Synaptogénèse et plasticité neuromusculaire : conséquences de l'activation du récepteur de la thrombine, PAR-1

Neuromuscular synaptogenesis and plasticity : consequences of the thrombin receptor Par-1 activation

• Auteur / Autrice : Brice Faraut
• Direction : Daniel Hantaï
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie. Neurobiologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 5
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale du Médicament (....-2009Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Paris Descartes. Faculté de pharmacie de Paris (....-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acétylcholine

Récepteurs

Thrombine

Neurotransmetteurs

Jonctions communicantes

Mots clés libres

Musk

Par-1

Résumé

La thrombine est une protéase à sérine qui régule de multiples fonctions cellulaires en activant spécifiquement par clivage protéolytique une famille de récepteurs (PARs) couplés aux protéines G. Le récepteur PAR-1 de la thrombine ainsi que son inhibiteur, la protéase nexine-1, sont tous deux exprimés par la cellule musculaire au cours de la formation de la jonction neuromusculaire (JNM). Nous avons alors émis l'hypothèse que la thrombine était impliquée dans la formation et la plasticité de la jonction neuromusculaire. Nous montrons dans des myotubes in vitro que la thrombine en activant PAR-1 diminue l'expression du récepteur de l'acétylcholine (RACh) alors qu'à l'inverse son inhibiteur spécifique, l'hirudine, augmente son expression. Cet effet de la thrombine emprunte une voie de signalisation intracellulaire impliquant des signaux calciques dépendants du récepteur à l'IP3. Puis, dans des co-cultures neurone-muscle, nous montrons que la thrombine via PAR-1, diminue la taille des contacts neuromusculaires alors qu'à l'inverse, l'hirudine augmente celle-ci. Nous avons alors analysé l'expression du récepteur tyrosine-kinase spécifique du muscle, MuSK, dont l'activation induit l'agrégation du RACh dépendante de la rapsyne ainsi que d'autres protéines post-synaptiques au cours de la formation des contacts neuromusculaires. Alors que l'expression de la rapsyne n'est pas modifiée, celle de MuSK est diminuée en présence de thrombine. En conclusion, ce travail a permis de montrer l'existence d'une voie de régulation de l'expression du RACh par la thrombine et de modifications importantes de la synaptogenèse neuromusculaire lorsque les niveaux d'expression de MuSK et du RACh sont diminués par la thrombine. Récemment, des mutations dans le gène du récepteur MuSK ont été identifiées par notre équipe pour la première fois dans une pathologie neuromusculaire humaine. Pour en vérifier le caractère pathogène, nous avons effectué des expériences d'expression par la cellule musculaire de ces mutations et avons montré leurs répercussions sur la synaptogénèse neuromusculaire in vitro. Nous montrons qu'une mutation faux-sens du domaine intracellulaire de MuSK diminue la transcription du gène de la sous-unité e du RACh et induit une croissance axonale exubérante dans les co-cultures neurone-myotubes. L'ensemble de ces données contribue à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la formation et la maintenance de la jonction neuromusculaire.

Thrombin is a serine protease that regulates numerous cellular functions by activating via specific proteolytic cleavage a family of G-protein-coupled receptors (PARs). The thrombin receptor PAR-1 and the thrombin inhibitor protease nexin-1 are both expressed by muscle cells during the formation of the neuromuscular junction (NMJ). We have then hypothesized that thrombin was involved in the formation and plasticity of the NMJ. We show in myotubes in vitro that thrombin, by activating PAR-1, decreases the expression of the acetylcholine receptor (AChR) while its specific inhibitor, hirudin, increases its expression. In addition, this effect of thrombin is mediated through intracellular calcium signals IP3 receptor-dependent. Then, in neuron-myotube cocultures, we show that thrombin via PAR-1 decreases neuromuscular contact size whereas hirudin has the opposite effect. Therefore, we have studied the expression of the muscle-specific tyrosine-kinase receptor, MuSK, which activation leads to the aggregation of AChRs mediated by rapsyn and of other post-synaptic proteins during the formation of neuromuscular contacts. We find that rapsyn expression is not changed but the one of MuSK is reduced in presence of thrombin. In conclusion, this study reveals a signaling pathway for AChR regulation by thrombin and significant modifications of neuromuscular synaptogenesis when MuSK and AChR levels are reduced by thrombin. Recently, mutations in MuSK gene have been identified by our team for the first time in neuromuscular human pathology. To study the pathogen features of these mutations, this latter have been expressed in muscle cells and the repercussion on neuromuscular synaptogenesis were analysed in vitro. We find that a nonsense mutation of the intracellular domain of MuSK decreases AChR e-subunit gene transcription and also induces an exuberant axonal growth in neuron-myotube cocultures. All together, this data contribute to a better comprehension of the mechanisms involved in the formation and the maintenance of the NMJ.