Molecular and behavioral study of the effect of the dopaminergic D2 receptor on the circadian clock
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Natural selection has favored the evolution of intrinsic time-tracking systems called circadian clocks. In mammals, the central clock is located in the suprachiasmatic nucleus (SCN). The principal cue for resetting the clock is light, provided by day-night cycles. Light signals are perceived by the retinal ganglion cells and photic information is then conveyed to the SCN. In the retina, dopamine (DA) plays a central role in neural adaptation to light. Work done in vertebrates showed that dopaminergic 2 receptor(D2R) could be the receptor mediating DA effects on circadian rhythms. The molecular mechanisms underlying the establishment of biological rhythms comprise interconnected transcriptional-translational feedback loops. In mammals, the Period (Per) genes and the Cryptochrome (Cry) genes are induced by the transcription factors CLOCK and BMAL1. Once PER and CRY proteins have been translated, they form heterodimeric complexes that translocate to the nucleus to inhibit CLOCK: BMAL1-mediated transcription. The aim of my thesis was to study the effect of D2R on the mouse circadian clock. I discovered that D2R is capable of activating mPer1 promoter via the CLOCK:BMAL1 complex. I also demonstrated that D2R effect on mPer1 promoter involves the activation of the MAPK pathway as well as an increased recruitment of the coactivator CBP to CLOCK:BMAL1 complex. Since DA plays a central role in neural adaptation to light, the pattern of mPer1 expression and its light inducibility were analyzed in the retina of wild-type and D2R knock-out (KO) mice. I found that mPer1 levels are downregulated in the eye of D2RKO mice and that mPer1 was induced by light only in the retina of wild-type mice. In addition, light has an inhibitory effect on locomotor activity on wild-type mice whereas D2RKO mice continue to be active. These results indicate that D2R plays a crucial role in mediating the responses to light and controls the organization of daily locomotor activity in the mice.
Abstract FR:
L'horloge circadienne commune à tous les êtres vivants est nécessaire pour la régulation d'une multitude de systèmes physiologiques. Chez les mammifères, l'horloge centrale est située dans le noyau suprachiasmatique (NSC). L’horloge est synchronisée par des stimuli externes, dont le plus important est la lumière. Celle-ci est reçue par des cellules rétiniennes ganglionnaires qui transmettent l’information au NSC. Au niveau de la rétine, la dopamine joue un rôle central dans l’adaptation à la lumière et chez les invertébrés, elle agît sur les récepteurs dopaminergiques D2. Les mécanismes moléculaires sous-jacents à l'établissement des rythmes circadiens reposent sur des boucles d'autorégulation négatives. Chez les mammifères, les gènes period (per) et cryptochrome (cry) sont activés par les facteurs CLOCK et BMAL1. Une fois traduits, des complexes PER-CRY rentrent dans le noyau et inhibent la transcription régulée par CLOCK-BMAL1 et donc, leur propre expression. L’objectif de ma thèse a été d’étudier l’effet du récepteur dopaminergique D2 sur l’horloge biologique chez la souris. J’ai découvert que ce récepteur stimule le promoteur du gène mPer1 par l’intermédiaire du complexe CLOCK-BMAL1. Cette activation implique la participation des MAP kinases et une augmentation du recrutement du coactivateur CBP au complexe CLOCK-BMAL1. Vu l’importance de la dopamine au niveau rétinien, l’expression de mPer1 a été analysée dans la rétine de souris sauvages et D2 knock-out (KO). Les résultats ont montré que mPer1 est plus faiblement exprimé dans la rétine des souris D2KO et qu’il est plus fortement induit par la lumière dans la rétine des souris sauvages. En plus, la lumière exerce un effet inhibiteur sur l’activité locomotrice des souris sauvages mais les souris D2KO continuent à être actives. Les résultats indiquent que le récepteur dopaminergique D2 joue un rôle crucial dans les réponses à la lumière et contrôle l’organisation des périodes diurnes et nocturnes chez la souris.