Pharmacochimie, transmission synaptique & neuroprotection

Notre équipe est née de la volonté des deux chefs de groupe de réunir un pôle d’électrophysiologistes de taille suffisante et d’expertise reconnue pour analyser, en profondeur, les propriétés de différentes biomolécules sur l’excitabilité cellulaire à l’échelle de l’animal, de l’organe, de la cellule et de la molécule.

Créée en 2015 par la fusion de deux groupes complémentaires, la nouvelle équipe, dirigée par Michel Vignes (PU-UM) et Pierre Charnet (DR1 CNRS), est désormais hébergée au Pôle Balard, Route de Mende, et gère un ensemble de thématiques de recherche et d’expertises électrophysiologiques complémentaires. Elle est composée de six scientifiques permanents de haut niveau : Valérie Rolland (PU-UM), Jean-Baptiste Thibaud (DR2 CNRS), Thierry Cens (CRN INSERM), Matthieu Rousset (CR1 INSERM), Janique Guiramand (CR1 CNRS 25%), trois maîtres de conférences ; Marie Céleste de Jesus Ferreira (MCU UM) ; Julien Roussel (MCU UM) ; Claudine Ménard (MCU UM), une technicienne : Catherine COHEN SOLAL (ITRF UM).

Nos Thématiques

Canaux ioniques et insecticides

La diminution des pollinisateurs est en partie due aux intrants chimiques présents dans l’environnement. L’analyse de l’eau, des récoltes, de la cire ou du miel d’abeille montre la présence de plusieurs pesticides: herbicides, fongicides, insecticides antiparasitaires. Leurs effets délétères sur les insectes bénéfiques sont évalués par des tests de mortalité (DL50), mais leurs impacts sur la physiologie des insectes à des doses faibles restent peu connus. Même pour les insecticides neurotoxiques les plus utilisés, seuls les effets sur leurs cibles moléculaires présumées (par ex. NaV pour les pyréthroides) sont évalués. Notre projet est la première initiative proposant l’analyse in vitro d’une série de pesticides trouvés couramment dans l’environnement sur TOUS les canaux ioniques exprimés chez l’abeille. Leur clonage et leur analyse fonctionnelle fourniront un outil unique pour mieux comprendre la toxicité de ces molécules, et dresser une image complète de la sensibilité synaptique des abeilles aux intrants. Ce projet comporte plusieurs volets :

a. Caractérisation fonctionnelle et structurale des canaux ioniques et des récepteurs chez l’abeille Apis melifera
b. Effet toxiques des insecticides : études in vivo et in vitro chez l’abeille et le mammifère
c. Transcriptomique cellulaire chez l’abeille : identification des canaux et récepteurs ioniques impliqués dans l’excitabilité dans différents type cellulaires clé : muscle squelettique, muscle cardiaque, neurones antennaires et du lobe antennaire, cellules de Kenyon…
d. Identification des sites de liaison de ces molécules dans les canaux sensibles en collaboration avec A. Chavanieu (IBMM).
e. Recherche de toxines tissu et/ou espèce spécifiques de ces conductances pour aider à analyser leur rôle in vivo, et, éventuellement fournir des pistes pour la lutte contre les ravageurs. En collaboration avec S. Dutertre (IBMM).

Canaux calciques et régulation transcriptionnelle

Certains des gènes codant les sous unités Cava des canaux calciques dépendant du voltage sont bi-cistroniques, et produisent à la fois une protéine formant un canal transmembranaire sélectif aux ions Ca²⁺, et une protéine, correspondant à la partie C-terminale cytoplasmique du canal, qu’on appelle a1CT. Pour deux des dix gènes codant des sous unités Cava (Cava1.2 et Cava2.1), il a été montré que la protéine a1CT (a1CCT et a1ACT, respectivement) est adressée au noyau dans plusieurs types de neurones du système nerveux central, où elle est capable de moduler l’expression de certains gènes impliqués dans le neurodéveloppement. Sa fixation directe sur les régions promotrices fait de a1CT un inattendu facteur de transcription. L’épissage alternatif conduit à l’expression de différentes isoformes de a1ACT, mais on ne sait pas si l’activité transcriptionnelle de ces différent variants d’épissage est similaire ou non. Par ailleurs, il existe des sites d’interactions entre a1ACT ou a1CCT et d’autres protéines, comme par exemple les sous unités auxiliaires des canaux calciques Cavb. Mais là encore, on ne sait pas comment ces interactions influencent l’activité transcriptionnelle.

Enfin, est ce que (1) d’autres gènes codant les sous unités Cava (en particulier Cava2.2 et Cava2.3) produisent une protéine a1CT, (2) tous les variants d’épissage de ces protéines sont-ils exprimés ?, (3) ces protéines ont-elles des sites d’interaction avec Cavb?, (4) ces protéines sont-elles aussi des facteurs de transcription ?, et (5) leur activité transcriptionnelle est-elle modifiée par l’épissage alternatif ou l’interaction avec Cavb? Par ailleurs, est ce que ces propriétés des canaux calciques peuvent être étendues à d’autres canaux dépendants du voltage (canaux sodiques, etc) ? Est-ce que ces propriétés existent dans des canaux d’insectes, en particulier chez l’abeille ?

Synapses glutamatergiques

La neurotransmission excitatrice assurée par le glutamate est fondamentale pour la transmission d’information chez les mammifères. Elle permet la communication rapide entre les neurones et sa plasticité est requise pour l’adaptation du cerveau à de nouveaux défis comme l’apprentissage et la mémorisation de nouvelles informations. De très nombreux travaux ont montré que la neurotransmission excitatrice était perturbée en conditions pathologiques (maladies neurodéveloppementales et neurodégénératives). Ces perturbations sont concomitantes à l’apparition d’un stress oxydant important. En effet, l’accumulation de radicaux libres oxygénés est un facteur aggravant de l’ensemble des pathologies cérébrales. Toutefois, les cellules cérébrales disposent de systèmes de protection antioxydante, le principal étant le glutathion réduit (GSH). En effet, ce tripeptide (g-Glu-Cys-Gly) permet des réactions de réduction de biomolécules oxydées. L’altération son métabolisme est aussi impliquée dans les perturbations de la neurotransmission excitatrice. Notre projet a donc pour but l’étude des relations entre le stress oxydant et la neurotransmission excitatrice dans l’hippocampe en examinant plus spécifiquement :

a. L’impact du métabolisme du GSH sur l’activité synaptique glutamatergique et la plasticité.
b. Le rôle des dipeptides glutamatergiques issus du cycle du GSH dans l’excitabilité cellulaire chez le mammifère : leurs cibles et leurs effets.