Régulation calcium-dépendante de l'exocytose : rôle des interactions de la synaptobrevine avec la calmoduline et les phospholipides

• Auteur / Autrice : Stéphanie Quetglas
• Direction : Michael Seagar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines nerveuses

Toxine tétanique

Phospholipides

Calmoduline

Neurotransmetteurs

Calcium -- Métabolisme

Exocytose

Résumé

La libération des neurotransmetteurs implique la fusion de la vésicule synaptique chargée en neurotransmetteurs avec la membrane plasmique présynaptique en réponse à un signal calcique. Les protéines SNARE, la synaptobrevine, la syntaxine 1 et la SNAP25 jouent un rôle central dans ce phénomène. L'importance de ces protéines est soulignée par le fait qu'elles sont les cibles des toxines clostridiales connues pour inhiber la libération des neurotransmetteurs. La synaptobrevine ou VAMP2, protéine de la membrane de la vésicule synaptique, s'associe à la syntaxine 1 et à la SNAP25 de la membrane plasmique, pour former un complexe hétérotrimérique appelé complexe SNARE. Bien que le rôle exact du complexe SNARE dans }'exocytose ne soit pas encore clairement élucidé, il semble que la formation de ce complexe intervienne soit dans la préparation des vésicules pour la fusion soit dans le déclenchement de la fusion de la vésicule avec la membrane plasmique. Le complexe SNARE ne possédant pas d'activité calcium-dépendante intrinsèque, les recherches se sont orientées vers des protéines liant le calcium et partenaires du complexe SNARE. Dans ce cadre, nous avons étudié les interactions possibles entre les protéines SNARE et un senseur de calcium ubiquitaire, la calmoduline. Nous avons montré que la calmoduline lie de façon calcium-dépendante le domaine C-terminal de la VAMP2 (VAMP77-90) et inhibe ainsi la formation du complexe SNARE in vitro. Ce domaine, situé entre la région impliquée dans la formation du complexe SNARE et le segment transmembranaire de la VAMP2, interagit également avec les phospholipides acides, de façon calcium-indépendante. Ces deux interactions, VAMP2/calmoduline et VAMP2/phospholipides, sont mutuellement exclusives. Nous avons défini des mutations ponctuelles dans VAMP77-90 qui abolissent ces interactions. La libération de catécholamines à partir de cellules chromaffines, mesurée par ampérométrie avec électrode en fibre de carbone, est inhibée par la microinjection du peptide VAMP77-90 sauvage. A l'inverse, la microinjection d'un peptide VAMP77-90 muté n'a aucun effet sur la libération évoquée. Dans des cellules PC12 perméabilisées et traitées avec la toxine tétanique, la transfection d'une VAMP2 résistante à la toxine tétanique restaure la libération calcium-dépendante d'hormone de croissance humaine. Par contre, si la VAMP2 résistante à la toxine porte en plus les mutations dans le domaine 77-90, le sauvetage de la libération est aboli. Le domaine de liaison de la calmoduline et des phospholipides sur la VAMP2 est donc indispensable à l 'exocytose calcium-dépendante dans les cellules neuroendocrines. Nous élaborons un modèle dans lequel la calmoduline régule l'interaction de la VAMP2 avec les phospholipides et la formation du complexe SNARE, favorisant ainsi la fusion membranaire.