Le réseau neuronal de l’hippocampe joue un rôle central dans la mémoire en modifiant de façon durable l’efficacité de ses synapses. Dans les interneurones de la couche oriens/alveus (O/A), l’induction de la potentialisation à long terme (PLT) requiert les courants postsynaptiques excitateurs évoqués par les récepteurs métabotropes du glutamate de sous-type 1a (CPSEmGluR1a) et l’entrée subséquente de Ca2+ via des canaux de la famille des transient receptor potential (TRP). Le but de ce projet était d’identifier les canaux TRP responsables des CPSEmGluR1a et d’explorer les mécanismes moléculaires régulant leur ouverture. Nous avons déterminé par des enregistrements électrophysiologiques que les CPSEmGluR1a étaient spécifiques aux interneurones O/A et qu’ils étaient indépendants de la phospholipase C. Nous avons ensuite examiné l’expression des TRPC et leur interaction avec mGluR1a par les techniques de RT-PCR, d’immunofluorescence et de co-immunoprécipitation. Nos résultats montrent que TRPC1 et mGluR1a s’associent dans l’hippocampe et que ces deux protéines sont présentes dans les dendrites des interneurones O/A. En revanche, TRPC4 ne semble s’associer à mGluR1a qu’en système recombinant et leur colocalisation paraît limitée au corps cellulaire. Finalement, nous avons procédé à des enregistrements d’interneurones dans lesquels l’expression des TRPC a été sélectivement supprimée par la transfection d’ARN interférant et avons ainsi démontré que TRPC1, mais non TRPC4, est une sous-unité obligatoire du canal responsable des CPSEmGluR1a. Ces travaux ont permis de mieux comprendre les mécanismes moléculaires à la base de la transmission synaptique des interneurones O/A et de mettre en évidence un rôle potentiel de TRPC1 dans la PLT. / The hippocampal neuronal network plays a crucial role in memory by producing long lasting changes in the efficacy of its synapses. In interneurons of stratum oriens/alveus (O/A), long term potentiation (LTP) induction requires metabotropic glutamate receptor subtype 1a (mGluR1a)-evoked excitatory postsynaptic currents (EPSCs) and subsequent Ca2+ entry through transient receptor potential (TRP) channels. The objectives of this project were to identify the TRP channels that mediate mGluR1a-evoked EPSCs and to explore molecular mechanisms that underlie their activation. Electrophysiological recordings showed that mGluR1a-evoked EPSCs were specifically observed in O/A interneurons and they were phospholipase C-independent. We then examined TRPC expression and their interaction with mGluR1a by RT-PCR, immunofluorescence and co-immunoprecipitation techniques. Our results show that TRPC1 and mGluR1a associate in hippocampus and that both proteins have overlapping distributions in dendrites of O/A interneurons. In contrast, TRPC4 seems to associate with mGluR1a only in recombinant system and their co-localization appears to be limited to the cell body. Finally, we performed recordings of interneurons in which TRPC expression was selectively suppressed by small interfering RNAs and we found that TRPC1, but not TRPC4, is an obligatory subunit of the channel that mediate mGluR1a-evoked EPSCs. This work brought new insight on molecular mechanisms underlying synaptic transmission of O/A interneurons and uncovered a potential role for TRPC1 in LTP.

Le réseau neuronal de l’hippocampe joue un rôle central dans la mémoire en modifiant de façon durable l’efficacité de ses synapses. Dans les interneurones de la couche oriens/alveus (O/A), l’induction de la potentialisation à long terme (PLT) requiert les courants postsynaptiques excitateurs évoqués par les récepteurs métabotropes du glutamate de sous-type 1a (CPSEmGluR1a) et l’entrée subséquente de Ca2+ via des canaux de la famille des transient receptor potential (TRP). Le but de ce projet était d’identifier les canaux TRP responsables des CPSEmGluR1a et d’explorer les mécanismes moléculaires régulant leur ouverture. Nous avons déterminé par des enregistrements électrophysiologiques que les CPSEmGluR1a étaient spécifiques aux interneurones O/A et qu’ils étaient indépendants de la phospholipase C. Nous avons ensuite examiné l’expression des TRPC et leur interaction avec mGluR1a par les techniques de RT-PCR, d’immunofluorescence et de co-immunoprécipitation. Nos résultats montrent que TRPC1 et mGluR1a s’associent dans l’hippocampe et que ces deux protéines sont présentes dans les dendrites des interneurones O/A. En revanche, TRPC4 ne semble s’associer à mGluR1a qu’en système recombinant et leur colocalisation paraît limitée au corps cellulaire. Finalement, nous avons procédé à des enregistrements d’interneurones dans lesquels l’expression des TRPC a été sélectivement supprimée par la transfection d’ARN interférant et avons ainsi démontré que TRPC1, mais non TRPC4, est une sous-unité obligatoire du canal responsable des CPSEmGluR1a. Ces travaux ont permis de mieux comprendre les mécanismes moléculaires à la base de la transmission synaptique des interneurones O/A et de mettre en évidence un rôle potentiel de TRPC1 dans la PLT. / The hippocampal neuronal network plays a crucial role in memory by producing long lasting changes in the efficacy of its synapses. In interneurons of stratum oriens/alveus (O/A), long term potentiation (LTP) induction requires metabotropic glutamate receptor subtype 1a (mGluR1a)-evoked excitatory postsynaptic currents (EPSCs) and subsequent Ca2+ entry through transient receptor potential (TRP) channels. The objectives of this project were to identify the TRP channels that mediate mGluR1a-evoked EPSCs and to explore molecular mechanisms that underlie their activation. Electrophysiological recordings showed that mGluR1a-evoked EPSCs were specifically observed in O/A interneurons and they were phospholipase C-independent. We then examined TRPC expression and their interaction with mGluR1a by RT-PCR, immunofluorescence and co-immunoprecipitation techniques. Our results show that TRPC1 and mGluR1a associate in hippocampus and that both proteins have overlapping distributions in dendrites of O/A interneurons. In contrast, TRPC4 seems to associate with mGluR1a only in recombinant system and their co-localization appears to be limited to the cell body. Finally, we performed recordings of interneurons in which TRPC expression was selectively suppressed by small interfering RNAs and we found that TRPC1, but not TRPC4, is an obligatory subunit of the channel that mediate mGluR1a-evoked EPSCs. This work brought new insight on molecular mechanisms underlying synaptic transmission of O/A interneurons and uncovered a potential role for TRPC1 in LTP.

Parkinsons sjukdom är en av de vanligaste progressiva neurodegenerativa sjukdomer som drabbar upp till tio miljoner människor i världen. Sjukdomen orsakas av död av de nervceller som producerar signalämnet dopamin. För att kompensera bristen på dopamin, får patienter läkemedlet levodopa som är en precursor för dopamin. Men tyvärr leder denna behandling till ett ännu svårare tillstånd – levodopa-inducerad dyskinesi (LID). Dyskinesier innebär onormala ofrivilliga rörelser. För att förstå mekanismer som orsakar LID har djurmodeller utvecklats som simulerar Parkinsons sjukdom. Många studier har påpekat att LID uppstår på grund av ökad fosforylering av extracellulära signalreglerade kinaser 1 och 2 (ERK1/2). Det är viktigt att förstå hur ERK1/2 aktiveras vid Parkinsons sjukdom via dopaminreceptorer på cellmembranet hos nervceller i striatum för att utveckla någon rimlig behandling av LID eller för att förhindra det tillståndet. Syftet med denna studie var att undersöka signalvägar som induceras av dopamin D1-receptorn i vävnadsprov från regionen striatum i hjärnan från lesionerade råttor. Nivån av fosforylation ERK1/2 mättes med hjälp av Western blot. Genom att blockera målmolekyler kunde olika signalvägar blockeras, och resultaten tyder på att det finns tydliga förändringar i dopamin D1-receptor inducerade signalvägar. Aktivering av dopamin D1 receptor inducerade fosforylering av ERK1/2, dopamin D1-receptor inducerad fosforylering av ERK1/2 visade sig att vara beroende av calcium signalering, och det var möjligt att reglera fosforylering av ERK1/2 via signalväg som är inducerad av Grupp 1 metabotropiska glutamatreceptorer. Projektet är inte slutfört och fler målmolekyler behöver testas för att dra definitiva slutsatser om hur signalvägarna interagerar med varandra och hur man på ett effektivt sätt kan reglera dessa. Under arbetets gång hade Western blot-tekniken förbättrats och optimiserats. / Parkinson's disease is one of the most common neurodegenerative diseases affecting up to ten million people worldwide. The disease is caused by the death of neurons that produce the neurotransmitter dopamine. To compensate the lack of dopamine, patients are treated with levodopa, a precursor of dopamine. Levodopa invariably causes a troublesome complication in the form of unwanted involuntary movements known as “levodopa-induced dyskinesia”. Many studies have pointed out that levodopa-induced dyskinesia occurs due to increased phosphorylation of extracellular signal regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2). It is important to understand how ERK1/2 is activated in Parkinson's disease by dopamine receptors in order to develop a reasonable treatment for LID or to prevent this condition in levodopa-treatment of Parkinsonian patients. The aim of this study was to investigate the pathways induced by the dopamine D1 receptor in striatal “slices” from parkinsonian rats. The level of phosphorylation of ERK1/2 (pERK 1/2) was measured by Western blot. Along the pathways leading to the activation of pERK 1/2 different target molecules were blocked. The clear alterations in the dopamine D1 induced signaling pathways were observed. Activation of the dopamine D1 receptor induced phosphorylation of ERK1/2, the dopamine D1 receptor-mediated increase of pERK was shown to be dependent on calcium signaling, and the DA D1 receptor-induced phosphorylation of ERK1/2 was possible to modulate via Group 1 metabotropic glutamate receptor pathway. The project is to be continued in the future and more target molecules should be tested in order to draw definite conclusions about how these signaling pathways interact with each other and how to regulate them effectively. During the project, Western blot technique was improved and optimized for the future experiments of the present study.