Caractérisation des mécanismes de régulation intracellulaires des récepteurs de l'acétylcholine de type nicotinique résistants à l'α-bungarotoxine exprimés sur les dorsal unpaired median (DUM) neurones de la blatte Periplaneta americana
Institution:
AngersDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The α-bungarotoxin-resistant nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) expressed on the cell bodies of neurosecretory cells (DUM neurones) isolated from the terminal abdominal ganglia of the cockroach Periplaneta americana were studied using the patch-clamp technique (whole-cell recording configuration) and intracellular calcium imaging. These results demonstrate new characteristics of insect nAChRs. Two distinct nAChRs subtypes (nAChR1 et nAChR2) were characterised. These two receptors can be separated according to their pharmacological and electrophysiological properties and subtype-specific intracellular modulations (phosphorylation/dephosphorylation). First, the intracellular cAMP concentration controls both the activity of a protein kinase (PKA) and a protein phosphatase (PP1/2A) that modulate in opposite directions nAChR1. Second, the calcium/calmodulin complex (CaM) modulates adenylate cyclase and activates a CaM kinase II. This latter enzyme potentiates nAChR1 function partly through the inhibition of the PP1/2A. Third, we identified two distinct PKC that differentialy "up- and down-" regulate nAChR1 function (PKC1 and PKC2). These enzymes are related to the "classical" (PKC1) and "atypical (PKC2) PKC subtypes. Using the calcium-sensitive probe fura 2 we shown that the activation of M1 muscarinic receptor leads to an increase in intracellular calcium concentration and modulates PKC1 and PKC2 activities. The effects of the neonicotinoid insecticide imidacloprid were also studied. In physiological conditions, this compound only activates nAChR1 and its efficiency is affected by intracellular phosphorylation/dephosphorylation processes. The functional characteristics of nAChR2 can explain its insensivity to imidacloprid. The ionic channel of nAChR2 is permeable to potassium ions and open in physiological conditions. This channel closes following agonist application. NAChR2 might therefore represent a new kind of ionotropic receptor with an open channel in resting conditions that is closed when the receptor is activated.
Abstract FR:
Les récepteurs de l'acétylcholine de type nicotinique (nAChRs) résistant à l'alpha-bungarotoxine exprimés sur les corps cellulaires de cellules neurosécrétrices (les DUM neurones) isolées du dernier ganglion abdominal de la blatte Periplaneta americana ont été étudiés au moyen des techniques de patch-clamp (configuration cellule entière) et de mesure de la concentration en calcium intracellulaire. Ces résultats mettent en évidence des caractéristiques entièrement nouvelles des nAChRs des insectes. Deux sous-types de récepteurs distincts (nAChR1 et nAChR2) ont été caractérisés. Ces deux nAChRs peuvent être séparés par leurs caractéristiques pharmacologiques, électrophysiologiques et par différents mécanismes de régulation intracellulaires (phosphorylation/déphosphorylation). La concentration en AMPc intracellulaire contrôle l'activité d'une protéine kinase (PKA) et d'une protéine phosphatase (PP1/2A) qui ont des effets antagonistes sur nAChR1. Le complexe calcium/calmoduline (CaM) module l'activité d'une adénylate cyclase et active une enzyme de type CaM kinase II qui potentialise la réponse de nAChR1 en partie par l'inhibition de la PP1/2A. Deux enzymes de la famille des PKC (PKC1 et PKC2) modulent nAChR1 de manière opposée et sont apparentées aux PKC " classiques " (PKC1) et " atypiques ". L'utilisation d'une sonde sensible au calcium, le fura 2, démontre que l'activation d'un récepteur de type muscarinique de sous-type M1 permet de d'augmenter la concentration en calcium intracellulaire et contrôle l'activation de ces PKC. Les effats d'un insecticide : l'imidaclopride, ont également été étudiés. Dans les conditions physiologiques, cette molécule active uniquement nAChR1 et son efficacité peut être modulée par ces processus intracellulaires de phosphorylation/déphosphorylation. L'insensibilité de nAChR2 vis-à-vis de l'imidaclopride s'explique par les caractéristiques fonctionnelles de ce récepteur. Le canal ionique de nAChR2 est perméable aux ions potassium et ouvert dans les conditions physiologiques, il se ferme en présence d'agoniste. Ces caractéristiques de nAChR2 suggèrent ainsi l'existence d'un nouveau type de récepteur ionotrope dont le canal ionique, ouvert au repos, est fermé lors de son activation.