Dopamine et signalisation non-canonique

Striatal medium-sized spiny neurons (MSNs) integrate dopamine signals mainly through the cAMP signaling pathway. Dopamine D1 or D2 receptors trigger an increase or a decrease in cAMP levels, respectively. My thesis focuses on how phosphodiesterases (PDEs), which degrade cAMP, are involved in the integration of dopamine signals in the striatum. I used genetically-encoded FRET biosensors to monitor cAMP level in real time in individual living neurons in striatal brain slice preparations. I used selective inhibitors to determine the function of each PDE. PDE1B, which is activated by calcium-calmodulin, appears as a detector of the coincidence of dopamine and glutamate signals, which is critical in the regulation of synaptic plasticity involved in reward-based learning. PDE10A shows the most prominent activity, efficiently degrading both high and low cAMP levels. PDE10A activity is required to allow for PKA de-activation, and therefore needed to transduce a dopamine signal through D2 receptors into a decrease in PKA-dependent phosphorylation. PDE2A and PDE4 appeared to degrade only high levels of cAMP, preventing large increases in cAMP. PDE2A, which activity can be increased by cGMP, also appears as a detector of dopamine and NO coincidence. Understanding PDE functions can highlight their potential as therapeutic targets in CNS pathologies. As an example, we showed an increased PDE2A function in the hippocampus of a mouse model of Fragile X syndrome. Besides the cAMP/PKA pathway, dopamine D2 receptors is reported to activate non-canonical pathways. Attempts to use biosensors for Akt and ERK pathways did not provide conclusive data.Les neurones épineux striataux de taille moyenne (MSN) intègrent les signaux médiés par la dopamine principalement par la voie de signalisation de l'AMPc. Les récepteurs dopaminergiques D1 ou D2 déclenchent respectivement une augmentation ou une diminution du taux d'AMPc. Ma thèse porte sur la manière dont les phosphodiestérases (PDE), qui dégradent l'AMPc, sont impliquées dans l'intégration des signaux de dopamine dans le striatum. J'ai utilisé des biosenseurs FRET génétiquement codés pour surveiller le niveau d'AMPc en temps réel dans des neurones individuels vivants dans des préparations de tranches de cerveau striatal. J'ai utilisé des inhibiteurs sélectifs pour déterminer la fonction de chaque PDE. La PDE1B, qui est activée par la calcium-calmoduline, apparaît comme un détecteur de la coïncidence des signaux de dopamine et de glutamate, ce qui est essentiel dans la régulation de la plasticité synaptique impliquée dans l’apprentissage par récompense. La PDE10A montre l'activité la plus importante, dégradant efficacement les taux d'AMPc élevés et faibles. L'activité PDE10A est nécessaire pour permettre la désactivation de la PKA, et donc nécessaire pour transduire un signal de dopamine à travers les récepteurs D2 en une diminution de la phosphorylation dépendante de la PKA. PDE2A et PDE4 ont semblé ne dégrader que des niveaux élevés d’AMPc, empêchant de fortes augmentations d’AMPc. La PDE2A, dont l’activité peut être augmentée par le GMPc, apparaît également comme un détecteur de coïncidence dopamine et NO. Comprendre les fonctions des PDE peut mettre en évidence leur potentiel en tant que cibles thérapeutiques dans les pathologies du SNC. A titre d'exemple, nous avons montré une fonction accrue de PDE2A dans un modèle de souris du syndrome du X fragile. En plus de la voie AMPc/PKA, les récepteurs de la dopamine D2 pourraient également activer des voies non canoniques. Les tentatives d'utilisation de biosenseurs pour les voies Akt et ERK n'ont pas fourni de données concluantes