Neurotoxicité et neuroprotection médiées par les récepteurs NMDA (organisation spacio-temporelle de la voie des MAP kinases)

Le projet de thèse, que j ai mené pendant ces trois années, est centré, sur l étude du rôle dichotomique du récepteur NMDA (RNMDA) et sur l activation de la voie des MAPK. En effet, de nombreuses pathologies du système nerveux central, ainsi que certains processus physiologiques dépendent du fonctionnement d une même catégorie de molécules. Il s agit des récepteurs au glutamate, plus particulièrement, les différents types de RNMDA. Ces récepteurs, qui occupent une place particulière parmi les récepteurs ionotropiques activés par le glutamate, sont capables de reconnaître des signaux diamétralement opposés et peuvent assurer une réponse adéquate. Cette bivalence est matérialisée dans les cellules neuronales par, i) un rôle physiologique, ayant comme conséquences, l élaboration et l allongement des neurites, la formation et le renforcement des synapses, la potentiation (LTP) ou la dépression (LTD) de la transmission synaptique; et, ii) dans ces mêmes cellules sous l activation d autres stimuli, par un rôle physiopathologique, avec comme point final, une excitotoxicité au glutamate, aboutissant au déclenchement d un programme de mort cellulaire. En dépit des solides connaissances acquises sur le rôle essentiel des RNMDA dans ces différents processus, les mécanismes sous-jacents de ces régulations différentielles restent inconnus. Il est crucial de déterminer comment le RNMDA est capable de discriminer entre des signaux toxiques et/ou physiologiques. Les travaux auxquels j'ai participé ont donné lieu à plusieurs publications (Ivanov et al., 2006;Krapivinsky et al., 2003;Krapivinsky et al., 2004) ayant toutes en commun la mise en évidence d'un couplage entre les RNMDA et les voies de signalisation de type Ras, Rap. Nous avons caractérisé de nouveaux complexes protéiniques faisant un couplage direct et très sélectif entre le RNMDA et les voies de signalisation, Ras et Rap, par l intermédiaire de RasGRF1 et de SynGAP. De plus, nos travaux suggèrent que l activation du RNMDA pourrait moduler l activité des différents types de MAPK kinases (mitogen activated protein kinases) telles que la MAPKp38 et la MAPKp42/44 (ERK, Extracellular signal regulated kinase). L'hypothèse de travail de ma thèse est que cette sélectivité se fait à plusieurs niveaux : une première discrimination en fonction de la localisation spatiale du RNMDA (synaptique versus extrasynaptique). Une deuxième en fonction de la composition en sous-unités du RNMDA et enfin une troisième dépendante des couplages du RNMDA avec les différentes voies de signalisation. Durant ces années de thèse, je me suis efforcé de comprendre le rôle du RNMDA dans la régulation de ces deux voies de signalisation, ERK (MAPKp42/44) et MAPKp38. Plus particulièrement, je voulais expliciter comment une activation physiologique ou physiopathologique du RNMDA modulait ces cascades de signalisation et quelles étaient les conséquences fonctionnelles de cette modulation. Ce travail m'a conduit : à développer seul ou en collaboration au sein de l INMED plusieurs outils qui ont eux-mêmes fait l objet d études approfondies et qui constituent une part importante de ma thèse (Ackman et al., 2009;Buerli et al., 2007). - à faire deux découvertes fondamentales : i) qu'il existe une régulation différentielle d ERK par les différents sous-type du RNMDA (Ivanov et al., 2006) et ii) l existence d un rôle différentiel pour les deux isoformes neuronales de la MAPKp38 (alpha et beta), qui réagissent différemment à l activation du RNMDA et qui sont responsables de différentes fonctions physiologiques et pathologiques (Pellegrino et al, en préparation).My thesis project, is centered on the dichotomous role of the NMDAR and on the activation of the MAPKs signaling pathways. Many deseases and physiologic processes of the central nervous system are under control of the same type of molecules. This molecule is the NMDAR. This ionotropic glutamate receptor can trigger different responses based upon different stimuli. This discrepancy in neuronal cells could lead i) to physiologic responses such as LTP, LTD, neurite outgrowth and synapse formation, ii) to physiopathologic respones and as a final consequence could trigger cell death. The mechanisms underlying these phenomenom are not well known. It becomes crucial to determine how the NMDAR can discriminate between these different situmuli. Previous publications (Ivanov et al., 2006;Krapivinsky et al., 2003;Krapivinsky et al., 2004) have all in common to highlight a specific coupling between NMDAR and the signaling cascades (Ras, Rap). Our work suggests that NMDAR could modulate ERK and p38 MAPK pathways. My hypothesis is that the selectivity occurs at different level, i) depending on the localization of the receptor, ii) depending on the composition of the receptor, iii) and finally depending on the signaling pathway linked to the receptor. During these three years, i tried to understand how these stimuli could modulate the NMDAR. This work leads me i) to develop some technical tools (Ackman et al., 2009;Buerli et al., 2007), ii) to make some important discoveries on the NMDAR functionning. That exists a differential ERK regulation depending on the location of the NMDAR (Ivanov et al., 2006). That specific isoforms of p38 have differential functions in neuronal cells (Pellegrino et al., in preparation).AIX-MARSEILLE2-BU Sci.Luminy (130552106) / SudocSudocFranceF