Dans le système nerveux central, les monoamines modulent de nombreuses fonctions essentielles comme la locomotion, la motivation, la cognition, l’humeur et le sommeil. Le niveau extracellulaire de ces neurotransmetteurs est régulé par des transporteurs à haute affinité,cependant d’autres transporteurs, à faible affinité, peuvent contribuer à la recapture des monoamines, comme les transporteurs de cations organiques (OCT) et le transporteur plasmique des monoamines (PMAT). Récemment, l’implication des OCT dans différentes fonctions centrales, notamment le contrôle de l’humeur, la réponse au stress et aux antidépresseurs a été mise en évidence. Le rôle de PMAT dans le cerveau reste quant à lui encore peu caractérisé. Il transporte in vitro les monoamines, avec une préférence pour la dopamine et la sérotonine, avec des affinités submillimolaires. Ce transporteur est exprimé dans de nombreuses régions du cerveau humain et murin et dans différents types neuronaux. Par hybridation in situ fluorescente nous avons déterminé sa distribution cellulaire précise, dans des régions à fort niveau d’expression comme le complexe du cerveau antérieur basal (BFC) et des régions appartenant aux ganglions de la base comme le globus pallidus et la substance noire réticulée (SNr). Nous avons montré qu’il est fortement exprimé dans les neurones GABAergiques exprimant la parvalbumine, dans tous les interneurones cholinergiques dustriatum ainsi qu’une petite fraction des neurones cholinergiques du BFC. Il est également retrouvé dans certains noyaux monoaminergiques comme le locus coeruleus et les noyaux duraphé mais est absent des noyaux dopaminergiques, la substance noire compacte et l’aire tegmentale ventrale.Afin d’étudier sa fonction, nous avons exploité le système Cre-lox, approche couramment utilisée en biologie, en injectant un virus adéno-associé exprimant la recombinase Cre (AAVCre)dans la substance noire (SN) de souris comportant des allèles de PMAT floxés. Cette étude ne nous a pas permis de conclure quant à la fonction de PMAT dans la SN, mais nous a conduit à mettre en évidence une toxicité majeure de cet outil. Nous avons montré que l’injection d’AAV-Cre dans la SN entraine une perturbation anatomique et fonctionnelle des systèmes dopaminergiques et de la SNr, noyau de sortie des ganglions de la base, induisant des altérations comportementales importantes, avec une hyperlocomotion basale robuste et une insensibilité à la cocaïne, potentiellement par une action génotoxique.Nous avons également généré des souris invalidées constitutivement pour PMAT (PMAT-/-). Les tests comportementaux que nous avons commencés récemment nous ont révélé des altérations comportementales significatives chez ces souris de l’activité locomotrice dans un nouvel environnement ainsi que du niveau d’anxiété. Ces altérations pourraient résulter d'une perturbation des voies aminergiques en l’absence de PMAT. Nous poursuivrons cette étude par l'exploration d'autres aspects comportementaux ainsi que par l’évaluation des modifications neurochimiques engendrées par l'invalidation. Ces approches devraient fournir des pistes afin d’identifier les conséquences de l'absence de PMAT sur la signalisation aminergique, que l'on pourra explorer plus précisément par la suite sur le plan fonctionnel / High-affinity reuptake transporters exert a crucial role in the control of synaptic transmissionby ensuring the recycling of the released transmitters into the presynaptic terminals. Other typesof transporters such as Organic Cation Transporters (OCTs) and the Plasma MembranemonoAmine Transporter (PMAT), have been shown to transport, with low-affinity but highcapacity, aminergic neurotransmitters. While the role of OCTs in central nervous system hasbeen partially unraveled, the function of PMAT remains poorly characterized. In vitro, PMATtransports preferentially dopamine and serotonin and its expression is widespread in the brain,encompassing monoamine nuclei but also projection regions. In this study, we determined theprecise neuronal specificity of PMAT in several highly-expressing regions. We show that it isfound mostly in PV+ GABAergic neurons of basal forebrain and basal ganglia, in allcholinergic interneurons of the striatum and in some cholinergic neurons of basal forebraincomplex. These systems, highly regulated by monoamines, are important for locomotion,motivation, learning and wakefulness. Our result show that PMAT is located at a strategicposition to control the aminergic modulation of these integrated functions.To investigate the implication of PMAT in these regions, we used the Cre-lox technology, avalued and widely used approach for the study of gene function in vivo, injecting an adenoassociatedvirus expressing Cre recombinase in substantia nigra (SN) of mice in which PMATgene was floxed. In this study, we could not assess PMAT function in this SN but found thatAAV-CRE expression in this region produces major toxic effects. We showed that AAV-Creinjection in this region engenders a massive decrease of neuronal populations in both parscompacta and reticulata, leading to DA depletion in the nigrostriatal pathway. This wasassociated with a drastic behavioral phenotype with increased basal locomotor activity and lossof locomotor response to cocaine. Several hallmarks of Cre toxicity were found in SN of AAVCreinjected mice, including an increase of the DNA break markers. These observationsunderscore the need for careful control of Cre toxicity in the brain and reassessment of previous studies.To study the role of PMAT, we also generated PMAT knock out mice (PMAT-/-). Behavioralstudies that we just started have revealed significant impairments of locomotor activity in a newenvironment and anxiety level, supporting a possible disruption of monoaminergic systems inthese mice. On-going studies aim to explore other behaviors and search for eventualneurochemical changes provoked by PMAT invalidation. These experiments should providesome cues to understand which monoamines and circuits may be affected, that can beinvestigated functionnally and more specifically in a second step
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2017USPCC247 |
| Date | 23 November 2017 |
| Creators | Rezai Amin, Sara |
| Contributors | Sorbonne Paris Cité, Gautron, Sophie |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text, Image |
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