoquée par l’ouverture des canaux nicotiniques contenant α4 pourraient se propager à des canaux calciques voltage-dépendants au sein de « clusters » membranaires. Tout ceci suggère, bien que les conditions expérimentales diffèrent, une forte corrélation entre transition tonique/phasique des neurones DAergiques, comportement interprété comme « prise de décision » et renforcement à long-terme à la nicotine.

Les récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine (nAChRs) appartiennent à la superfamille des récepteurs canaux activés par des ligands. L'activation des nAChRs par des ligands endogènes ou exogènes, notamment la nicotine, intervient dans de nombreuses fonctions cérébrales. En particulier, les nAChRs participent à la maturation fonctionnelle du cerveau. La première semaine de développement après la naissance est une période critique pour la maturation de la neurotransmission glutamatergique dans l'hippocampe. En utilisant la technique du patch-clamp sur cellule entière dans des tranches d'hippocampe immature de rongeur, nous avons étudié des synapses glutamatergiques dans CA1. Nous observons qu'une brève application de nicotine, en agissant sur des nAChRs de type α7 au niveau présynaptique, augmente leur probabilité de libération de manière persistante. Nous montrons que la libération de calcium par des stocks calciques présynaptiques modifie la libération de glutamate par les collatérales de Schaffer, et que ce phénomène contribue à la potentiation nicotinique observée. L'hippocampe immature est par ailleurs le siège de vagues spontanées d'activité corrélée d'ensembles de neurones, dont le rôle dans la plasticité synaptique est établi. Nous montrons que la nicotine favorise les synchronisations de réseaux de neurones, et les nAChRs impliqués sont caractérisés. Ces observations sur l'activité de réseau sont expliquées au niveau synaptique, en étudiant de manière systématique dans des interneurones et des cellules pyramidales de CA1 la contribution des nAChRs contenant la sous-unité α7 ou la sous-unité β2 à la modulation de l'activité synaptique spontanée
Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) belong to the superfamily of ligand-gated ion channels. NAChR activation by endogenous or exogenous ligands, such as nicotine, régulates numerous cerebral functions. In particular, nAChRs participate to the functional maturation of the brain. The first week of postnatal development is a critical period for the maturation of glutamatergic neurotransmission in the hippocampus. The whole-cell configuration of the patch-clamp technique was used to study low-release probability glutamatergic synapses between Schaffer collaterals and CA1 pyramidal cells in rodent hippocampal slices. We observe that a brief application of nicotine, acting on presynaptic α7 nAChRs persistently increases the probability of release. We show that calcium release from presynaptic calcium stores modulates glutamate release from Schaffer collaterals and that presynaptic calcium-induced calcium release contributes to the nicotinic potentiation. Besides, in the immature hippocampus, spontaneous waves of correlated neuronal activity contribute to wire hippocampal circuits. We show that nicotine facilitate neuron synchronizations in the immature hippocampus. We find that early in postnatal life α7-and β2-containing nAChRs exert a fine regional modulation of spontaneous GABAergic and glutamatergic transmission that underlies nicotine-elicited changes in network synchronization

Le travail réalisé au cours de cette thèse vise à comprendre par quels processus les récepteurs de neurotransmetteur sont localisés à la synapse en utilisant la jonction neuromusculaire du nématode Caenorhabditis elegans comme modèle. L’agrégation des récepteurs se fait en règle générale par l’intermédiaire de protéines cytoplasmiques. En revanche, nous avons montré que, chez C. Elegans, la localisation des récepteurs de l’acétylcholine (RACh) se faisait par le domaine extracellulaire d’une protéine transmembranaire déjà caractérisée, LEV-10, et d’une nouvelle protéine extracellulaire, LEV-9. LEV-9 est sécrétée par les cellules musculaires et est localisée à la JNM. Les 3 protéines RACh, LEV-9 et LEV-10 sont nécessaires pour former un complexe protéique qui se localise à la synapse. De façon intrigante, LEV-9 contient huit domaines CCP (complement control protein), qui sont habituellement présents dans les protéines impliquées dans la voie du complément chez les mammifères. Comme la voie du complément n’existe pas chez les protostomiens et que de nombreuses protéines à domaines CCP sont exprimées dans le cerveau des mammifères, nous proposons que ces protéines à multiples domaines CCP fonctionnaient ancestralement dans le système nerveux

L’addiction à la nicotine est une pathologie qui concerne un tiers de la population adulte mondiale et qui est souvent associée avec d’autres troubles psychiatriques tels que la dépression, la schizophrénie ou encore les troubles liés au stress. Chaque année, près de 8 millions de personnes décèdent des conséquences de la consommation de tabac. Cette pathologie constitue la première cause de morts évitables dans le monde. Ce phénomène de dépendance au tabac est induit par la nicotine, principale substance addictive et psychoactive du tabac, qui va agir sur les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine (nAChR) et ainsi détourner le fonctionnement normal de différents circuits neuronaux. De manière aigüe, la nicotine agit directement sur les nAChR ce qui va globalement activer les réseaux neuronaux. A plus long terme, elle va induire une plasticité synaptique et perturber la transmission nicotinique endogène. La nicotine va notamment détourner le système dopaminergique, acteur majeur de l’apprentissage par renforcement, de la motivation et de l’évaluation de la récompense. Ces modifications neuronales conduisent non seulement au renforcement mais entrainent aussi une perturbation de différents traits comportementaux (prise de décision, exploration, vulnérabilité au stress, etc.). Ces relations entre symptômes et traits pourraient expliquer les fortes comorbidités observées entre la dépendance aux drogues d’abus, et particulièrement au tabac, et d’autres manifestations pathologiques telles que les troubles liés au stress. Au cours de cette thèse j’ai tout d’abord abordé les bases neurophysiologiques qui sous-tendent ces comorbidités, en proposant la dopamine comme un substrat commun aux effets du stress social, de la nicotine et des perturbations de la prise de décision associées (impulsivité, sensibilité à la récompense, évaluation du risque, etc.). J’ai pu montrer que l’augmentation de l’activité des neurones dopaminergiques observée après une exposition à la nicotine ou à un stress social est responsable des perturbations des comportements de choix chez la souris. En effet, nous avons pu reproduire ces altérations comportementales en élevant artificiellement le niveau d’activité des neurones dopaminergiques à l’aide de stimulations optogénétiques. La dissection des mécanismes par lesquels la nicotine détourne les circuits neuronaux se heurte aujourd’hui à un manque d’outils permettant une manipulation sélective, réversible et avec une résolution spatio-temporelle suffisante des acteurs moléculaires impliqués. Une deuxième partie de mon travail de thèse a consisté en l’implémentation in vivo chez la souris, de la pharmacologie optogénétique pour les nAChR. La photo-inhibition des nAChR contenant la sous-unité beta2 nous a permis de mettre en évidence l’impact de la modulation cholinergique endogène sur l’activité des neurones dopaminergiques. Nous avons pu, en outre, inhiber la réponse de ces mêmes neurones à l’injection intraveineuse aiguë de nicotine et le renforcement associé dans une tâche de préférence de place conditionnée pour la nicotine
Nicotine addiction is a condition that affects one third of the world's adult population and is often associated with other psychiatric disorders such as schizophrenia, mood- and stress-related disorders. Every year, nearly 8 million people die from the consequences of tobacco use. This pathology is the leading cause of preventable death in the world. This phenomenon of tobacco dependence is induced by nicotine, the main addictive and psychoactive substance in tobacco, which acts on nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) and thus hijacks the normal functioning of various neuronal circuits. Acute nicotine directly acts on nAChRs and activates neural networks. In the longer term, it will induce synaptic plasticity and disrupt endogenous nicotinic transmission. In particular, nicotine disrupts the dopaminergic system, a key player in reinforcement learning, motivation and reward evaluation. These neural changes not only lead to reinforcement but also to a disruption of different behavioral traits such as decision-making, exploration, vulnerability to stress, etc. These relationships between symptoms and features could explain the strong comorbidities observed between substance abuse, and particularly tobacco addiction, and other pathologies such as stress-related disorders. During this thesis, I first addressed the neurophysiological bases underlying these comorbidities, by proposing dopamine as a common substrate for the effects of social stress, nicotine and associated decision-making disorders (impulsivity, reward sensitivity, risk assessment, etc.). I have shown that the increase in dopamine neuron activity observed after exposure to nicotine or social stress is responsible for disrupting choice behavior in mice. Indeed, we could reproduce these behavioral maladaptations by artificially increasing the activity level of dopaminergic neurons using optogenetic stimuli. The dissection of the mechanisms by which nicotine diverts neuronal circuits is currently hampered by a lack of tools for selective, reversible, spatially and temporally precise manipulation of the molecular players involved. A second part of my thesis work consisted in the in vivo implementation in mice of optogenetic pharmacology for nAChR. The photoinhibition of beta2-containing nAChRs revealed the impact of endogenous cholinergic modulation on the activity of dopaminergic neurons. We could optically inhibit the response of these same neurons to acute intravenous injection of nicotine and the associated reinforcement in a task of conditioned place preference for nicotine