Étude du rôle et de la régulation des protéines STOP dans la plasticité synaptique

ROLE AND REGULATION OF STOP PROTEINS lN SYNAPTIC PLASTICITY

• Auteur / Autrice : Julie Baratier
• Direction : Annie Andrieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble, Isère, France ; 1971-2015)

Résumé

LES NEURONES CONTIENNENT UNE ABONDANTE POPULATION DE MICROTUBULES STABLES RESISTANT A LA DEPOL YMERISATION INDUITE PAR LE FROID. CETTE STABILITE EST INDUITE PAR ASSOCIATION AVEC LA PROTEINE STOP (STABLE TUBULE ONL Y POLYPEPTIDE). L'INVALIDATION DU GENE STOP CHEZ LA SOURIS ENTRAINE UNE DE REGULATION DES SYNAPSES GLUTAMATERGIQUES DE L'HIPPOCAMPE: DIMINUTION MASSIVE DE LA DENSITE DES VESICULES PRE SYNAPTIQUES, ALTERATION DES MECANISMES DE PLASTICITE SYNAPTIQUE A COURT ET A LONG TERME. NOUS AVONS MONTRE PAR UNE ANALYSE BIOCHIMIQUE DE FRACTIONS SYNAPTOSOMALES DE CERVEAUX DE SOURIS QUE LA PROTEINE STOP EST UNE PROTEINE SYNAPTIQUE. L'ANALYSE COMPARATIVE DU CONTENU PROTEIQUE DES SYNAPSES DE SOURIS SAUVAGES ET STOP-/- MONTRE QUE CELUI-CI N'EST GLOBALEMENT PAS DIFFERENT. LA PROTEINE STOP N'EST DONC PAS IMPLIQUEE DANS LES MECANISMES DE REGULATION DU TRANSPORT VESICULAIRE DES PROTEINES SYNAPTIQUES DEPUIS LE SOMA. LES MECANISMES DE PLASTICITE SYNAPTIQUE (L TP ET L TD) DEFICIENTS CHEZ LES SOURIS STOP-/-, IMPLIQUENT UNE VOIE DE SIGNALISATION POST-SYNAPTIQUE DANS LAQUELLE LE COMPLEXECA2+/CALMODULINE ET LA CAM KINAS E Il SONT DES ELEMENTS MAJEURS. NOUS AVONS DEMONTRE QUE LA STOP EST LE SUBSTRAT DE LA CAMKIlIN VITRO, ET QUE LA PHOSPHORYLATION DE LA PROTEINE STOP INHIBE SA CAPACITE A LIER LES MICROTUBULES. LA PHOSPHORYLATION DE LA PROTEINE STOP EST REGULEE PAR SA LIAISON A LA CALMODULINE. A L'AIDE D'ANTICORPS ANTI-STOP PHOSPHORYLEE NOUS AVONS IDENTIFIE DEUX SITES DE PHOSPHORYLATION PAR LA CAMKII SUR LA PROTEINE STOP. NOUS NOUS AVONS DEMONTRE PAR UNE ANALYSE BIOCHIMIQUE LA PRESENCE DE STOF PHOSPHORYLEE lN VIVO DANS DES EXTRAITS DE CERVEAU ET DANS LES SYNAPTOSOMES D'HIPPOCAMPE DE SOURIS

NEURONS CONTAIN AN ABUNDANT SUBSET OF HIGHL Y STABLE MICROTUBULES THAT RESIST DEPOL YMERIZING CONDITIONS SUCH AS EXPOSURE TO THE COLD. THE MICROTUBULE-ASSOCIATED PROTEIN STOP (STABLE TUBULE ONL Y POLYPEPTIDE), WHICH IS REGULATED BY CALMODULlN, IS THE MAIN EFFECTOR RESPONSIBLE FOR NEURONAL MICROTUBULES STABILlTY. STOP NULL MICE EXHIBIT SYNAPTIC ABNORMALITIES lN THE GLUTAMATERGIC SYNAPSES OF HIPPOCAMPUS, WITH DEPLETED SYNAPTIC VESICLE POOLS AND DEFECTS lN BOTH SHORT-TERM AND LONG-TERM SYNAPTIC PLASTICITY. WE SHOW THAT STOP IS A SYNAPTIC PROTEIN USING BIOCHEMICAL ANAL YSIS OF SYNAPTOSOMAL FRACTIONS OF MOUSE BRAIN. WE COMPARED SYNAPTIC PROTEIN CONTENTS OF WILD TYPE AND STOP NULL MICE AND 'WE OBSERVED NO DIFFERENCES BETWEEN THE TWO MICE LlNES. HENCE, STOP IS NOT INVOLVED lN THE SYNAPTIC PROTEIN TRANSPORT FROM THE SOMA lN HIPPOCAMPAL NEURONS. MECHANISMS OF SYNAPTIC PLASTICITY, SUCH AS LONG TERM POTENTIATION AND LONG TERM DEPRESSION, INVOLVE SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAYS lN WHICH CA2+/CALMODULIN AND CA2+/CALMODULIN-DEPENDENT KINASE Il (CAMKII) ARE KEY ELEMENTS. WE SHOWED THAT STOP PROTEIN IS A SUBSTRATE OF CAMKII lN VITRO, AND STOP PHOSPHORYLATION IS ANTAGONIZED BY ITS BINDING TO CALMODULIN. MOREOVER, PHOSPHORYLATION OF STOP PROTE lN BY CAMKII ABOLISHES ITS ABILITY TO BIND MICROTUBULES. WE RAISED ANTIBODIES SPECIFIC TO PHOSPHORYLATED STOP, AND WE IDENTIFIED TWO SITES OF PHOSPHORYLATION BY CAMKII ON STOP PROTEINS. WESTERN BLOT ANAL YSIS OF MICE BRAIN EXTRACTS AND HIPPOCAMPAL SYNAPTOSOME FRACTIONS CLEARL Y INDICATED THE PRESENCE OF PHOSPHORYLATED FORMS OF STOP PROTEIN lN VIVO WITHIN SYNAPSES.