La Salt-Induced Kinase 3 est activée lors de la stimulation du récepteur métabotropique du glutamate mGlu2 et exerce un rétrocontrôle négatif sur la signalisation du récepteur.

Salt-Induced Kinase 3 is activated upon metabotropic glutamate receptor mGlu2 stimulation and exerts a negative feedback on the receptor signaling.

• Auteur / Autrice : Candice Disdier
• Direction : Franck Vandermoere
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 30/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IGF - Institut de Génomique Fonctionnelle
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : NEUROPROTÉOMIQUE ET SIGNALISATION DES PATHOLOGIES CÉRÉBRALES
• Jury : Président / Présidente : Michel Vignes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Vandermoere, Sandra Lecat, Séverine Morisset-lopez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandra Lecat, Séverine Morisset-lopez

Mots clés

Mots clés libres

Glutamate

Phosphorylation

Signalisation

Antipsychotiques

Spectrométrie de masse

Cerveau

Glutamate

Phosphorylation

Signaling

Antipsychotics

Mass spectrometry

Brain

Résumé

Le récepteur métabotropique du glutamate 2 (mGlu2) est un récepteur couplé aux protéines G (RCPG) canoniquement couplé à la protéine Gi/o. Parmi les 8 sous-types de récepteurs mGlu, mGlu2 suscite un intérêt particulier, en raison de son implication dans l’action des antipsychotiques de nouvelle génération, agissant en tant qu’agonistes orthostériques et modulateur allostériques positifs de ce récepteur. Ces antipsychotiques glutamatergiques actuellement en essai clinique traitent efficacement les trois classes de symptômes de la schizophrénie : les symptômes positifs (hallucinations), les symptômes négatifs (isolement social) et les troubles cognitifs (altération de la mémoire de travail), sans induire d’effets secondaires notables. Cependant, sa signalisation cérébrale et sa perturbation dans des conditions pathologiques restent encore peu caractérisées. La caractérisation spécifique de la signalisation du récepteur mGlu2 est difficile, en raison de sa forte homologie de séquence avec le récepteur mGlu3, rendant complexe le développement de ligands et d’anticorps spécifiques. C’est donc pour cela que le récepteur mGlu2 natif ainsi que ses interacteurs issus du cortex préfrontal, une région cérébrale particulièrement impliquée dans la schizophrénie, ont été purifiés grâce à un anticorps monocaténaire de lama (nanocorps). Cet interactome caractérisé par spectrométrie de masse à haute résolution (APMS) nous a permis d’identifier un interacteur particulièrement attractif. Fortement enrichie et significative, la Salt-Induced Kinase 3 (SIK3) a suscité notre intérêt de part sa forte expression cérébrale et son implication dans de nombreux processus physiologiques, tels que le contrôle du cycle circadien et l’induction du sommeil. Cette kinase appartenant à la sous famille des adenosine monophosphate-activated protein kinases (AMPK) est régulée par un grand nombre de RCPG, ce qui nous a permis de supposer que cette kinase pourrait être régulée par le récepteur mGlu2 via sa signalisaton canonique. Au cours de ma thèse, j’ai pu démontrer que 1) mGlu2 et SIK3 intéragissent spécifiquement, 2) la stimulation du récepteur mGlu2 active SIK3 in vitro et in vivo, 3) SIK3 est activée par levée d’inhibition de la PKA suite à l’activation de la voie Gi/o lors de la stimulation du récepteur mGlu2, 4) SIK3 module négativement la signalisation canonique du récepteur mGlu2 et 5) et l’inhibition pharmacologique de SIK3 induit un sauvetage des déficits comportementaux induits par l’injection sub-chronique de phencyclidine chez la souris. SIK3 pourrait donc jouer un rôle clé dans dans la réponse aux antipsychotiques glutamatergiques, via son interaction avec le récepteur mGlu2, et potentiellement avec d’autres récepteurs métabotropiques du glutamate.

The metabotropic glutamate receptor 2 (mGlu2) is a G protein-coupled receptor (GPCR) canonically coupled to the Gi/o protein. Among the 8 mGlu receptor subtypes, mGlu2 attracts particular interest viewing its involvement in the action of new-generation antipsychotics, acting as positive orthosteric agonists and allosteric modulators of this receptor. These glutamatergic antipsychotics, currently in clinical trials, effectively treat the classes of schizophrenia symptoms: positive symptoms (hallucinations), negative symptoms (social isolation) and cognitive disorders (impaired working memory), without inducing notable side effects. However, its cerebral signaling and its disruption in pathological conditions remain poorly characterized. The specific characterization of mGlu2 receptor signaling is difficult, due to its high sequence homology with the mGlu3 receptor, making the development of specific ligands and antibodies complex. This is why the native mGlu2 receptor and its interactors from the prefrontal cortex, a brain region particularly involved in schizophrenia, have been purified using a single-stranded llama antibody (nanobody). This interactome, characterized by high-resolution mass spectrometry (APMS), enabled us to identify a particularly attractive interactor. Highly enriched and significant, Salt-Induced Kinase 3 (SIK3) aroused our interest due to its high cerebral expression and its involvement in numerous physiological processes, such as circadian cycle control and sleep induction. Belonging to the adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) subfamily, this kinase is regulated by a large number of GPCRs, which led us to speculate that it might be regulated by the mGlu2 receptor via its canonical signaling. In the course of my thesis, I demonstrated that 1) mGlu2 and SIK3 interact specifically, 2) stimulation of the mGlu2 receptor activates SIK3 in vitro and in vivo, 3) SIK3 is activated by removal of PKA inhibition following activation of the Gi/o pathway upon stimulation of the mGlu2 receptor, 4) SIK3 negatively modulates canonical mGlu2 receptor signaling and 5) pharmacological inhibition of SIK3 rescues behavioral deficits induced by subchronic injection of phencyclidine in mice. SIK3 could therefore play a key role in the response to glutamatergic antipsychotics, by its interaction with the mGlu2 receptor, and potentially with other metabotropic glutamate receptors.