Système opioïde et expression différentielle de gènes

The opioid system and differential gene expression

• Auteur / Autrice : Aditée Ghate
• Direction : Brigitte L. Kieffer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs génétiques

Obésité

Souris de laboratoire

Transformation génétique

Expression génique

Opioïdes

Résumé

Le système opioïde consiste en trois sous-types de récepteurs opioïdes (delta, mu et kappa) appartenant à la famille des récepteurs couplés aux protéines G, qui sont activés soit par une famille de peptides endogènes, soit par des ligands exogènes. Les récepteurs opioïdes médient les propriétés renforçantes de la morphine et de ses dérivés. L’administration répétée d’opiacés modifie le niveau de transcription de certains gènes dans certaines régions du cerveau de rongeurs, un effet qui serait une des bases moléculaires possibles de la plasticité neuronale associée au comportement addictif. La technologie des « microarrays » ou « puces » permet d’obtenir une image générale de l’expression de l’ensemble des transcrits dans une cellule. Nous avons observé que les souris déficientes en récepteurs mu ne répondent pas aux effets renforçants ou addictifs de la morphine. Des études ont montré que ces animaux mutantes ne montrent aucune préférence pour l’alcool, le THC et la nicotine. Notre hypothèse est que le récepteur mu serait un élément clé dans la mise en place du comportement addictif. Les souris déficientes en récepteur mu représentent un outil unique pour identifier des phénomènes adaptatifs communs à l’ensemble des drogues d’abus. Nous proposons d’utiliser cette lignée pour identifier une collection de gènes dépendants du système opioïde endogène, et dont l’expression est communément dérégulée par l’administration chronique de drogues par la technique des puces. Au cours de ma thèse, j’ai développé l’utilisation, des puces à ADNc et à oligonucléotides pour mes différents projets : l’analyse de la variation d'expression de gènes lors de l’activation de récepteurs opioïdes; l’identification de gènes dont l’expression est restreinte à une structure du cerveau impliquée dans l’addiction ; et l’étude du phénotype obèse de souris déficientes pour les trois récepteurs opioïdes.

The opioid system consists of three G-protein coupled receptors, mu, delta, and kappa, which are stimulated by a family of endogenous opioid peptides like beta-endorphin and exogenous ligands such as morphine. It is believed that the repeated opiate administration alters gene expression in different brain regions of rodents, an effect which may contribute to plastic changes associated with addictive behaviour. Oligonucleotide and cDNA microarrays are the two most commonly used methods to profile the expression of thousands of genes in parallel. Gene expression studies performed by microarray analysis or by parallel measurements of the mRNA of multiple candidate genes have become a powerful tool to screen gene expression in the brain after application of drugs of abuse. Studies have shown that the reinforcing properties of morphine, alcohol, cannabinoids and nicotine are abolished or diminished in mice lacking the mu-opioid receptor. The genetic approach therefore highlights mu opioid receptors as convergent molecular switches which mediate reinforcement following direct (eg: morphine) or indirect activation (non-opioid drugs). Use of the mu-opioid receptor knockout mice would therefore help in identifying the genes, downstream of the mu-opioid receptor, that are commonly dysregulated following long term exposure to drugs of abuse. My thesis work involved establishment and use of cDNA and oligonucleotide microarrays screening tools in our laboratory to identify the transcriptional adaptations that occur on activation or in absence of the opioid receptors. I have also characterised obese phenotype observed in the triple opioid receptor knockout mice. Our laboratory is also interested in performing region-specific deletions of the opioid system and is therefore in the process of developing transgenic mice under region-specific promoters. A part of my thesis work also involved searching for region-specific markers for brain areas relevant in drug addiction.