Littérature scientifique sur le sujet « Glycine (acide aminé) – Récepteurs »

Les récepteurs de la glycine (RGly) et les récepteurs GABA A (RGABA A)sont co-localisés sur la membrane des neurones dans de nombreux systèmes. D'autre part, le GABA et la glycine peuvent être co-libérés par les mêmes vésicules présynaptiques. Par une approche en immunohistochimie quantitative, nous avons analysé la distribution et l'organisation des RGABA A et des RGly sur les motoneurones abducens. Par une approche en électrophysiologie in vitro, nous avons déterminé le rôle de l'inhibition mixte GABA-glycine sur le fonctionnement des motoneurones abducens. Chez le rat adulte, les Rgly et les RGABA A sont présents en proportion variable sur les motoneurones abducens. La proportion de RGly est supérieure à celle des RGABA A. La moitié des RGABA A sont colocalisés avec des RGly. La majorité des RGly détectés ne sont pas localisés au niveau de synapses inhibitrices immunoréactives pour le VIAAT. Inversement, la majorité des RGABA A sont localisés en face de ce type de terminaisons. Chez le jeune rat (P3-P13), le GABA et la glycine sont co-libérés à partir de ~30% des vésicules présynaptiques inhibitrices, notamment dans la voie vestibulo-oculaire, et cette co-libération persiste au moins jusqu'à P13. .<br>It is well established that GABAergic, glycinergic or dual GABA-glycine inhibition occurs in many areas. Particularly, co-localisation and co-release of GABA and glycine from the same presynaptic vesicles has been demonstrated. Moreover, glycine and GABA A receptors (GlyR and GABA A R respectively) are co-located on the membrane of many neuronal cell types. In the present study, we analysed through an immunohistochemical quantitative method, the distribution and organisation of both GABA A R and GlyR on the membrane of abducens motoneurones. Using an in vitro electrophysiological approach, we also determined the role of dual GABA-glycine inhibition on the motoneurone function. In adult rats, GABA A R and GlyR were found in various proportions on abducens motoneurones. GlyR were more numerous than GABA A R. Half the GABA A R were co-localised with GlyR. Most of detected GlyR were not facing VIAAT-immunoreactive terminals. Conversely, the majority of GABA A R were localised in front of such terminals

L'allodynie mécanique dynamique, qui se définit comme une douleur provoquée par une stimulation mécanique légère et en mouvement, est un symptôme difficile à traiter, présent en particulier dans les douleurs neuropathiques. Dan ce travail, les mécanismes segmentaires de l'allodynie mécanique dynamique trigéminale ont été explorés à travers l'étude du rôle des récepteurs inhibiteurs de la glycine. Nos résultats mettent en évidence que lors de la perte de l'inhibition glycinergique segmentaire secondaire à l'injection intracisternale de strychnine, les fibres du tact deviennent capables d'activer les neurones nociceptifs spécifiques des couches superficielles des cornes dorsales, et ceci via la mise en jeu d'un réseau neuronal local excitateur, qui dépend de l'activation des récepteurs du glutamate de type NMDA. De plus, l'inhibition pharmacologique sélective de la PKCv prévient le développement de l'allodynie après strychnine. Ceci suggère une nouvelle possibilité thérapeutique. La caractérisation du modèle a montré que la strychnine appliquée à l'étage segmentaire provoquait une allodynie mécanique dynamique sélective et résistante à la morphine et que l'activation des neurones nociceptifs des couches superficielles qui en résulte ne passe pas par la mise en jeu des récepteurs NK1. Enfin, une importante activation astrocytaire favorise l'hyperexcitabilité des neurones des cornes dorsales en libérant un gliotransmetteur, la D-sérine, qui est un co-agoniste des récepteurs NMDA. L'ensemble de ces données éclairent d'un jour nouveau la physiopathologie de l'allodynie mécanique dynamique et suggèrent une possibilité inédite de la traiter<br>The mechanisms by which simply brushing the skin can evoke pain in pathological conditions still remain unknown. Here, we investigated the mechanisms by which removal of segmental glycine inhibition results in dynamic mechanical allodynia, using behavioral, anatomical and in vivo electrophysiological and pharmacological approaches. We provided a possible mechanism for dynamic mechanical allodynia by showing that a simple switch in trigeminal glycine synaptic inhibition can turn touch into pain by unmasking innocuous input to dorsal horn nociceptive specific neurons through a local excitatory, NMDA-dependent neural circuit involving neurons expressing the gamma isoform of protein kinase C (PKCγ). The process was prevented by pharmacological inhibition of PKCγ, which thus might provide a new treatment of allodynia. We further showed that glycine disinhibition with strychnine selectively induced a morphine resistant, dynamic, but not static, mechanical allodynia which, although relying on the recruitment of superficial lamina nociceptive-specific neurons, did not operate through substance P-receptor activation. We finally found that D-serine, a gliotransmitter that is a co-agonist of NMDA glutamate receptor play a pivotal role in the mechanisms of dynamic mechanical allodynia. In summary, our findings provide a new basic understanding of dynamic mechanical allodynia. They also suggest a new opportunity for a more successful management of this disabling pain symptom

Au niveau de la synapse, la liaison des neurotransmetteurs aux récepteurs membranaires induit l’ouverture de canaux ioniques. Le Récepteur de la Glycine (RGly) est un récepteur ionotrope impliqué dans des troubles neuronaux tels que l’addiction, la douleur chronique, ou l’hyperekplexie ; pour cette raison il est important de développer des nouveaux traitements ciblant ce récepteur. Nous avons utilisé des simulations de Dynamiques Moléculaire (DM) et d’électrophysiologie numérique afin d’évaluer la fonction des structures du RGly disponibles et montré qu’aucune d’entre elles ne satisfait les propriétés fonctionnelles de l’état ouvert. Grâce aux simulations de DM, nous avons caractérisé une nouvelle conformation du RGly, qui est compatible avec cet état. Nous avons souligné le rôle majeur des portails latéraux pour la perméation des ions. Nous avons proposé un protocole, nommé pharmacologie dépendante de l’état, pour identifier des molécules modulatrices de protéines allostériques<br>Signals within neurons are mostly transmitted through chemical synapses. Signal transduction arises from the binding of neurotransmitters to membrane receptors in order to open ion channels. The Glycine Receptor (GlyR) is an ionotropic receptor which is involved in several neurological disorders such as addiction, chronic pain, or hyperekplexia. Because of its implication in human diseases, it is interesting to design novel drugs targeting this receptor. We used Molecular Dynamics (MD) simulations and computational electrophysiology to probe the function of available GlyR structures. We showed that none of the experimental structures display the physiological behavior of the conductive state. Using MD simulations, we captured a novel conformation of the GlyR compatible with a conductive state and demonstrated the importance of lateral portals for ionic permeation. Lastly, we proposed an original protocol, named state-based pharmacology, to discover modulators of allosteric proteins

Des variants pathogènes du gène GLRA2 codant pour la sous-unité α2 du récepteur glycinergique ont été récemment impliqués dans le trouble du spectre autistique (TSA) et la déficience intellectuelle. Notre groupe a précédemment montré que les souris mâles déficientes en Glra2 (Glra2–/Y) présentent un déficit de mémoire lors du test de reconnaissance d’objets (TRO) et une altération de la plasticité synaptique du cortex préfrontal (CPF), une région fortement impliquée dans le TSA. Par ailleurs, des études développementales des souris Glra2–/Y ont décrit un défaut de migration des interneurones et une perte de neurones de projection corticaux associée à une microcéphalie. Dans ce projet, nous avons recherché les altérations cellulaires et fonctionnelles qui sous-tendent les défauts comportementaux et synaptiques des souris Glra2–/Y, en se focalisant sur le CPF. Contrairement à ce qui a été rapporté précédemment, les souris Glra2–/Y ne sont pas microcéphales et ne présentent ni perte globale de neurones excitateurs ou inhibiteurs, ni perte de sous-populations d’interneurones à parvalbumine, calrétinine ou cholécystokinine dans le CPF ou le cortex somatosensoriel. Cependant, le nombre d'interneurones corticaux à somatostatine est augmenté chez les souris Glra2–/Y. Ces résultats démontrent un rôle plus subtil de Glra2 dans le développement du cortex que ce qui avait été suggéré auparavant, cohérent avec le phénotype des patients mâles porteurs de mutations dans GLRA2. Au moyen d’approches anatomiques et électrophysiologiques, nous avons également mis en évidence chez les souris Glra2–/Y des altérations caractéristiques des troubles neurodéveloppementaux, retrouvées dans d'autres modèles murins du TSA. Dans le CPF, ces souris mutantes présentent une diminution du nombre de synapses inhibitrices, une augmentation de la densité des épines et de la complexité dendritique des neurones pyramidaux, et une augmentation de l’activité synaptique excitatrice des neurones pyramidaux, sans effet sur la transmission synaptique inhibitrice. L'ensemble de ces résultats révèle l’existence d’un déséquilibre de la balance excitation/inhibition dans le cortex des souris Glra2–/Y. Afin d'identifier les régions cérébrales impliquées dans le déficit cognitif des souris Glra2–/Y, nous avons quantifié les neurones exprimant c-Fos, un marqueur d’activation neurale, après le TRO. Nous avons mis en évidence une hypoactivation sélective du CPF infralimbique rostral chez les souris Glra2–/Y après cette tache. Par colocalisation de c-Fos avec des marqueurs neuronaux, nous avons montré que cette hypoactivation était due à un déficit d’activation des neurones glutamatergiques. Pour évaluer plus finement l'activité neuronale dans le CPF des souris Glra2–/Y lors de l'apprentissage, nous avons mesuré l’activité des neurones glutamatergiques du cortex infralimbique par photométrie de fibre à l’aide d’un senseur calcique, pendant le TRO. Chez les souris sauvages, l'exposition répétée à des objets pendant la phase d'entraînement induit une réduction progressive de l'activité calcique, alors que cette atténuation est absente chez les souris Glra2–/Y, renforçant l’implication d’une altération de l'activité des neurones excitateurs dans le déficit cognitif de ces souris. En outre, malgré l'absence de déficits sociaux apparents, la réponse calcique des neurones glutamatergiques à la nouveauté sociale est atténuée chez les souris Glra2–/Y. Dans leur ensemble, ces résultats montrent que des altérations subtiles des circuits préfrontaux chez les souris Glra2–/Y engendrent une altération de la balance excitation/inhibition et un dysfonctionnement des neurones glutamatergiques dans le CPF lors du TRO, entraînant un déficit de mémoire. Ils suggèrent que la sous-unité α2 est cruciale pour le développement normal du CPF, et que des défauts des circuits préfrontaux pourraient sous-tendre le dysfonctionnement neurocognitif observé chez les patients présentant une perte de GLRA2<br>Pathogenic variants in the GLRA2 gene, which encodes the glycine receptor α2 subunit, have been recently implicated as a novel cause of autism spectrum disorder (ASD) and intellectual disability. Our group previously showed that Glra2-deficient male (Glra2 /Y) mice display impaired learning and memory in the novel object recognition (NOR) task and altered synaptic plasticity in the prefrontal cortex (PFC), a region consistently implicated in ASD. In addition, developmental studies in mice expressing the same Glra2 mutation reported deficits in interneuron migration and loss of cortical projection neurons associated with microcephaly. In this project, we investigated the cellular and functional alterations underlying the behavioural and synaptic defects of Glra2 /Y mice, focusing on the PFC. In contrast with previous reports, Glra2 /Y mice were not microcephalic and neuronal quantification showed no loss of either glutamatergic neurons or interneurons, including parvalbumin, calretinin and cholecystokinin interneuron subpopulations in the PFC or the somatosensory cortex. However, the number of cortical somatostatin interneurons was increased in these regions in mutant mice. These findings imply that Glra2 plays a more subtle role in neocortical development and assembly than previously suggested and are consistent with the phenotype of male patients with pathogenic GLRA2 variants, who are not microcephalic and have normal brain imaging. We also show that Glra2 /Y mice exhibit many of the hallmarks of neurodevelopmental brain dysfunction observed in other rodent models of ASD. In the adult PFC, Glra2 /Y mice show a decreased number of inhibitory synapses and increased spine density and dendritic complexity of pyramidal neurons, whilst young mice (P14-P21) have increased excitatory synaptic inputs to prefrontal pyramidal neurons, with no effect on inhibitory synaptic transmission. Taken together, these findings point to excitatory hyperconnectivity in the PFC of Glra2 /Y mice, and suggest an imbalance of excitatory and inhibitory neurotransmission in these mutant mice. To identify which brain regions are associated with the recognition memory deficit observed in Glra2 /Y mice, we quantified c-Fos expression as a marker of neuronal activation following NOR. We found that the rostral infralimbic PFC was hypoactivated in Glra2 /Y mice following this task, whilst other brain regions quantified showed similar levels of c-Fos expression compared to wild-type mice. c-Fos colocalization with neuronal markers revealed that the hypoactivation of the PFC was driven by impaired activation of glutamatergic neurons following the task. To further assess neuronal activity in the PFC in Glra2 /Y mice during cognition, we recorded calcium transients from infralimbic glutamatergic neurons using in vivo fiber photometry during NOR, and compared them with the calcium response induced by social interaction with a novel mouse. In wild-type animals, repeated exposure to objects during the training phase of the NOR task caused a progressive reduction in calcium-dependent neuronal activity during exploration. This attenuation of the calcium signals was absent from Glra2 /Y mice, further implicating an impairment of prefrontal glutamatergic activity in the NOR deficit observed in this model. In addition, despite a lack of apparent social deficits, Glra2 /Y mice exhibited an attenuated glutamatergic calcium response to novel social stimuli in the PFC. Overall, these findings show that subtle alterations in prefrontal circuit organization and physiology in Glra2 /Y mice result in altered inhibitory/excitatory balance and an aberrant response of prefrontal glutamatergic neurons during recognition memory leading to impaired task performance. These results suggest that the glycine receptor α2 subunit is crucial for normal PFC development, and that defects in prefrontal circuits may underlie the neurocognitive dysfunction observed in patients lacking GLRA2

Pour maintenir la signalisation inhibitrice, les terminaisons présynaptiques doivent être alimentées en GABA pour remplir les vésicules recyclées. Cet apport en GABA est assuré par des transporteurs de GABA/glutamate/glutamine, mais leur contribution relative et leur couplage avec le remplissage vésiculaire sont inconnus. J'ai étudié l'efficacité de ces trois transporteurs neuronaux pour l'homéostasie du GABA en enregistrant les courants synaptiques inhibiteurs (CPSIs) dans des paires de neurones hippocampiques. Dans ces conditions, j'ai observé un effondrement de la transmission qui reflète la décroissance des stocks intracellulaires de GABA. Une capture de GABA, glutamate ou glutamine suffit à restaurer l'amplitude des CPSIs à basse fréquence de stimulation, indiquant une équivalence des trois voies dans la condition statique de remplissage. En revanche, seule la capture de GABA peut maintenir un remplissage dynamique (pendant leur recyclage) des vésicules. Par ailleurs, mes résultats indiquent que la capture de glutamine est fortement potentialisée par la stimulation du neurone présynaptique, en accord avec un rôle essentiel des transporteurs de glutamine pour l'approvisionnement dynamique en GABA. Dans un deuxième projet, j'ai examiné la spécificité de VIAAT en exprimant GlyT2, le transporteur neuronal de la glycine, dans les neurones GABAergiques "pures". L'amplitude des IPSCs glycinergiques augmente après l'effondrement de la transmission GABAergique, suggérant que ce phénotype inhibiteur "pur" est spécifié. Ces résultats démontrent que les transporteurs jouent un rôle central dans la dynamique du remplissage vésiculaire en acides aminés inhibiteurs.

La synapse est une structure macromoléculaire dont les composants sont renouvelés en permanence alors que l’assemblage est quasi-stable. A l’échelle mésoscopique, les récepteurs aux neurotransmetteurs (RN) sont accumulés dans le compartiment post-synaptique (PSD). Cette accumulation résulte de la diffusion latérale des RNs dans la membrane neuronale et de leurs immobilisations transitoires dans la PSD. Les protéines d’échafaudage (PE) localisées sous la membrane post-synaptique constituent des sites de capture en interagissant avec les RNs. Mon travail de thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration avec des chimistes et des physiciens afin de comprendre les paramètres impliqués dans le processus de diffusion-capture. Nous nous sommes intéressés au cas de la capture du récepteur de la glycine (RGly) par les agrégats de PEs des synapses inhibitrices, les géphyrines. Nous avons étudié l’impact de la liaison RGly-géphyrine sur le processus de diffusion-capture sous deux aspects. Le premier est lié à la nature bimodale de liaison du RGly. Le second aborde l’impact des phosphorylations de la boucle M3-M4 de la sous-unité β du RGly sur la liaison avec la géphyrine.Mon travail de thèse montre qu’il est maintenant possible, en utilisant des approches de microscopie super-résolutive, de quantifier les aspects thermodynamiques des interactions moléculaires dans les cellules vivantes<br>The synapse is a macromolecular structure whose components are constantly renewed while the assembly remains quasi-stable. At the mesoscopic level, neurotransmitter receptors (RNs) accumulate in the post-synaptic compartment (PSD). This accumulation is the result of the lateral diffusion of RNs in the neuronal membrane and transient immobilization within the PSD. This mechanism, called diffusion-trapping has been highlighted by single-molecule-tracking techniques. Scaffold proteins (PE) are localized under the post-synaptic membrane. These proteins form trapping-sites by interacting with RNs. Through an interdisciplinary approach in collaboration with chemists and physicists, the aim of my doctoral research was to understand the parameters that are involved in diffusion-trapping mechanisms. We especially focused on glycine receptor (RGly) trapping by PE clusters at inhibitory synapses, namely the scaffold protein gephyrin. The gephyrin- interaction motif of the GlyR is located within the cytoplasmic domain of the β-subunit of the receptor, the so-called β-loop. Two aspects of the impact of RGly-gephyrin binding on diffusion-trapping were studied. The first was to identify the source of the RGly-gephyrin bimodal binding. The second one addressed the regulation of gephyrin binding by phosphorylation of the GlyR βLoop.My research thus shows that it is now possible to quantify thermodynamic aspects of molecular interactions in living cells using high-density single-molecule-tracking