Academic literature on the topic 'Récepteur de la sérotonine 2A'

Des données nombreuses mais contradictoires existent à l’heure actuelle sur l’implication du récepteur 2A à la sérotonine (5-HT2AR), codé par le gène HTR2A, dans le trouble dépressif majeur unipolaire [1,3]. Dans notre étude, nous combinons des données cliniques et précliniques pour déterminer l’impact d’une diminution de la transmission sérotoninergique dépendante du 5-HT2AR sur le développement et les caractéristiques des épisodes dépressifs caractérisés. Deux polymorphismes du gène HTR2A (His452Tyr et 102C/T), dont certains allèles entraîneraient une baisse de l’activité fonctionnelle du 5-HT2AR [3], ont été étudiés sur une population de 485 patients caucasiens présentant un épisode dépressif majeur (EDM) dans le cadre d’un trouble dépressif majeur unipolaire. D’autre part, une étude préclinique comparant l’effet d’une administration chronique de corticostérone sur l’apparition d’un phénotype de type dépressif [2] chez des souris mutées pour le Htr2a (Htr2a-/-) et des souris sauvages a été réalisée. Chez les patients, le variant TT du polymorphisme His452Tyr, particulièrement peu fréquent, a été détecté chez deux patients souffrant d’un EDM de type mélancolique. D’autre part, l’allèle C du polymorphisme 102C/T est plus fréquemment retrouvé chez les patients déprimés (p = 0,019) que dans la population générale et les génotypes CC et CT sont associés à des EDM plus sévères à l’HAMD-17 (p = 0,008). D’autre part, les tests comportementaux effectués chez les souris Htr2a-/- montrent que ces dernières développent un phénotype de type dépressif plus marqué par rapport aux souris sauvages (p < 0,01) en réponse à l’administration chronique de corticostérone. Cette étude translationnelle suggère qu’une diminution de la transmission sérotoninergique au niveau du 5-HT2AR pourrait favoriser le développement d’un trouble dépressif majeur unipolaire et entraîner une sévérité plus importante des épisodes dépressifs caractérisés.

La sérotonine est une monoamine apparentée à l’adrénaline, la noradrénaline et la dopamine. Elle joue un rôle essentiel pour de nombreux organes du corps humain, notamment à l’étage cérébral où elle est impliquée dans d’importantes fonctions vitales de régulation de l’homéostasie de l’organisme. Son transporteur est le siège de thérapeutiques devenues incontournables en psychiatrie, et il existe une variation génétique de son expression qui serait impliquée dans de nombreuses pathologies psychiatriques.À partir d’une revue récente de la littérature, nous proposons de se focaliser sur l’impact des variations génétiques du récepteur à la sérotonine (5-HTTLPR) dans les troubles anxieux et dépressifs et en particulier sur les mécanismes de régulation émotionnelle. Nous nous intéressons ainsi aux données croisées entre génétique et aspects neuropsychologiques de la dépression et des troubles anxieux. Ce travail permet d’offrir une synthèse des données récentes de la littérature et de réfléchir à de nouvelles voies de recherche sur ces pathologies fréquentes en psychiatrie.

La relation entre la quantité de réserves adipeuses et la reproduction est connue depuis longtemps, mais le moyen par lequel les animaux sont capables d’estimer leur propre contenu en lipides corporels n’est connu que depuis peu. La leptine, une hormone principalement synthétisée et sécrétée par le tissu adipeux, identifiée en 1994, joue en grande partie ce rôle. Cette hormone agit sur des récepteurs spécifiques, présents dans de nombreux tissus. Chez les rongeurs, la leptine est impliquée dans la régulation centrale de l’ingestion alimentaire, de l’équilibre énergétique, de la thermorégulation, de l’activité reproductrice ainsi que dans la régulation de l’angiogenèse et des processus de cicatrisation. Pour la régulation de l’activité des neurones à LHRH (Luteinising Hormone-Releasing Hormone, le décapeptide hypothalamique qui contrôle la synthèse et la libération de LH et de FSH dans l’hypohyse), la leptine agit au niveau hypothalamique, sur la forme longue du récepteur. Son action, indirecte, passerait très probablement par des neuromédiateurs tels que le neuropeptide Y (NPY), la pro-opiomélanocortine (POMC), la sérotonine ou la galanine. Des récepteurs à la leptine se rencontrent également dans l’hypophyse, les gonades et le placenta. Chez les ruminants, la leptine et ses récepteurs n’ont été identifiés et clonés que récemment ; leurs rôles sont en cours de détermination.

Le traitement de la crise migraineuse repose actuellement sur les anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) et les triptans, qui sont les deux seules classes pharmacologiques dont l’efficacité thérapeutique a été démontrée avec un haut niveau de preuve dans cette indication. Ces deux classes pharmacologiques ne couvrent cependant pas tous les besoins thérapeutiques des migraineux. Deux programmes de développement clinique méritent une attention particulière et concernent les antagonistes des récepteurs du CGRP et les agonistes du récepteur 5-HT1F de la sérotonine. L’approche prophylactique est un élément capital du traitement de la migraine épisodique qui concerne plus d’un tiers des migraineux. Actuellement, cette approche prophylactique est possible au travers de plusieurs traitements pharmacologiques ayant un bon niveau de preuve dans cette indication et appartenant à diverses classes pharmacologiques : bêta-bloquants (propranolol, métoprolol), antiépileptiques (divalproate de sodium, topiramate, gabapentine), inhibiteurs calciques (flunarizine), antidépresseurs tricycliques et antagonistes sérotoninergiques (pizotifène). L’approche prophylactique peut également faire appel en seconde intention à des molécules mises plus récemment sur le marché mais dont le niveau de preuve dans cette indication est plus faible : vérapamil, venlafaxine, lisinopril et candesartan. Enfin, il convient de ne pas oublier l’utilisation d’anciens traitements (oxétorone) toujours en usage dans certains pays (comme la France). Devant le manque de spécificité, de nouveaux médicaments émergent, les plus importants étant les anticorps monoclonaux antagonistes du Calcitonin Gene-Related Peptide (CGRP), mais de nombreux autres sont en phase I ou II de recherche tels que les modulateurs de la fonction endothéliale, les antagonistes orexinergiques, l’ocytocine, les inhibiteurs non sélectifs des phosphodiestérases, les modulateurs des jonctions communicantes. Enfin, un futur plus lointain repose sur les neuropeptides hypothalamiques (Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide, PACAP ; neuropeptide Y, NPY), les inhibiteurs de synthèse de l’oxyde nitrique (NO) et les canaux ioniques activés par l’acidité extracellulaire (ASIC, Acid-Sensing Ion Channels).

L’hypothèse d’un lien entre valvulopathies et surexpression du système sérotoninergique fait suite aux lésions valvulaires observées lors de tumeurs carcinoïdes (taux sanguins de 5-HT élevés) et lors de l’utilisation chronique d’agonistes sérotoninergiques 5-HT2 (comme les dérivés de l’ergot de seigle, les fenfluramines). Le dogme actuel repose sur un effet prolifératif de la sérotonine, activant des cellules résidentes valvulaires, mais ne suffit pas à expliquer la dégénérescence de bioprothèses acellulaires. Nos travaux ont permis d’identifier des cellules progénitrices endothéliales (CD34+/CD309+), exprimant les récepteurs 5-HT2A et 5-HT2B, au sein de lésions valvulaires humaines aortiques et mitrales, quelle que soit l’étiologie de leur dégénérescence. Ils ont permis de mettre en évidence un rôle double de la sérotonine dans la dégénérescence valvulaire : 1) la stimulation des récepteurs 5-HT2B contribue à la mobilisation sanguine des progéniteurs CD34+ (recrutés à partir de la moelle osseuse, et migrant dans le tissu valvulaire), 2) le rôle des récepteurs 5-HT2 dans la transdifférenciation des progéniteurs endothéliaux en cellules activées, au sein de la matrice valvulaire. La suite de ce travail permettra de développer 1) un biomarqueur prédictif d’atteinte valvulaire, dans des populations à haut risque, 2) de développer un modèle cellulaire de valvulopathie pour étudier les mécanismes impliqués dans le remodelage valvulaire et leurs voies de signalisation, et 3) de déterminer des cibles thérapeutiques autour du système sérotoninergique, permettant de ralentir la progression des lésions et retarder l’exérèse chirurgicale, seule alternative actuelle.Abstract
Several studies have established an association between some cardiac valve injuries and overexpression of the serotonergic system. Valve lesions are observed following carcinoid tumours (with high blood levels of 5-HT) and during the chronic use of 5-HT2 serotonergic agonists (ergot derivatives or fenfluramines). The current dogma is based on a mitogenic effect of serotonin, by activating 5-HT2B receptors, leading to resident valvular cells proliferation, but does not explain the degeneration of acellular cardiac bioprosthesis. Our work identified endothelial progenitor cells (CD34 + / CD309 +), expressing 5-HT2A and 5-HT2B receptors, in human aortic and mitral valve lesions, regardless of the etiology of their degeneration. Our work highlights the dual role of serotonin in valvular degeneration: 1) stimulation of the 5-HT2B receptor contributes to blood mobilization of CD34+ progenitors (recruited from the bone marrow, and migrating in the valve tissue), 2) the role of 5-HT2 receptors in the transdifferentiation of endothelial progenitor cells in activated valvular cells. The results of this work could drive to the development of 1) a predictive biomarker of cardiac valve injuries in high-risk populations, 2) a model to study heart valve disease cellular and molecular mechanisms, and 3) identify therapeutic targets around the serotonergic system, to slower the progression of the lesions and delay surgical replacement, the only current alternative

Le sous-type de récepteur de la sérotonine 2A (5-HT2AR) suscite un grand intérêt suite aux recherches clinique et préclinique sur les psychédéliques sérotoninergiques. Ces composés ont une action agoniste convergente sur le 5-HT2AR et ont des propriétés antidépressives et anxiolytiques. Cet intérêt s’ajoute à des données antérieures montrant que l'antagonisme du récepteur 5-HT2AR, qui fait partie du profil pharmacologique des antipsychotiques atypiques, pourrait avoir des effets bénéfiques dans plusieurs pathologies dont la schizophrénie. Néanmoins, l’impact des 5-HT2AR sur le fonctionnement cérébral, en particulier sur la neurotransmission, est peu connu. Les réseaux cérébraux fonctionnels ont été conceptualisés en corrélant des signaux électriques ou métaboliques entre les régions du cerveau grâce à l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ou l'encéphalographie. Ces études de neuroimagerie ont montré que les psychédéliques modifient la connectivité de réseaux cérébraux mais elles ne peuvent pas évaluer la neurochimie des systèmes de neurotransmetteurs et leur interaction. Cette thèse aborde l'hypothèse selon laquelle les agonistes 5-HT2AR psychédéliques perturbent l'organisation fonctionnelle des systèmes de neurotransmetteurs à l'échelle du cerveau. Le contenu tissulaire des neurotransmetteurs classiques (glutamate et GABA) et monoaminergiques (sérotonine, dopamine et noradrénaline) et de leurs métabolites a été mesuré dans 28 régions du cerveau de souris après l'administration d'un agoniste et d'un antagoniste 5-HT2AR de haute affinité, le TCB-2 et le MDL100,907, respectivement. Pour promouvoir une organisation cohérente des systèmes de neurotransmetteurs, les souris ont été placées dans un paradigme d'exploration forcée et leur comportement a été filmé avant la quantification neurochimique post-mortem. Un défi important de cette thèse fut la manipulation d'un large nombre de données neurochimiques qui, au-delà de l’aspect quantitatif, permet une approche corrélative incorporant la théorie des graphes pour construire des réseaux de connectivité neurochimique. Cette nouvelle analyse a entraîné le développement d'un code accompagnant le lancement d'une base de données neurochimiques pour rendre accessible ces données
The serotonin 2A receptor subtype (5-HT2AR) has gained interest following a resurgenceof clinical and pre-clinical research on serotonergic psychedelics, compounds withconverging agonist action on the 5-HT2AR. Psychedelics have antidepressant andanxiolytic properties, particularly when paired with therapy. Antagonism at the 5-HT2AR,as part of the pharmacological profile of atypical antipsychotics, may have benefits forschizophrenia and bipolar disorder. Despite their clinical relevance, the known impact of5-HT2ARs on brain function, particularly neurotransmission, is limited. Functional brainnetworks have been conceptualised by correlating electrical or metabolic neuroimagingsignals between brain regions using functional magnetic resonance imaging orencephalography. These studies have shown that psychedelic 5-HT2AR agonists alterthe connectivity of these brain-wide networks. However, neuroimaging is currently unableto assess the neurochemistry of neurotransmitter systems and their interplay. This thesisaddresses the hypothesis that psychedelic 5-HT2AR agonists disrupt the functionalorganization of brain-wide neurotransmitter systems. Tissue content of both classical(glutamate and GABA) and monoaminergic (serotonin, dopamine and noradrenaline)neurotransmitters and their metabolites were measured in 28 regions of the mouse brainfollowing high-affinity 5-HT2AR agonist and antagonist, TCB-2 and MDL100,907respectively. To promote a coherent organisation of neurotransmitter systems mice wereplaced in a forced exploration paradigm and their behaviour was filmed before postmortemneurochemical quantification. A significant challenge of this thesis lies inmanipulating such a large neurochemical dataset that, beyond quantitative modulation,allows for a correlative approach incorporating graph theory to build networks ofneurochemical connectivity. This novel analysis prompted the development of code toaccompany the launch of a neurochemical database, including this dataset, makinganalysis using this new approach accessible.The obtained results demonstrate that a variety of compounds across the 28 brain regionsform distinct neurobiological networks that can be monitored with high-pressure liquidchromatography coupled to electrochemical detection. A striking density ofneurochemical correlations between brain regions in vehicle-treated animals wasobserved, with a distinct regional organisation for dopamine and noradrenaline. The 5-HT2AR agonist TCB-2 (0.3, 3, and 10 mg/kg) as well as the 5-HT2AR antagonist MDL-100,907 (0.2 mg/kg) reduced the number of correlations and disrupted the organisationof correlations for all neurotransmitters across the brain. Some effects of TCB-2, notablyon serotonergic parameters were independent of 5-HT2ARs in several brain regions.Other effects including behavioural parameters such as head twitches or components ofthe exploratory behaviour, as well as the levels of serotonin, dopamine, and noradrenalinein the anterior cingulate cortex were reduced by MDL-100,907 pretreatment. MDL-100,907 alone had very few effects on the quantity of neurochemicals across brainregions. Overall, this thesis highlights that 5-HT2ARs likely play an important role iniiiorganising the coherence of neurotransmitter systems in response to a forced exploratorybehaviour whether or not it is associated with quantitative changes. The thesis offers anew paradigm to address the function of neurotransmitter systems. It enlarges theunderstanding of the mechanism of psychedelic action in the brain including vast brainterritories (sensory, motor, cognitive) with some lateralized effects, and alteredconnectivity of neurotransmission systems

Nos travaux ont permis de mettre en évidence pour la première fois la présence d'anticorps auto-immuns dirigés contre le récepteur 5-HT4 dans le sérum de patients atteints de fibrillation auriculaire paroxystique idiopathique. Appliqués sur des myocytes atriaux humains, ces auto-anticorps ne modulent pas la production d'AMPc intracellulaire. Ces effets sont similaires à ceux observés avec un anticorps polyclonal de lapin dirigé contre un peptide mimant la seconde boucle extracellulaire du récepteur h5-HT4. Néanmoins, il a été montré au laboratoire que l'anticorps anti-G21V pouvait inhiber le courant calcique ICa2+,L. Ces différents effets suggèrent que l'anti-G21V, soit déclenche une autre cascade de transduction que la voie AMPc, soit agit localement en microdomaines de régulation fonctionnelle autour de ICa2+,L
Our studies show for the first time the presence of auto-immune antibodies targeted against the 5-HT4 receptor in the sera of patients suffering from idiopathic paroxystic atrial fibrillation. Neither these human antibodies nor the polyclonal antibody (anti-G21V) raised in rabbit against the second extracellular loop of the 5-HT receptor, had any detectible effect upon the production of intracellular cAMP in enzymatically isolated human atrial myocytes. While previous studies from this laboratory have shown that antiG21V could inhibit activation by 5-HT of the L-type Ca2+ current in human myocytes. The difference between these results might suggest that the polyclonal antibody either activates a signalling pathway that does not involve cAMP, or operates in functional microdomains localised with the Ca2+ channels

L’hypertrophie cardiaque pathologique se développe au cours d’un mécanisme plus général dit remodelage myocardique. Ce remodelage est un phénomène complexe qui se met en place au décours de pathologies comme l’infarctus du myocarde, une insuffisance valvulaire, une myocardite due à un agent infectieux ou l’hypertension artérielle. Le rôle potentiel de la sérotonine et de ces récepteurs dans cette pathologie a été jusqu’à présent très peu étudié. Cependant, plusieurs travaux ont démontré la capacité anti-hypertrophique en pathologie humaine d’un antagoniste non-sélectif des récepteurs 5-HT2, la kétansérine, mais son utilisation fut arrêtée au début des années 90 car plusieurs cas d’allongement du QT et de torsades de pointe furent rapportés. Plus tard, différents travaux ont attribué ces effets délétères à une action de la kétansérine sur des canaux ioniques voltage dépendants indépendamment de son effet antagoniste des récepteurs 5-HT2. Un rôle éventuel des récepteurs 5-HT2 dans l’hypertrophie cardiaque a été à nouveau soupçonné par la génération dans notre laboratoire de souris transgéniques pour le récepteur 5-HT2B. En effet, nous avons montré que des souris invalidées pour le 5-HT2B (KO) présentent une cardiomyopathie dilatée sans hypertrophie compensatrice mais aussi que des souris surexprimants le récepteur 5-HT2B dans les cardiomyocytes développent une hypertrophie ventriculaire gauche. Nous nous sommes alors intéressés au rôle éventuel de ce récepteur 5-HT2B dans des modèles d’hypertrophie cardiaque pathologique chez la souris. Dans un premier temps, nous avons montré que le blocage génétique (souris KO) ou pharmacologique du récepteur du 5-HT2B permet de prévenir la survenue d’une hypertrophie induite par la perfusion d’isoprénaline ou d’angiotensine II chez la souris. Les fibroblastes cardiaques jouant un rôle important dans les réponses hypertrophiques, nous avons ensuite montré que le blocage du récepteur 5-HT2B permet de prévenir la libération de cytokines à capacité hypertrophique par le fibroblaste cardiaque adulte, inhibition qui pourrait expliquer l’absence d’hypertrophie cardiaque observée in vivo chez les souris KO ou en présence de l’antagoniste 5-HT2B (SB206553). Par la suite, nous avons mis en évidence que l’absence d’hypertrophie cardiaque beta-adrénergique dépendante chez les souris KO globale est en réalité due à l’absence du récepteur 5-HT2B, non pas sur les cardiomyocytes, mais sur les cellules non-cardiomyocytes puisque des souris exprimant le récepteur 5-HT2B uniquement dans les cardiomyocytes ne développent pas d’hypertrophie suite à une perfusion d’isoprénaline. Par ailleurs, nous avons défini qu’il existe un mécanisme de transinhibition entre les récepteurs 5-HT2B et AT-1 de l’angiotensine II dans les fibroblastes cardiaques. En effet, un antagoniste d’un récepteur est capable de bloquer l’activation de l’autre et inversement. Enfin, nous avons montré que la libération de cytokines induite par la stimulation de ces deux récepteurs est dépendante de la transactivation du récepteur à l’EGF, elle-même sous la dépendance du clivage du HB-EGF par des enzymes de type métalloprotéinases. Nous avons donc montré que le récepteur 5-HT2B joue un rôle majeur dans l’hypertrophie cardiaque pathologique. Ce travail permet de suggérer l’utilisation d’antagoniste sélectif du récepteur 5-HT2B en thérapie humaine pour prévenir ou réduire l’hypertrophie cardiaque pathologique. L’hypertrophie cardiaque pathologique se développe au cours d’un mécanisme plus général dit remodelage myocardique. Ce remodelage est un phénomène complexe qui se met en place au décours de pathologies comme l’infarctus du myocarde, une insuffisance valvulaire, une myocardite due à un agent infectieux ou l’hypertension artérielle. Le rôle potentiel de la sérotonine et de ces récepteurs dans cette pathologie a été jusqu’à présent très peu étudié. Cependant, plusieurs travaux ont démontré la capacité anti-hypertrophique en pathologie humaine d’un antagoniste non-sélectif des récepteurs 5-HT2, la kétansérine, mais son utilisation fut arrêtée au début des années 90 car plusieurs cas d’allongement du QT et de torsades de pointe furent rapportés. Plus tard, différents travaux ont attribué ces effets délétères à une action de la kétansérine sur des canaux ioniques voltage dépendants indépendamment de son effet antagoniste des récepteurs 5-HT2. Un rôle éventuel des récepteurs 5-HT2 dans l’hypertrophie cardiaque a été à nouveau soupçonné par la génération dans notre laboratoire de souris transgéniques pour le récepteur 5-HT2B. En effet, nous avons montré que des souris invalidées pour le 5-HT2B (KO) présentent une cardiomyopathie dilatée sans hypertrophie compensatrice mais aussi que des souris surexprimants le récepteur 5-HT2B dans les cardiomyocytes développent une hypertrophie ventriculaire gauche. Nous nous sommes alors intéressés au rôle éventuel de ce récepteur 5-HT2B dans des modèles d’hypertrophie cardiaque pathologique chez la souris. Dans un premier temps, nous avons montré que le blocage génétique (souris KO) ou pharmacologique du récepteur du 5-HT2B permet de prévenir la survenue d’une hypertrophie induite par la perfusion d’isoprénaline ou d’angiotensine II chez la souris. Les fibroblastes cardiaques jouant un rôle important dans les réponses hypertrophiques, nous avons ensuite montré que le blocage du récepteur 5-HT2B permet de prévenir la libération de cytokines à capacité hypertrophique par le fibroblaste cardiaque adulte, inhibition qui pourrait expliquer l’absence d’hypertrophie cardiaque observée in vivo chez les souris KO ou en présence de l’antagoniste 5-HT2B (SB206553). Par la suite, nous avons mis en évidence que l’absence d’hypertrophie cardiaque beta-adrénergique dépendante chez les souris KO globale est en réalité due à l’absence du récepteur 5-HT2B, non pas sur les cardiomyocytes, mais sur les cellules non-cardiomyocytes puisque des souris exprimant le récepteur 5-HT2B uniquement dans les cardiomyocytes ne développent pas d’hypertrophie suite à une perfusion d’isoprénaline. Par ailleurs, nous avons défini qu’il existe un mécanisme de transinhibition entre les récepteurs 5-HT2B et AT-1 de l’angiotensine II dans les fibroblastes cardiaques. En effet, un antagoniste d’un récepteur est capable de bloquer l’activation de l’autre et inversement. Enfin, nous avons montré que la libération de cytokines induite par la stimulation de ces deux récepteurs est dépendante de la transactivation du récepteur à l’EGF, elle-même sous la dépendance du clivage du HB-EGF par des enzymes de type métalloprotéinases. Nous avons donc montré que le récepteur 5-HT2B joue un rôle majeur dans l’hypertrophie cardiaque pathologique. Ce travail permet de suggérer l’utilisation d’antagoniste sélectif du récepteur 5-HT2B en thérapie humaine pour prévenir ou réduire l’hypertrophie cardiaque pathologique.

Les récepteurs 5-HT2A de la sérotonine et mGlu2 du glutamate suscitent un grand intérêt vu la dérégulation des deux récepteurs observée dans la schizophrénie et leur statut de cibles des antipsychotiques dits atypiques et de nouvelle génération, respectivement. Même si les antipsychotiques atypiques ciblant le récepteur 5-HT2A ont montré une efficacité contre les symptômes positifs, leur effet reste très limité contre les symptômes négatifs et cognitifs, et leurs effets secondaires nombreux. Depuis les années 1990, une nouvelle classe d’antipsychotiques ciblant le système glutamatergique, en particulier le récepteur mGlu2, est en développement. Les tests cliniques n’ont montré leur efficacité que pour les patients n’ayant pas été traités auparavant par des antipsychotiques atypiques. Ceci suggère une interaction fonctionnelle forte entre les récepteurs 5-HT2A et mGlu2 dans le mode d’action de ces deux classes d’antipsychotiques. De plus, plusieurs études ont démontré l’existence d’un hétéromère des deux récepteurs dans le cortex préfrontal qui semble important pour la réponse aux hallucinogènes et aux antipsychotiques ciblant l’un ou l’autre récepteur. Ainsi, étant donné l’impact du profil de phosphorylation adopté par les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sur leur fonction, j’ai caractérisé au cours de ma thèse l’impact de la co-expression du récepteur 5-HT2A sur le profil de phosphorylation du récepteur mGlu2 en réponse à différentes stimulations. Parmi les 5 sites de phosphorylation identifiés, la phosphorylation de la Ser843 est potentialisée en réponse à la stimulation par un agoniste du récepteur mGlu2 uniquement lorsque le récepteur 5-HT2A est co-exprimé. Ces résultats ont été validés grâce à la génération d’un nouvel anticorps dirigé spécifiquement contre la forme phosphorylée de la Ser843 sur culture cellulaire HEK-293 et in vivo dans le cortex préfrontal de souris, région où les deux récepteurs sont co-exprimés. Des études fonctionnelles ont démontré que la phosphorylation de la Ser843 est nécessaire à la potentialisation de l’activité Gi/o du récepteur mGlu2 en réponse à ses agonistes et constitue un cross-talk fonctionnel entre les deux récepteurs puisque les agonistes du récepteur 5-HT2A stimulent également la phosphorylation de la Ser843 du récepteur mGlu2. Ainsi, mes résultats de thèse ont permis d’identifier la phosphorylation du récepteur mGlu2 sur la Ser843 comme un événement moléculaire clé du cross-talk fonctionnel avec le récepteur 5-HT2A et apporte un élément important dans la compréhension du mode d’action des antipsychotiques atypiques et de nouvelle génération
The serotonin 5-HT2A and glutamate mGlu2 receptors keep on attracting particular attention given their implication in psychosis associated with schizophrenia and in the mechanism of action of atypical antipsychotics and of a new class of antipsychotics, respectively. Though atypical antipsychotics, targeting 5-HT2A receptor, are efficient against positive symptoms, these drugs do not act against negative, cognitive symptoms and display many side effects. Since the 90’s, new classes of antipsychotics triggering glutamatergic system, in particular mGlu2 receptor, have been developed. Their clinical trials have shown efficacy only in patients who have not been previously treated with atypical antipsychotics. This suggests a strong interaction between 5-HT2A and mGlu2 receptors in the mechanism of action of both classes of antipsychotics. Moreover, a large body of evidence indicates the presence, in prefontal cortex, of 5-HT2A/mGlu2 heteromer that is important for the response to hallucinogens and antipsychotics targeting one receptor or the other. Thus, in view of the importance of the phosphorylation profile adopted by G-protein coupled receptor (GPCR) on their activity, I characterized the impact of 5-HT2A receptor co-expression on the phosphorylation profile of mGlu2 receptor in response to various stimulations. Among the five identified phosphorylated residues, the phosphorylation of Ser843 increases upon mGlu2 receptor stimulation only when the 5-HT2A receptor is co-expressed. A new antibody against the phosphorylated form of Ser843 confirmed these results in HEK-293 cells and in mouse prefrontal cortex, area where both receptors are co-expressed. Functional studies demonstrated that Ser843 phosphorylation is necessary to enhance Gi/o signaling of mGlu2 receptor and constitutes a functional crosstalk between 5-HT2A and mGlu2 receptor since 5-HT2A receptor agonists also stimulate Ser843 phosphorylation. Collectively, my thesis findings identify mGlu2 receptor phosphorylation at Ser843 as a key molecular event of the functional crosstalk with 5-HT2A receptor that might be critical to understand the mechanism of action of atypical and potential future antipsychotics treatments

Les neurones sérotoninergiques forment des réseaux complexes avec les autres systèmes de neurotransmission dans le système nerveux central. Le rôle du récepteur 5-HT2B dans ces réseaux est peu connu. L’ablation génétique ou la surexpression virale du récepteur 5-HT2B dans les neurones sérotoninergiques, nous ont permis de mettre en évidence sa participation à l’excitabilité de ces neurones. De fait, le récepteur 5-HT2B est nécessaire à l’action des antidépresseurs et de l'ecstasy qui provoquent une accumulation extracellulaire de sérotonine. Aussi, le récepteur 5-HT2B est capable d’agir tel un modulateur positif, à l’opposé des autorécepteurs 5-HT1A, sur l’activité des neurones sérotoninergiques. Ensuite, l’étude de la distribution du récepteur 5-HT2B et de son interaction avec la protéine de pontage CIPP nous a permis de décrire la distribution subcellulaire du récepteur 5-HT2B dans des cultures primaires de neurones d’hippocampe. La co-expression du récepteur 5-HT2B avec CIPP augmente significativement son adressage somatodendritique dans les synapses excitatrices. Au niveau fonctionnel, CIPP augmente la libération dendritique de calcium dépendante de la stimulation du récepteur 5-HT2B. En synergie avec CIPP, cette stimulation augmente le regroupement des récepteurs glutamatergiques NMDA suggérant un rôle dans la plasticité synaptique pouvant expliquer certains résultats précédents
Serotonergic neurons are organized in complex networks interacting with other neurotransmitter systems in the brain. The 5-HT2B receptor contribution in these networks remains unclear. Using 5-HT2B receptor genetic ablation or a viral overexpression in the serotoninergic neurons, we have demonstrated its participation to the excitability of these neurons. In fact, 5-HT2B receptors are necessary for serotonin accumulation induced by ecstasy and antidepressants effects. Moreover, 5-HT2B receptors activation counteracts the 5-HT1A dependant inhibition on serotonergic neurons activity. Here we propose 5-HT2B receptor as positive modulator of serotonergic neurons. Then, studying 5-HT2B receptors and CIPP scaffold protein interaction allow us to identify the subcellular distribution of the receptor and a functional role of CIPP. Indeed, overexpression of both proteins in primary hippocampal cultures of neurons increases 5-HT2B receptors somatodendritic targeting at excitatory synapses. Thus CIPP increases dendritic calcium release dependent on 5-HT2B receptor stimulation. In synergy with CIPP, this stimulation increases NMDA receptors clustering suggesting a role in synaptic plasticity that could explain some of the previous findings

La mise en place des circuits neuronaux est un processus complexe et précisément régulé. Une atteinte de ce processus est à l'origine de diverses pathologies neurodéveloppementales telles que la schizophrénie ou les troubles du spectre autistique, désordres psychiatriques partageant une altération des fonctions cognitives. Le récepteur 6 de la sérotonine (récepteur 5-HT6), notamment connu pour son implication dans la migration neuronale, s'est révélé être une cible thérapeutique de choix dans le traitement des symptômes cognitifs associés à la schizophrénie mais aussi à des pathologies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer. Cependant la signalisation déclenchée par le récepteur 5-HT6 n'explique pas entièrement son implication dans les processus neurodéveloppementaux. Mon travail de thèse a donc visé à comprendre les mécanismes de signalisation engagés par le récepteur 5-HT6 au cours du développement neuronal. La réalisation d'un crible protéomique a permis de montrer que le récepteur 5-HT6 interagissait avec plusieurs protéines cruciales dans le développement neuronal comme la protéine Cdk5 et sa cible WAVE-1. J'ai ensuite pu démontrer qu'en plus de son rôle dans la migration, le récepteur 5-HT6 contrôlait de façon agoniste-indépendante l'élongation des neurites par un mécanisme impliquant la phosphorylation de son domaine C-terminal par la kinase Cdk5 et l'activation de la RhoGTPase Cdc42. La seconde partie de mon travail a visé à mettre en évidence le rôle du récepteur 5-HT6 dans la formation des épines dendritiques et à comprendre l'implication de la protéine WAVE-1, cible de Cdk5, dans ce processus. Les résultats obtenus au cours de ma thèse apportent de nouveaux éléments quant au contrôle des processus neurodéveloppementaux par le récepteur 5-HT6. Ce récepteur apparaît donc comme une cible thérapeutique de choix dans les atteintes neurodéveloppementales en contribuant au développement des circuits cognitifs en relation avec la physiopathologie des troubles du spectre autistique ou de la schizophrénie
Brain circuitry patterning is a complex, highly regulated process. Alteration of this process is affected gives rise to various neurodevelopmental disorders such as schizophrenia or Autism Spectrum Disorders (ASD), which are both characterized by a wide spectrum of deficits. Serotonin 6 receptor (5-HT6 receptor), which is known for its implication in neuronal migration process, has been identified as a key therapeutic target for the treatment of cognitive deficits observed in schizophrenia, but also in neurodegenerative pathologies such as Alzheimer's disease. However, the signalling mechanisms knowned to be activated by the 5-HT6 receptor do not explain its involvement in neurodevelopmental processes. My thesis project therefore aimed at characterizing the signalling pathways engaged by 5-HT6 receptor during neural development. A proteomic approach allowed me to show that the 5-HT6 receptor was interacting with several proteins playing crucial roles in neurodevelopmental processes such as Cdk5 or WAVE-1. I then demonstrated that, besides its role in neuronal migration, the 5-HT6 receptor was also involved in neurite growth through constitutive phosphorylation of 5-HT6 receptor at Ser350 by associated Cdk5, a process leading to an increase in Cdc42 activity. The second part of my work aimed at understanding the role of 5-HT6 receptor in dendritic spines morphogenesis, and the involvement of WAVE-1 and Cdk5 in this process. These results provide new insights into the control of neurodevelopemental processes by 5-HT6 receptor. Thus, 5-HT6 receptor appears to be a key therapeutic target for neurodevelopmental disorders by contributing to the development of cognitive circuitry related to the pathophysiology of ASD or schizophrenia