Caractérisation des propriétés électrophysiologiques et des régulations intracellulaires d'un courant entrant maintenu Na+/Ca2+, à bas seuil d'activation, impliqué dans la modulation de l'activité électrique spontanée des dorsal unpaired median neurones de la blatte Periplaneta americana

• Auteur / Autrice : Antoine Defaix
• Direction : Bruno Lapied
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Angers
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Récepteurs et canaux ioniques membranaires (199.-2020)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Grolleau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Régis Lambert, François Tiaho

Mots clés

Mots clés contrôlés

Octopamine

Phosphoprotéine DARPP-32 régulée par la dopamine et l'AMPc

Anticonvulsivants

Activité spontanée (électrophysiologie)

Immunocytochimie

Patch-clamp

Blattes

Insectes -- Physiologie

Mots clés libres

DUM neurones

Akap79

Anti-épileptique

Insects

DUM neurones

Patch-clamp

Immunocytochemistry

Pacemaker activity

Octopamine

Darpp32

Akap79

Anti-epileptic

Résumé

Les propriétés électrophysiologiques et les mécanismes de régulation intracellulaires d'un canal ionique générant un courant entrant maintenu à bas seuil d'activation, porté par les ions sodium et calcium, ont été étudiés par la t&chnique électrophysiologique du patch-clamp en configuration cellule entière et par des marquages immunocytochimiques. Ce courant a été caractérisé sur les corps cellulaires de neurones à activité spontanée, identifiés comme étant les dorsal unpaired median (DUM) neurones isolés du dernier ganglion abdominal de la blatte Periplaneta americana. Le courant maintenu Na /Ca 2+ est bien distinct, par ses propriétés électrophysiologiques et pharmacologiques, du courant sodium transitoire. Et des deux courants calcium à bas seuil d'activation, préalablement décrits sur cette préparation. L'amplitude de ce courant dépend de deux systèmes complexes de régulation intracellulaires. Le premier implique une protéine kinase de type A cytosolique (PKAc), une protéine phosphatase de type 2B (ou calcineurine) et une protéine appelée DARPP-32. Le second système implique une protéine d'ancrage multienzymatique, nommée AKAP79, qui fixe deux protéines kinases, une PKA ancrée (PKAA) et une PKC insensible au calcium. La participation de la calcineurine dans ce système de régulation est également suspectée. L'application d'octopamine sur les corps cellulaires isolés des DUM neurones augmente la concentration en AMPc intracellulaire et induit la libération et l'activation de la PKAA. Cette protéine kinase phosphoryle la DARPP-32 qui provoque une diminution du courant maintenu Na+/Ca 24- via une inhibition d'une protéine phosphatase de type 1/2A. La PKC, qui est libérée de l'AKAP79 par l'augmentation de la concentration du complexe calcium-calmoduline, inhibe également la PPI/2A. La mise en évidence de la participation du courant maintenu Na+/Ca dans la phase de prédépolarisation, qui est générée par les deux courants calcium à bas seuil d'activation•, a permis de décrire un nouveau mécanisme. Ionique à l'origine d'une activité neuronale spontanée. Ce rôle physiologique fait du courant maintenu Na+/Ca une cible privilégiée pour des anti-épileptiques tels que le lévétiracétam, qui réduit la fréquence de décharge des DUM neurones via une inhibition du courant maintenu Na /Ca2+

The properties of an ionic channel generating a low-threshold-activated maintained inward current, carried by both sodium and calcium, was studied by the whole cell patchclamp technique and by immunocytochemistry. This current was characterised on pacemaker neuronal cell bodies, identified as dorsal unpaired median (DUM) neurones isolated from the terminal abdominal ganglion of the cockroach Periplaneta americana. The maintained Na+/Ca 2+ current displays distinct electrophysiological and pharmacological properties compared to fast sodium and two low-threshold-activated calcium currents, previously dekcribed on this preparation. The current amplitude depends on two intracellular systems. First identified includes a cytoplasmic protein kinase A (PKAc), a protein phosphatase 2B (or calcineurin) and a protein called DARPP-32. The second one involves a multienzymatic anchoring protein, called AKAP79 which binds two protein kinases, an anchored PKA (PKAA) and a calcium-insensitive PKC. The implication of calcineurin in this system is also suspected. Application of octopamine on isolated DUM neurone cell bodies increases intracellular cAMP level and induces the release of activated PKAA. This protein kinase phosphorylates DARPP-32 which causes a Na+/Ca 2+ current reduction via an inhibition of a protein phosphatase 1/2A. Th PKC, which is released from AKAP79 by the increase of calcium-calmodulin complex concentration, also inhibits PPI/2A. The identification of the maintained Na /Ca current implication in the predepolarisation, which is generated by two low-threshold-activated calcium currents, allowed to describe a new neuronal pacemaker mechanism. This physiological role makes maintained Na /Ca 24- current a good candidate for anti-epileptic drugs such as levetiracetam, which reduces the DUM neurons firing frequency via an inhibition of the Na+/Ca current