Dissertations / Theses 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

Les récepteurs de l'acétylcholine de type nicotinique (nAChRs) résistant à l'alpha-bungarotoxine exprimés sur les corps cellulaires de cellules neurosécrétrices (les DUM neurones) isolées du dernier ganglion abdominal de la blatte Periplaneta americana ont été étudiés au moyen des techniques de patch-clamp (configuration cellule entière) et de mesure de la concentration en calcium intracellulaire. Ces résultats mettent en évidence des caractéristiques entièrement nouvelles des nAChRs des insectes. Deux sous-types de récepteurs distincts (nAChR1 et nAChR2) ont été caractérisés. Ces deux nAChRs peuvent être séparés par leurs caractéristiques pharmacologiques, électrophysiologiques et par différents mécanismes de régulation intracellulaires (phosphorylation/déphosphorylation). La concentration en AMPc intracellulaire contrôle l'activité d'une protéine kinase (PKA) et d'une protéine phosphatase (PP1/2A) qui ont des effets antagonistes sur nAChR1. Le complexe calcium/calmoduline (CaM) module l'activité d'une adénylate cyclase et active une enzyme de type CaM kinase II qui potentialise la réponse de nAChR1 en partie par l'inhibition de la PP1/2A. Deux enzymes de la famille des PKC (PKC1 et PKC2) modulent nAChR1 de manière opposée et sont apparentées aux PKC " classiques " (PKC1) et " atypiques ". L'utilisation d'une sonde sensible au calcium, le fura 2, démontre que l'activation d'un récepteur de type muscarinique de sous-type M1 permet de d'augmenter la concentration en calcium intracellulaire et contrôle l'activation de ces PKC. Les effats d'un insecticide : l'imidaclopride, ont également été étudiés. Dans les conditions physiologiques, cette molécule active uniquement nAChR1 et son efficacité peut être modulée par ces processus intracellulaires de phosphorylation/déphosphorylation. L'insensibilité de nAChR2 vis-à-vis de l'imidaclopride s'explique par les caractéristiques fonctionnelles de ce récepteur. Le canal ionique de nAChR2 est perméable aux ions potassium et ouvert dans les conditions physiologiques, il se ferme en présence d'agoniste. Ces caractéristiques de nAChR2 suggèrent ainsi l'existence d'un nouveau type de récepteur ionotrope dont le canal ionique, ouvert au repos, est fermé lors de son activation
The α-bungarotoxin-resistant nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) expressed on the cell bodies of neurosecretory cells (DUM neurones) isolated from the terminal abdominal ganglia of the cockroach Periplaneta americana were studied using the patch-clamp technique (whole-cell recording configuration) and intracellular calcium imaging. These results demonstrate new characteristics of insect nAChRs. Two distinct nAChRs subtypes (nAChR1 et nAChR2) were characterised. These two receptors can be separated according to their pharmacological and electrophysiological properties and subtype-specific intracellular modulations (phosphorylation/dephosphorylation). First, the intracellular cAMP concentration controls both the activity of a protein kinase (PKA) and a protein phosphatase (PP1/2A) that modulate in opposite directions nAChR1. Second, the calcium/calmodulin complex (CaM) modulates adenylate cyclase and activates a CaM kinase II. This latter enzyme potentiates nAChR1 function partly through the inhibition of the PP1/2A. Third, we identified two distinct PKC that differentialy "up- and down-" regulate nAChR1 function (PKC1 and PKC2). These enzymes are related to the "classical" (PKC1) and "atypical (PKC2) PKC subtypes. Using the calcium-sensitive probe fura 2 we shown that the activation of M1 muscarinic receptor leads to an increase in intracellular calcium concentration and modulates PKC1 and PKC2 activities. The effects of the neonicotinoid insecticide imidacloprid were also studied. In physiological conditions, this compound only activates nAChR1 and its efficiency is affected by intracellular phosphorylation/dephosphorylation processes. The functional characteristics of nAChR2 can explain its insensivity to imidacloprid. The ionic channel of nAChR2 is permeable to potassium ions and open in physiological conditions. This channel closes following agonist application. NAChR2 might therefore represent a new kind of ionotropic receptor with an open channel in resting conditions that is closed when the receptor is activated

L’acétylcholine (ACh) endogène de la corne dorsale de la moelle épinière (CDME) exerce une analgésie puissante utilisée en clinique, dont la source et les mécanismes demeurent inconnus. Elle siège probablement au niveau d’un plexus de fibres cholinergiques de la CDME d’origine non-élucidée. Dans ce contexte, nous avons pu établir que ce plexus est principalement issu d’interneurones cholinergiques spinaux caractérisés dans ces travaux, qui seraient donc le substrat probable de l’analgésie décrite. Décrits comme concourant aux effets aigus et analgésiques de la morphine, nous avons, par ailleurs, pu observer que les récepteurs de l’ACh participaient également aux effets chroniques et pro-algésique de la morphine, notamment au niveau de la CDME. Ceci place donc l’ACh comme un effecteur ou intermédiaire de la morphine.Nos travaux suggèrent ainsi que le système cholinergique spinal pourrait constituer une cible thérapeutique alternative pour de nouveaux traitements de la douleur
In the spinal cord dorsal horn (SCDH), endogenous acetylcholine (ACh) acts as a powerful analgesia, of clinical use. Though its source and mechanisms remain unravelled, this analgesia probably lies in a plexus of cholinergic fibers (PCF) located in the SCDH and of undetermined origin. In this context, we established that the PCF mainly originates from a spinal population of cholinergic interneurons, fully characterized in this work. These are, thus, the likely substrate of the spinal cholinergic analgesia.Besides, ACh receptors (AChR) partly mediate the analgesic acute effects of morphine. In this work, we also observed that a chronically-administered AChR agonist reproduces as well the pro-algesic effects of morphine in the same conditions. Thus, ACh appears as a possible intermediary or a final effecter of the morphine pain pathways.Our data suggest that the cholinergic system could become a new putative therapeutic target in pain management and treatment

Au quotidien, notre organisme est soumis aux variations du milieu environnant perçues comme des facteurs de stress. En réponse à un stress, les catécholamines sécrétées par les cellules chromaffines de la glande médullosurrénale sont parmi les premières hormones à être libérées dans le sang. Leur sécrétion est sous le contrôle principal de l'acétylcholine à la synapse entre le nerf splanchnique et les cellules chromaffines ; la voie de communication intercellulaire médiée par des jonctions gap entre cellules chromaffines est également impliquée. Nous avons montré, dans des tranches de glandes surrénales de rats soumis à un protocole de stress au froid, que transmission synaptique et couplage électrique jonctionnel étaient augmentés. Plus précisément, l'augmentation du couplage électrique jonctionnel se caractérise par l'apparition d'un couplage robuste, qui permet la transmission de potentiels d'action. Par ailleurs, les taux d'expression des connexines 36 et 43 sont augmentés. Afin d'identifier les facteurs impliqués, nous avons caractérisé les effets de la vasopressine, neuropeptide impliqué dans le stress sur les cellules chromaffines et montré que le couplage jonctionnel mis en évidence par la présence de signaux calciques synchrones est augmenté par cette hormone. Nos travaux ont aussi révélé l'implication de nouveaux récepteurs nicotiniques alpha9/alpha10 dans la transmission synaptique. Chez le rat stressé, l'expression de ces récepteurs est augmentée et ils contribuent majoritairement au courant induit par l'acétylcholine. Ce travail décrit pour la première fois une plasticité du couplage jonctionnel de la glande médullosurrénale dans des conditions physiopathologiques. L'augmentation de la communication jonctionnelle entre cellules chromaffines et de l'activité synaptique améliore l'efficacité du couplage stimulation-sécrétion et représente un mécanisme endogène par lequel la médulla assure une libération de catécholamines appropriée en réponse au stress
An increase in circulating catecholamine levels is one of the mechanisms whereby organisms cope with stress. In the periphery, catecholamines mainly originate from the sympathoadrenal system. The secretion of catecholamines by adrenal chromaffin cells is a key event in response to stressors and it is chiefly controlled by trans-synaptically released acetylcholine from the splanchnic nerve endings. As supported by earlier results obtained in the laboratory, in addition to the central control through cholinergic innervation, a local gap junction-delineated route mediating intercellular electrical coupling between chromaffin cells is involved in the hormonal secretory process and represents an efficient complement to synaptic transmission able to amplify catecholamine release after synaptic stimulation. Whether these two communication pathways (i. E. Synaptic neurotransmission and gap junctional coupling) contribute to stress-evoked increased catecholamine secretion still remains unknown. We addressed this issue using acute adrenal slices from stressed rats (5 day-cold exposure). Our results show that in cold exposed rats, gap junctional communication undergoes a functional plasticity, as evidenced by an increased number of dye-coupled cells. Of a physiological interest is that this up-regulation results in the appearance of a robust electrical coupling between chromaffin cells that allows the transmission of action potentials between coupled cells. This enhancement of gap junctional communication parallels an increase in expression levels of connexin36 and connexin43 proteins. Both transcriptional and post-translational mechanisms are involved since Cx36 transcripts are increased in stressed rats and the expression of the scaffolding protein Zonula Occludens-1, known to interact with both Cx36 and Cx43, is also up-regulated. Consistent with an up-regulated coupling in stressed rats, the cytosolic Ca2+ concentration ([Ca2+]i) rise triggered in a single cell by an iontophoretic application of nicotine occurs simultaneously in several neighboring cells. We also showed that in response to stress, both chromaffin cell excitability and chemical transmission at the splanchnic nerve terminal-chromaffin cell synapses are increased. We next investigated whether vasopressin (VP), a neuropeptide known to play a key role in stress response, could be involved in increased gap junctional communication in stressed rats. Our results show that VP and d[Leu4,Lys8]VP, a V1b receptor specific agonist, increase the occurrence of gap junction-mediated synchronized [Ca2+]i transients between chromaffin cells, both in stressed and unstressed rats. This suggests that, although VP can up-regulate gap junctional coupling, it is unlikely the main factor involved in increased gap junctional communication observed in response to stress. Exposure to cold also enhances the synaptic neurotransmission between splanchnic nerve endings and chromaffin cells, as evidenced by an increase in spontaneous excitatory post-synaptic currents (sEPSCs). This correlates with an increased density of nerve fibers innervating the medulla. To go further, we examined whether the nAChR subtype formed by the combination of alpha9 and alpha10 subunits recently identified in isolated rat chromaffin cells is involved in this effect. By using a toxin (alpha-RgIa) to specifically block alpha9/alpha10 nAChRs, we showed that alpha9 /alpha10 nAChRs contribute to synaptic transmission. Interestingly, the expression level of alpha9 receptors is up-regulated in cold exposed rats. In addition, we show that in stressed rats, alpha9 /alpha10 nAChRs mainly contribute to acetylcholine-induced currents, as compared to alpha3 nAChRs that is the main nicotinic receptor activated in response to acetylcholine in control rats. This indicates that stress also induces nAChR plasticity, at least by acting on the expression level. In sum, the functional changes occurring both on gap junctional communication and on synaptic transmission converge to improve the stimulus-secretion coupling efficiency in the adrenal gland and may represent endogenous mechanisms by which the adrenal medullary tissue ensures appropriate increased catecholamine secretion in response to stressors

L’acétylcholine (ACh) est un important neurotransmetteur qui est produit dans le système nerveux. Cependant, cette molécule est aussi produite par d’autres cellules non-neuronales du corps humain. Cette dernière est produite en abondance par les lymphocytes T CD4+, qui sont la cible principale du virus de l’immunodéficience humaine (VIH). ACh exerce ses effets sur les cellules par l’intermédiaire de ses récepteurs nicotiniques (n) et muscariniques (m) qui sont exprimés à la fois sur les cellules immunitaires et non immunitaires dans le corps. Il est bien connu que l’ACh a des effets anti inflammatoires sur les cellules immunitaires, et c’est le récepteur nicotinique qui est un joueur indispensable de cet effet. SLURP-1 (Secreted Ly6/uPAR-related Protein-1), est une autre molécule secrétée par les cellules T activées et d’autres cellules. Elle agit comme un ligand allostérique pour le récepteur α7, et module les effets de l'ACh sur les lymphocytes T. Il est peu connu comment ce système cholinergique extra-neuronal (ENCS) est régulé chez les individus infectés par le VIH. Nos résultats démontrent que le taux d'ACh et de SLURP-1 en circulation ne change pas significativement chez les sujets infectés par le VIH comparé aux témoins sains. Cependant, le niveau de ces médiateurs est plus élevé chez les sujets infectés à long termes non progresseur (LTNP), qui contrôlaient la réplication virale, depuis plus que sept ans, sans aucune thérapie. Il est tentant de spéculer que le niveau élevé de ces deux composantes de l'ENCS peut jouer un rôle dans leur capacité à contrôler la réplication du VIH. Les résultats de cette étude montrent que l’agoniste du récepteur α7 diminue, et que l’antagoniste de ce même récepteur augmente la réplication virale in vitro, dans les cellules activées par le phytohaemagglutinin (PHA). En outre, l'hémicholinium (HC-3), un composé qui inhibe la capacité des cellules à produire ACh en compétition avec leur absorption de choline, augmente la réplication virale. L'expression du récepteur α7 sur les lymphocytes T CD4 + provenant du sang périphérique, mais pas sur les monocytes, était significativement réduite (p <0,01) chez les individus infectés par le VIH, et elle n'a pas été entièrement restaurée par le traitement antirétrovirale (TAR). Tandis que l'expression du récepteur adrénergique β-2 a diminué significativement (p <0,01) sur les monocytes et les lymphocytes T CD4 + chez des individus infectés par le VIH. Ces cellules répondent à la norépinephrine via ce récepteur et l’ACh secrété. Dans l'ensemble, les résultats cette étude suggèrent que le VIH provoque une modulation significative des différentes composantes de l'ENCS chez les individus infectés par le virus. Ce système pourrait être manipulé pour réduire la réplication virale et l’inflammation chez ces patients.
Acetylcholine (ACh) is an important neurotransmitter produced in the nervous system. However, the molecule is also produced by non-neuronal cells in the body. CD4+ T cells, the main targets of HIV-1, produce it abundantly. ACh exerts its effects on cells via its nicotinic (n) and muscarinic (m) receptors that are expressed on both immune and non-immune cells in the body. ACh is well known to exert anti-inflammatory effects on immune cells. The main receptor that is indispensable for the anti-inflammatory effects of ACh is the α7 nicotinic receptor. Another molecule, secreted by activated T cells and by other cells is SLURP-1 (Secreted Ly6/uPAR-related Protein-1), which acts as an allosteric ligand for α7 and fine tunes the effects of ACh on T cells. Little is known as to how this extra-neuronal cholinergic system (ENCS) is regulated in HIV-infected individuals. Our results show that the circulating levels of ACh and SLURP-1 do not change significantly in HIV-infected individuals, as compared to the circulating levels in healthy controls. Interestingly, higher levels of these soluble mediators were detected in HIV-infected long-term non-progressors (LTNP) who control the viral replication for more than seven years without any chemotherapy. It is tempting to speculate that the increase in levels of these two soluble mediators of the ENCS present in HIV-infected LTNPs may play a role in their ability to control HIV replication. The results from this study show that an α7 agonist decreased HIV replication, whereas a receptor antagonist increased its replication in vitro in human PHA blasts. Furthermore, hemicholinium (HC-3), a compound that inhibits the ability of the cells to produce ACh, by competing with their uptake of choline, increases the viral replication. The expression of the α7 receptor on peripheral blood CD4+ T cells, but not on monocytes, was significantly reduced (p<0.01) in HIV-infected individuals, and it was not fully restored by antiretroviral therapy (ART). Interestingly, the expression of the β2 adrenergic receptor was decreased significantly (p<0.01) on both monocytes and CD4+ T cells in HIV-infected individuals. These cells respond to norepinephrine via this receptor and secrete ACh. Overall, the results of this study suggest that HIV causes significant modulation of different components of the ENCS in virus-infected individuals. This system could be manipulated to reduce viral replication and inflammation in these patients.