Academic literature on the topic 'Récepteurs A2a de l'adénosine'

La tolérance à l'ischémie se définit comme une réaction cérébrale adaptative rapide à un ou plusieurs épisodes d'ischémie et de reperfusion qui améliorent la tolérance à une ischémie ultérieure de longue durée. Les mécanismes moléculaires de cette tolérance à l'ischémie ne sont connus que de façon partielle. La cascade pathophysiologique peut être décrite comme divisée en induction, transduction et tolérance. Les récepteurs au N-methyl-D-aspartate (NMDA) et à l'adénosine et la conservation de l'énergie métabolique jouent un rôle dans la phase d'induction alors que les protéinases de transduction, les facteurs de transcription et les gènes de réponse immédiate sont actifs dans la phase de transduction. La tolérance est observée dans plusieurs fenêtres temporelles. Une phase précoce est observée quelques heures après le stimulus de préconditionnement et est générée par les récepteurs à l'adénosine et les canaux à potassium ATP dépendants. Cliniquement, il existe des indices que des attaques ischémiques transitoires offrent une protection contre une ischémie cérébrale transitoire ultérieure.

Ces cinquante dernières années ont été marquées par la percée des maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer. À ce jour, il existe uniquement des traitements symptomatiques. De plus, face à cette maladie multifactorielle, il apparaît donc nécessaire d’identifier et d’étudier de nouvelles cibles thérapeutiques. Parmi elles, le récepteur à l’adénosine A2A (A2AR) a fait l’objet de nombreuses études ces dernières années. En effet, ses antagonistes tels que la caféine ont montré de nombreux effets bénéfiques en permettant d’améliorer les performances cognitives par une diminution des dépôts amyloïdes et de la phosphorylation de la protéine Tau. Bien que plusieurs antagonistes d’A2AR aient atteint les phases cliniques, les efforts actuels sont maintenant dirigés vers le développement de nouveaux antagonistes avec de meilleures propriétés ADME. D’autre part, le récepteur métabotropique au glutamate 5 (mGluR5) et ses modulateurs allostériques négatifs jouent un rôle important dans les conditions physiopathologiques associées à la maladie d’Alzheimer. En effet, il a été montré que bloquer l’activité d’mGluR5 entraîne une diminution de la neurotoxicité et de la synaptoxicité du peptide amyloïde in vitro mais aussi in vivo. Basées sur des études de modélisation moléculaire, nous avons développé deux nouvelles familles d’antagonistes présentant un hétérocycle central quinazolinique et benzofuranique. Par la suite, nous avons mis en place une stratégie de ligands duaux ciblant de manière conjointe les récepteurs A2A et mGlu5. Les relations structure-affinité autour de ces deux hétérocycles nous ont permis d’identifier des composés d’affinité nanomolaire pour le récepteur A2A. Les travaux ont également conduit à l’obtention d’une nouvelle structure co-cristallisée. Parmi les composés développés, certains présentent une affinité micromolaire pour le récepteur mGlu5
The past fifty years have been marked by the breakthrough of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s. Unfortunately, only symptomatic treatments are available. Furthermore, facing this multifactorial disease, the search for new and innovative therapeutic targets becomes a major challenge. Among these targets, the adenosine A2A receptor (A2AR) has been the subject of much research in recent years. Indeed, it has been shown that A2AR antagonists such as caffeine improve memory performance as it reduces β-amyloid deposits and Tau-phosphorylation. Though several A2AR antagonists have reached clinical trials, current research efforts are focused on developing new antagonists with relevant ADME properties. On the other hand, negative allosteric modulators of the metabotropic glutamate receptor 5 (mGluR5) also play an important role in the pathological conditions associated with Alzheimer’s disease. It has been found that blocking the activity of mGlu5 reduces the neurotoxicity and synaptoxicity of the amyloid peptide in vitro but also in vivo. Based on a molecular modeling-guided design, we developed new A2AR antagonists with quinazoline and benzofuran as central scaffold and a dual ligands strategy targeting both A2A and mGlu5 receptors. Hit-to-lead optimization has led to nanomolar affinity compounds for A2AR and a new co-crystallized structure. Among them, some hit compounds have been identified with micromolar affinities towards mGluR5

La maladie d’Alzheimer (MA) est la maladie neurodégénérative touchant le plus de personnes dans le monde. Jusqu’à présent, aucun traitement curatif n’existe pour soigner cette maladie, d’où la nécessité d’identifier et d’étudier de nouvelles cibles thérapeutiques.La découverte des effets bénéfiques de la caféine, antagoniste du récepteur à adénosine A2A (A2AR), conjuguée à une surexpression de ce dernier chez les patients atteints de la MA, font de ce récepteur une cible d’intérêt. En effet, des antagonistes des A2ARs ont montré leur capacité à améliorer les performances cognitives de par une diminution de la charge amyloïde associée à une diminution la phosphorylation de la protéine Tau.Bien que plusieurs antagonistes aient été développés pour le traitement de maladies neurodégénératives, ceux-ci présentent un manque d’efficacité corrélée à de faibles propriétés pharmacocinétiques. Ainsi, à partir d’études de modélisation moléculaire, deux nouvelles familles d’antagonistes présentant un noyau central benzoxazole ou quinazoline ont été conçus, synthétisés et évalués pharmacologiquement. Trois composés ont été sélectionnés et font actuellement l’objet d’études pharmacologiques complémentaires sur modèles animaux
Alzheimer’s disease (AD) is the most prevalent form of dementia in the aged population. So far, there is no way to halt or slow-down AD. Therefore, there is a constant need of developing novel therapeutic strategies.In recent years, adenosine A2A receptor (A2AR) has attracted a growing interest since it has been proved that this receptor is over-expressed during AD. Also, epidemiological studies showed that people consuming regularly caffeine-based beverages over a lifetime are substantially less likely to develop this disease. Indeed, A2AR antagonists improve memory performance as it reduces β-amyloid deposits and Tau-phosphorylation.Though several antagonists have been developed for the treatment of neurodegenerative diseases, current research efforts are focus on developing new antagonists with relevant ADME properties and a better efficacy. Based on a molecular modeling-guided design, we synthesised new A2AR antagonists with benzoxazole and quinazoline as central scaffold. Three molecules were selected and will be subject to evaluation on animal’s model

L'accumulation neuronale de protéines tau hyperphosphorylées et agrégées (« pathologie tau ») est corrélée au déclin cognitif dans la maladie d'Alzheimer. Les mécanismes liant tau à la perte de mémoire demeurent néanmoins mal connus. Différentes données épidémiologiques et expérimentales suggèrent que la consommation régulière de caféine réduit le risque de développer la maladie d'Alzheimer ainsi que les lésions et déficits cognitifs associés. Les effets protecteurs de la caféine ont été attribués au blocage des récepteurs à l'adénosine A2A (A2ARs), qui sont retrouvés augmentés dans le cerveau des patients atteints de la maladie d'Alzheimer, en corrélation avec le développement de la pathologie tau et des déficits cognitifs. Ces observations suggèrent ainsi un lien entre la dysrégulation cérébrale des récepteurs A2A, le développement de la pathologie tau et des déficits de mémoire dans la maladie d'Alzheimer. De manière intéressante, les récepteurs A2A sont dérégulés à la fois au niveau neuronal mais aussi au sein des astrocytes, sans que l’impact respectif de ces changements sur l’évolution pathologique de la MA ne soit connu. Dans ce contexte, l’objet de ce travail de thèse est d'explorer la relation entre la dysrégulation des A2ARs, la pathologie tau et les troubles synaptiques/cognitifs associés, en reproduisant les dysrégulations neuronale et astrocytaire du récepteur dans un nouveau modèle transgénique de la maladie d'Alzheimer.Nous avons développé un modèle conditionnel (Tet-Off) permettant la surexpression du A2AR dans les neurones CaMKII+ ou dans les astrocytes GFAP+. Ce modèle a été croisé avec la lignée de souris THY-Tau22, qui développe progressivement une pathologie tau hippocampique associée à un déclin des fonctions mnésiques ainsi qu’à un développement de processus neuroinflammatoires et une perte synaptique. Dans les différents groupes expérimentaux, nous avons notamment évalué les conséquences de la surexpression neuronale ou astrocytaire des récepteurs sur le développement de la pathologie tau et les altérations fonctionnelles associées (apprentissage et mémoire). Ces travaux chez la souris s’accompagnent également d’investigations post-mortem chez des patients atteints de dégénérescences lobaires fronto-temporales présentant des agrégats de tau (FTLD-tau).Nos travaux démontrent d’une part une augmentation neuronale du récepteur A2AR dans le cortex temporal de patients atteints de FTLD-tau avec mutation du gène MAPT P301L, une tauopathie pure. D’autre part, la surexpression neuronale du A2AR chez les souris THY-Tau22, mimant les modifications observées chez les patients, conduit à une augmentation hippocampique de l'hyperphosphorylation de tau, associée à une perte des synapses glutamatergiques, en lien avec la production microgliale de protéines du complément C1q, conduisant à une aggravation des troubles de la mémoire. Parallèlement, nous montrons que la surexpression astrocytaire du A2AR exacerbe les altérations de mémoire spatiale des souris THY-Tau22, en lien avec une augmentation de la phosphorylation et de l'agrégation de tau ainsi que des processus neuroinflammatoires hippocampiques associés.L’ensemble de ces données suggèrent que la dysrégulation des A2ARs retrouvée chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer mais aussi de FTLD-tau contribue au développement des troubles cognitifs, en favorisant l’émergence de la pathologie Tau ainsi que les pertes synaptiques associées, via des changements délétères de la communication neuro-gliale. Ces données suggèrent ainsi que le blocage des récepteurs adénosinergiques A2A est une option thérapeutique à envisager plus avant dans le contexte des tauopathies
Neuronal accumulation of hyperphosphorylated and aggregated tau proteins (referred to as “tau pathology”) is correlated with cognitive decline in Alzheimer’s disease (AD) but the mechanisms underlying tau-induced memory deficits remain unclear. Epidemiological and experimental studies pointed out that chronic caffeine consumption reduces AD risk, associated lesions as well as related cognitive deficits. These protective effects were ascribed to the blockade of adenosine A2A receptors (A2ARs), which have been found upregulated in AD patient’s brains in correlation with tau pathology development and cognitive deficits. These observations suggest a link between A2AR dysregulation, tau pathology development and memory loss in AD. Interestingly, both neuronal and astroglial A2AR appear to be dysregulated in AD, but the specific impact of each cell-specific change on AD progression remain unknown. In this context, the goal of this PhD work is to get insights towards the relationship between A2AR dysregulation, tau pathology development and associated synaptic/cognitive deficits, by inducing neuronal or astrocytic A2AR upsurge in a new transgenic mouse model of AD.To address this question, we have developed a new conditional model (Tet-Off) allowing the A2AR overexpression in CaMKII-positive neurons or GFAP-positive astrocytes. This model was crossed with THY-Tau22 mice, which progressively develops a hippocampal Tau pathology associated with memory decline, associated with neuroinflammatory processes and synaptic loss. In the different experimental groups, we have evaluated the consequences of neuronal or astrocytic upsurge of the A2ARs towards tau pathology and functional impairments (learning and memory). In addition, we also investigated post-mortem tissue of patients with frontotemporal lobar degeneration with tau aggregates (FTLD-tau).First, we show a neuronal upsurge of A2AR in the temporal cortex of FTDL-tau patients with MAPT P301L mutation, a pure tauopathy. The neuronal upregulation of A2AR in THY-Tau22 mice, modelizing these pathological changes, led to an hippocampal increase of tau hyperphosphorylation, associated with glutamatergic synapse loss, linked to the accumulation of the microglial complement protein C1q, leading to the worsening of spatial memory impairments. Additionally, we found that astrocytic A2AR overexpression worsened spatial memory impairments of THY-Tau22 mice. These effects were associated with an increased Tau phosphorylation together with the upregulation of hippocampal neuroinflammatory processes.Altogether, these data suggest that A2AR dysregulation seen in the brain of AD and FTLD-tau patients contributes to the development of Tau-induced cognitive impairments by increasing tau pathology and associated synaptic loss through detrimental neuro-immune changes. These data suggest that the blockade of adenosinergic A2A receptors is a therapeutic option to consider in the context of tauopathies

L’adénosine est un neuromodulateur ubiquitaire impliqué dans différents processus physiologiques et neuroprotecteurs du système nerveux central. Elle agit via quatre sous-types de récepteurs couplés à protéine G (A1, A2a, A2b et A3). Le récepteur A2a (A2aR) est fortement exprimé dans des régions riches en dopamine, avec de fortes concentrations dans la zone du caudate-putamen du cerveau, où elle a un rôle important dans la transmission neuronale et dans le processus dégénératif d’origine extrapyramidale. Ainsi, le blocage du récepteur A2a s’est révélé être une cible prometteuse pour le traitement des maladies neurodégénératives tels la Maladie de Parkinson (MP) et la Maladie d’Alzheimer (MA). A ce jour, seulement trois composés sont en phase clinique dans le cadre du traitement de la MP. Toutefois, bien que très affins, ils ne possèdent pas des propriétés ADME ou une sélectivité optimales.Au début de ce projet, la sous-structure Tic-hydantoïne a été identifiée comme présentant une bonne affinité pour A2aR. Après étude des fonctions manquantes de cette molécule et en respectant les éléments pharmacophoriques nécessaires pour une bonne activité, nous avons imaginé et évalué dans la structure co-cristallisé du A2aR et du ligand antagoniste de référence ZM241385 différentes modulations autour de l’hétérocycle. Ceci a permis de proposer la famille des Tic-guanidines, qui présente une fonction donneur de liaison hydrogène avec le résidu Asn253 du site et qui a été synthétisé après optimisation d’un chemin synthétique original. De plus, 1700 molécules ont été conçues de novo et évaluées in silico. Parmi les familles potentiellement intéressantes, deux d’entre elles, les quinolizidinones et les amino-imidazopyridines ont été synthétisées et évaluées in vitro afin de déterminer leur affinité vis-à-vis le récepteur A2a ainsi que leur cytotoxicité vis-à-vis les cellules neuronales
Adenosine is a ubiquitous neuromodulator able to regulate many physiological processes and plays an important neuroprotective role in the central nervous system. Its effects are transmitted by four distinct G protein receptor subtypes designated A1, A2a, A2b, and A3. A2a receptors (A2aR) show a restricted distribution, being characteristic of the dopamine enriched areas, the highest concentration being in the caudate-putamen in brain, where it has an important role in neuronal signaling with this region and potential involvement in neurologic disease of extrapyramidal origin.A2a antagonism was shown to be a promising pharmacological target for neurodegenerative diseases such as Parkinson’s disease (PD) and Alzheimer disease (AD). Currently, only three compounds are still in clinical phase for PD treatment. Even if they show good affinities for the receptor, there is still a need for improving their ADME properties by keeping their selectivity towards other adenosine receptors.At the beginning of this project, a Tic-hydantoin derivative was identified as a new ligand with a good affinity for the A2a receptor. Based on the recently published crystalline structure of the A2A receptor complexed with the selective and high-affinity antagonist ZM241385 and a pharmacophoric model, we identified the missing features needed for a good affinity in our molecule. We designed and evaluated in silico many pharmacomodulations around the heterocyclic ring and Tic-guanidin substructure was proposed to present favorable hydrogen bound with Asn253 of the A2a binding site. This structure was obtained after optimization of a new synthetic pathway. Moreover, 1700 molecules were originally designed and evaluated in silico. Among potential interesting families, two of them, quinolizidinones and amino-imidazopyridines were synthesized and evaluated in vitro toward their affinity for A2a receptor and their cytotoxicity towards neuronal cells

L’athérosclérose est responsable de la diminution du diamètre des vaisseaux par formation d’une « plaque » constituée notamment de lipides limitant la circulation sanguine (ischémie) et l’oxygénation des tissus. L’adénosine est capable de réguler la fonction cardiovasculaire notamment par le biais de son récepteur A2A qui induit une vasodilatation permettant d’augmenter les apports sanguins. Une faible présence des A2AR semble marquer l’ischémie (sans spécificité de territoire) tandis que la présence de récepteurs de réserve (réponse biologique maximale malgré un faible nombre de sites occupés) signe une perturbation sévère au niveau du flux sanguin coronarien (ischémie inductible). Ces analyses pourront être faites sur un prélèvement sanguin classique. L’adénosine sanguine pourrait prédire le risque de décès lié à un choc cardiogénique compliquant la maladie initiale, où l’on retrouve une hypoperfusion des organes périphériques (dysfonction de la pompe cardiaque) que l’organisme tente de compenser par vasoconstriction (moins d’A2AR). Ces travaux laissent entrevoir la possibilité d’user du système adénosinergique tant au niveau diagnostic (absence de marqueur biologique d’ischémie et de coronaropathie fiable à ce jour), pronostic, qu’au niveau thérapeutique
Atherosclerosis is responsible for the decrease in the diameter of the vessels by formation of a "plaque" consisting in particular of lipids limiting the blood circulation (ischemia) and tissue oxygenation. Adenosine is able to regulate cardiovascular function, particularly through its A2A receptor, which induces vasodilation to increase blood intake. A low presence of A2AR seems to mark ischemia (without specificity of territory) while the presence of reserve receptors (maximum biological response despite a small number of occupied sites) sign a severe disturbance in the blood flow coronary (inducible ischemia). These analyzes can be done on a classic blood sample. Blood adenosine could predict the risk of death from cardiogenic shock complicating the initial disease, where peripheral organs are hypoperfused (cardiac pump dysfunction) that the body attempts to compensate for by vasoconstriction (less A2AR). This work suggests the possibility of using the adenosinergic system both at the level of diagnosis (absence of biological marker of ischemia and coronary artery disease reliable to date), prognosis, than at the therapeutic level

L’adénosine (ADO) est un nucléoside ubiquitaire issu de l’ATP et du cycle de la méthionine. Via les récepteurs A1 (A1R), elle favorise la fibrillation atriale (FA). Via les récepteurs A2A (A2AR), elle induit une dilatation coronaire. L’ADO est donc un intermédiaire métabolique et un neurotransmetteur du système cardiovasculaire.La 1ère étude montre que, chez les patients coronariens, l’ADO est corrélée à l’homocystéine (Hcy) et l’uricémie. De plus, l’ADO et l’Hcy sont corrélées au score évaluant l’étendue de l’athérosclérose (score SYNTAX). Enfin, sur un modèle d’hépatocyte, l’ADO induit la production d’Hcy selon un effet dose et un effet temps. L’hyperadénosinémie semble ainsi participer à l’augmentation de l’homocystéinémie et de l’uricémie. Ces données apportent un nouvel éclairage sur la physiopathologie de la maladie coronarienne.Dans le 2nd travail, l’ADO augmente significativement uniquement chez les patients coronariens à test d’effort positif. De plus, leur expression des A2AR est plus faible que les patients à test négatif. Ainsi, la faible expression A2AR chez les coronariens à test d’effort positif participe au défaut d’adaptation coronaire durant le test. Un faible niveau d’A2AR pourrait être alors un biomarqueur de coronaropathie.Dans la 3ème étude, les patients avec FA sans cardiopathie sous-jacente ont une adénosinémie normale et une surexpression des A2AR. Sachant que l’ADO peut favoriser la FA, la surexpression des A2AR pourrait donc participer au déclenchement de FA en augmentant la sensibilité à l’adénosine.En conclusion, les médicaments modulant le système adénosinergique pourraient être utiles au traitement de la coronaropathie ou de la FA
Adenosine (ADO) is an ubiquitous nucleoside that comes from ATP and from the methionine cycle. Via A1 receptors (A1R), it promotes atrial fibrillation (AF). Via A2A receptors (A2AR), it leads to coronary vasodilatation. Thus, adenosine is a metabolic intermediate and a neurotransmitter of the cardiovascular system.The first study showed that adenosine plasma level (APL) is correlated with homocystein (Hcy) and uric acid in coronary artery disease (CAD) patients. Furthermore, APL and Hcy are correlated with the SYNTAX score which evaluate CAD severity. Finally, in cellulo, ADO induced a dose and time dependant increase of HCY production by human hepatocytes. We concluded that high APL may participate into the high HCY and uric acid levels. These data bring new highlight on the physiopathology of CAD.In the second work, APL increased significantly only in patients with positive exercise stress testing (EST). Furthermore, A2AR expression was lower in positive EST patients compared with those with negative EST. Then, we concluded that the low expression of A2AR in CAD patients with positive EST, participates in the lack of adaptive response (coronary vasodilatation) to the EST. This result suggests that low A2AR expression may be a biological marker of CAD.In the third study, patients with AF and no structural heart disease have a normal APL but an increase in A2AR expression. Because adenosine promotes AF, we concluded that high A2AR expression may participate into the triggering of AF by increasing the sensitivity to adenosine.In conclusion, drugs that modulate the purinergic system should be useful tools for the treatment of CAD or AF

Les études épidémiologiques faites chez l'homme soulignent l'importance du sel dans l'hypertension artérielle (HTA). L'origine génétique de la sensibilité au sel est renforcée par la sélection de modèles animaux développant ou non une HTA lors d'une surcharge alimentaire en sel. Dans le rein, l'excrétion du sodium et de l'eau est sous contrôle des récepteurs α2-adrénergiques et en conséquence, ces récepteurs divisés en une famille aux caractéristiques pharmacologiques distinctes jouent donc un rôle prépondérant dans le maintien de la pression artérielle. De plus les différents travaux réalisés sur les modèles animaux d'HTA ont souligné l'importance des androgènes et plus particulièrement de la testostérone dans la génèse de l'hypertension artérielle, mais aussi dans la variation de certaines caractéristiques fonctionnelles et structurales du rein. En utilisant le rat Sabra, un modèle génétique d'HTA induite par le sel, nous avons étudié dans le rein, l'expression génique des différents sous-types de récepteurs α2-adrénergiques et les conséquences au niveau de leur distribution. Nous avons évalué ensuite l'importance des hormones sexuelles et plus particulièrement de la testostérone dans cette forme d'HTA et leur impact dans le rein au niveau des récepteurs aradrénergiques. Cette étude nous permet de montrer : I. Chez le rat Sabra sensible au sel (SBH), seule l'isoforme α2B-adrénergique est présente dans le rein alors que les récepteurs α2A et α2B sont retrouvés chez le SBN résistant au sel. Si la haute densité en récepteurs α2B-adrénergiques participe ou est impliquée dans le phénotype hypertensif, sa surexpression qui est aussi observée chez le SBN lors de la surcharge en sel suggère que ce n'est pas le facteur exclusif à favoriser l'HTA du rat SBH. Il est en fait évident, que l'absence du sous-type α2A-adrénergique chez le SBH peut être responsable de la perte de certaines fonctions rénales dépendantes de ces récepteurs, prédisposant cette souche de rat à la sensibilité au sel. Au contraire, la présence de ce sous­type chez le rat SB, et sa surexpression lors de la surcharge en sel, peut protéger cet animal contre le développement de l'hypertension induite par le sel. II. La gonadectomie protège le rat SBH de l'HTA induite par la surcharge en sel alors que, l'apport exogène en testostérone restaure cette susceptibilité. Dans le rein, l'expression génique et la distribution en récepteurs α2-adrénergiques sont différemment influencées par les androgènes. Ainsi donc, la testostérone est indispensable à favoriser une haute densité et une surexpression des récepteurs α2B-adrénergiques lors de la surcharge en sel. A l'inverse, chez ce rat SBH, la présence de testostérone réprime l'expression de l'isoforme α2 A-adrénergique. La présence rénale du récepteur α2A­ adrénergique qui est associée à l'absence d'HTA du rat SBH gonadectomisé lors de la surcharge en sel, renforce ainsi donc le rôle potentiel de ce sous-type à favoriser un état de résistance au développement de l'hypertension dépendante du sel. Cet état est dépendant des androgènes. En conclusion, ces résultats renforcent le rôle potentiel que jouent les différentes isoformes des récepteurs α2-adrénergiques dans le développement de l'HTA dépendante du sel. Ces isoformes qui ont des actions contraires au niveau de la pression artérielle sont de plus modulées d'une façon opposée par la testostérone. Ces résultats soulignent l'importance de la testostérone, et principalement en termes de sensibilité ou de résistance au sel, dans la pathophysiologie de l'hypertension artérielle.

Les ganglions de la base forment un réseau neuronal mettant en jeu une circuiterie complexe et jouant un rôle essentiel dans la régulation des fonctions motrices, dans différentes formes d'apprentissage sensorimoteur, ainsi que dans les processus motivationnels. Cette régulation met en jeu une boucle cortico-striato-thalamo-corticale dans laquelle le striatum tient une position centrale en étant la principale structure d’entrée de ce réseau. Il joue le rôle de filtre en intégrant et traitant l’ensemble des informations qui y parviennent. Ce réseau neuronal complexe peut être altéré par différentes pathologies humaines (maladie de Parkinson, schizophrénie, chorée de Huntington, addiction aux drogues, …) qui résultent d’une perturbation ou d’une lésion au niveau d’une ou plusieurs structures composant le système des ganglions de la base.

Le striatum, premier relais du système des ganglions de la base, reçoit deux afférences principales :les voies dopaminergique nigro-striatale et glutamatergique cortico-striatale. En plus de ces deux afférences majeures, l’adénosine, par son action sur ses récepteurs, joue de nombreux rôles de régulation dans ce système. Ainsi, l’activité neuronale des neurones épineux moyens du striatum est modulée par les récepteurs de la dopamine qui sont en étroites interactions avec les récepteurs de l’adénosine. Bien que la signalisation de la dopamine et de l’adénosine ait été l’objet de nombreuses attentions, les mécanismes impliqués dans la régulation, par les récepteurs D2 de la dopamine et A2A de l’adénosine, dans le contrôle du potentiel membranaire et de l’excitabilité intrinsèque des neurones épineux moyens du striatum et leurs conséquences sur cette excitabilité en cas de déplétion en dopamine (mimant la maladie de Parkinson) restent encore très méconnues.

Dans ce travail de thèse, nous avons donc tenté d’élucider les mécanismes de régulation des récepteurs D2 et A2A et leurs interactions dans la modulation de la transition du potentiel membranaire et de l’excitabilité intrinsèque des neurones striataux, ainsi que les conséquences d’une déplétion en dopamine sur cette excitabilité neuronale.

Dans le premier travail de thèse, sur un modèle in vitro de transition du potentiel membranaire et par l’utilisation de peptides compétitifs, nous avons montré que les récepteurs D2 et A2A régulent le plateau de dépolarisation du potentiel membranaire induit par le NMDA via un mécanisme d’interaction protéine-protéine intramembranaire. En effet, l’activation du récepteur D2 supprime la transition entre un potentiel membranaire hyperpolarisé, le « down-state » et un plateau de dépolarisation du potentiel membranaire, le « up-state » par la régulation de l’activité du canal calcique Cav1.3a interagissant avec la protéine d’ancrage Shank. L’activation du récepteur A2A per se n’a pas d’effet, mais il réverse totalement la modulation de la transition du potentiel membranaire par le récepteur D2 selon un mécanisme dans lequel l’hétéromérisation des récepteurs A2A-D2 est strictement nécessaire, démontrant ainsi un intérêt physiologique direct de ces hétéromères. Nos travaux démontrent que la transition du potentiel membranaire et la fréquence de décharge des potentiels d’action des neurones striataux sont étroitement contrôlées par les récepteurs D2 et A2A via des interactions spécifiques protéine-protéine impliquant une hétéromérisation des récepteurs A2A-D2.

Dans la seconde étude présentée dans cette thèse, nous avons mis en évidence une régulation antagoniste de l’excitabilité intrinsèque des neurones épineux moyens du striatum par les récepteurs D2 et A2A via des mécanismes impliquant la modulation d’une conductance potassique de type A (IA). Par ailleurs, nous avons montré qu’une déplétion en dopamine conduit à une augmentation de l’excitabilité intrinsèque de ces neurones via une diminution d’une conductance IA. Malgré une forte diminution des afférences synaptiques excitatrices déterminées par une diminution de la densité des épines dendritiques et une augmentation du courant minimal nécessaire pour induire un premier EPSP, l’augmentation de l’excitabilité intrinsèque induite par la déplétion en dopamine résulte en un renforcement de la réponse des synapses restantes, permettant aux neurones striataux de répondre à une stimulation en provenance des afférences excitatrices de manière similaire voire même, plus efficace que dans les conditions contrôles. De plus, cette augmentation de l’excitabilité intrinsèque via la régulation d’une conductance IA représente une forme de plasticité homéostatique permettant au neurone de compenser une perturbation de l’activité neuronale ou de la transmission synaptique et donc d’assurer une stabilité de son patron de décharge des potentiels d’action. Ces données montrent la capacité de cette homéostasie à maintenir la fréquence de décharge des neurones striataux dans une gamme fonctionnelle, et ce dans des conditions pathologiques, permettant de stabiliser l’activité neuronale dans un réseau altéré.

En conclusion, l’ensemble de ce travail de thèse a permis de mettre en évidence une interaction fonctionnelle des récepteurs D2 de la dopamine et A2A de l’adénosine dans la régulation du contrôle de l’excitabilité des neurones épineux moyens du striatum. Il a également permis d’établir l’existence d’un mécanisme de plasticité homéostasique intervenant dans ce système neuronal altéré, afin de maintenir une activité électrique fonctionnelle des neurones striataux.

Doctorat en sciences biomédicales
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Le vieillissement de la population est à l’origine de l’augmentation du nombre de personnes souffrant de démences, dont la plus fréquente est la maladie d’Alzheimer (MA). La MA est une maladie neurodégénérative incurable caractérisée par une atteinte progressive des fonctions cognitives, en premier lieu les fonctions mnésiques. Son diagnostic formel repose sur l’examen post-mortem du cerveau des patients. Il est basé sur la présence conjointe de deux lésions caractéristiques: des dépôts extracellulaires majoritairement composés de peptide amyloïde fibrillaire, résultat d’un clivage anormal du précurseur transmembranaire APP, et d’une dégénérescence neurofibrillaire ou pathologie tau, caractérisée par l’accumulation intra-neuronale de protéines tau hyper- et anormalement phosphorylées. Parallèlement à ces deux lésions se développe une réponse neuro-inflammatoire, notamment caractérisée par une augmentation du nombre et de l’activité des cellules microgliales et astrocytaires. Bien que les relations entre la pathologie amyloïde et la mise en place des processus neuro-inflammatoires aient fait l’objet d’intenses investigations, peu d’études se sont intéressés aux liens réciproques existants entre ces processus et la pathologie tau. A travers l’utilisation d’un modèle murin transgénique mimant le versant tau de la MA, la lignée THY-Tau22, un des objectifs de ma thèse a consisté à caractériser les différents aspects de leur réponse neuro-inflammatoire. Ces souris développent une pathologie tau hippocampique progressive associée à des altérations mnésiques. Les études transcriptomiques, biochimiques et histologiques réalisées ont mis en évidence une augmentation progressive de l’expression hippocampique de marqueurs de l’immunité innée mais également adaptative chez les souris THY-Tau22. Nous observons particulièrement l’établissement progressif de réactions microgliales et astrocytaires, une augmentation des niveaux de différentes chimiokines (CCL3, CCL4 et CCL5) conjointement à une infiltration parenchymateuse de lymphocytes T, en l’absence d’altération majeure de l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique. Ces résultats mettent en exergue une corrélation entre le développement de troubles mnésiques et de la pathologie Tau hippocampique d’une part, et la présence d’une réponse neuro-inflammatoire d’autre part. La MA est une maladie multifactorielle dont la survenue est modulée par différents facteurs génétiques et environnementaux. Parmi les facteurs environnementaux mis en évidence par les études épidémiologiques, la consommation de caféine réduit notablement le risque de développer la MA. La caféine est une substance psychoactive dont les effets sont essentiellement médiés par le blocage des récepteurs adénosinergiques A1 et A2A, ces derniers étant particulièrement décrits pour moduler les processus neuroinflammatoires. Le rôle de ces récepteurs étant mal connus dans le contexte de la MA, et inconnu concernant ses relations à la pathologie Tau, la seconde partie de ma thèse a consisté à évaluer les effets de la caféine mais également d’un blocage spécifique des récepteurs A2A, par des approches génétiques et pharmacologiques, vis-à-vis des altérations comportementales, de la pathologie tau et de la réponse neuro-inflammatoire dans le modèle THY-Tau22. Les résultats obtenus démontrent que la caféine et le blocage spécifique des récepteurs A2A exercent des effets bénéfiques dans ce modèle de Tauopathie, avec une prévention des altérations mnésiques, une réduction de l’hyperphosphorylation de Tau et des effets anti-inflammatoires. Ces modifications sont associées à des effets bénéfiques en terme neurochimique et synaptique. L’ensemble de ces résultats démontrent pour la première fois un effet bénéfique de la caféine et du blocage des récepteurs A2A dans un modèle murin de tauopathie et suggèrent qu’un ciblage thérapeutique de ces récepteurs puisse être d’intérêt dans la MA
Population ageing is a major risk factor for dementia, the most prevalent being Alzheimer disease (AD). AD is a neurodegenerative disorder characterized by a progressive cognitive decline, notably impacting memory functions. Its formal diagnosis is based on the post-mortem examination of AD patients’ brains and defined by the combination of two lesions: extracellular deposition of fibrillar amyloid peptide, resulting from the abnormal cleavage of transmembrane APP precursor, and neurofibrillary tangles, characterized by intraneuronal accumulation of hyper- and abnormal phosphorylated tau protein (Tau pathology). Besides these two lesions hallmarks, neuro-inflammatory processes, mainly defined by an increase of the number and the activity of microglial and astroglial cells, are considered as a third pathological component. Although the relationships between amyloid pathology and neuro-inflammatory processes had been the subject of intense investigations, few studies has been achieved with regards to tau pathology. As a first aim of this work, neuro-inflammatory processes associated with Tau pathology has been evaluated using a transgenic mouse model mimicking AD-like Tau pathology, THY-Tau22 strain.. These mice overexpress a mutated human tau protein under the control of a neuronal promoter and progressively hippocampal tau pathology associated to memory decline. Transcriptomic, biochemical and histological evaluations revealed a progressive increase several markers of both innate and adaptive immunity in the hippocampus of THY-Tau22 transgenic mice. We notably observed a progressive rise of microglial and astrogliale reactions, the overproduction of many chemokines (CCL3, CCL4, CCL5) in association with a parenchymatous infiltration of T cells, without major disruption of blood brain barrier (BBB). These results highlight a correlation between the establishments of memory alterations and hippocampal tau pathology on the one hand, and the occurrence of a neuro-inflammatory response on the other hand. AD is a multifactorial disorder whose occurrence depends on different genetic and environmental factors. Among the latter, epidemiological studies have shown that caffeine consumption significantly reduces the risk to develop AD. Caffeine is a psychoactive drug, whose effects are mainly ascribed to the blockade of A1 and A2A adenosinergic receptors, the latter beeing known to modulate neuro-inflammatory processes. The role of A2A receptors in AD is far from understood, and relationship with tau pathology currently unknown. The second part of my PhD aimed at evaluating effects of caffeine but also of a specific A2AR blockade, using genetic and pharmacological means, towards behavioural alterations, tau pathology and neuro-inflammatory processes in THY-Tau22 model. Results obtained demonstrate that caffeine and specific A2AR blockade lead to beneficial effects towards memory dysfunction, tau hyperphosphorylation and hippocampal neuro-inflammation. These improvements are associated with beneficial neurochemical and electrophysiological changes. Theses results demonstrate for the first time a beneficial effect of caffeine and A2A receptor blockade in a mouse model of tauopathy and support that therapeutic targeting of A2A receptors could be of interest in AD