Rôle de ERK dans l'activation des osmorécepteurs hypothalamiques

Abstract

La vasopressine (VP), hormone anti-diurétique, joue un rôle fondamental dans l’homéostasie des compartiments liquidiens de l’organisme. Ainsi, la concentration de VP libérée dans la circulation sanguine est proportionnelle à l’osmolalité plasmatique. Or, la libération de la VP est étroitement dépendante de l’activité électrique des neurones magnocellulaires hypothalamiques (MNCs) qui la synthétisent. L’activité électrique des MNCs est donc régulée lors de variations de l’osmolalité plasmatique. Cette régulation implique la modulation concertée de propriétés intrinsèques dépendant de l’expression de canaux ioniques mécanosensibles, mais aussi d’entrées synaptiques excitatrices provenant de structures cérébrales osmosensibles. Les Extracellular signal-regulated kinases (ERK 1 et 2) sont des protéines de la voie des MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinases) qui convertissent des stimulus extracellulaires en réponses intracellulaires transcriptionnelles et post-traductionnelles. Elles contribuent en particulier à la plasticité des propriétés membranaires intrinsèques et des synapses excitatrices glutamatergiques dans le système nerveux central. Elles sont exprimées par les MNCs de l’hypothalamus. L’objet de ce travail de thèse a été l’étude du rôle de ERK dans l’activation des osmorécepteurs hypothalamiques. Les expériences d’immunohistochimie montrent qu’en réponse à une stimulation systémique hypertonique, la voie ERK 1/2 est activée rapidement, de façon transitoire et sélectivement dans des structures osmoréceptrices de l’encéphale ou directement impliquées dans l’osmorégulation : noyaux supraoptiques (NSO) et paraventriculaires (NPV), organe subfornical, noyau préoptique médian et OVLT. ERK est aussi activée dans la portion parvicellulaire du NPV, mais pas dans une structure témoin qui ne participe pas à l’osmorégulation, la strie médullaire thalamique. De plus, il existe un codage de l’intensité de la stimulation osmotique par le nombre de neurones exprimant phosphoERK dans l’encéphale. Les Western Blot indiquent qu’il existe également un codage de l’intensité du stimulus hypertonique par le degré d’expression de la protéine phosphoERK dans le NSO. Nous montrons aussi qu’il existe une activation plus importante de ERK dans les neurones à VP que dans les neurones à ocytocine. L’ensemble de ces résultats suggère que phosphoERK pourrait contribuer aux mécanismes de l’osmorégulation. Cette hypothèse a été testée en mesurant les effets de l’inhibition de la phosphorylation de ERK sur l’activation des centres osmorégulateurs. Effectivement, l’administration intracérébroventriculaire d’un inhibiteur sélectif de MEK 1/2, l’U 0126, inhibe la phosphorylation de ERK et l’activation neuronale (mesurée par l’expression de Fos) résultant de l’application d’un stimulus hypertonique. La phosphorylation de ERK joue donc un rôle majeur dans l’activation des centres osmorégulateurs de l’encéphale. En accord avec ces données, les enregistrements électrophysiologiques sur tranches d’hypothalamus montrent que ERK est impliqué dans la réponse cellulaire des neurones magnocellulaires à une stimulation osmotique : l’inhibition de la phosphorylation de ERK réduit la dépolarisation membranaire et diminue l’augmentation de la fréquence de décharge des potentiels d’action ainsi que l’augmentation de l’amplitude des potentiels synaptiques spontanés induits par un stimulus hypertonique. Les données obtenues sur les neurones supraoptiques isolés montrent qu’une partie au moins des effets de l’activation de ERK implique une modulation de la conductance membranaire qu’on sait responsable de l’osmotransduction dans ces neurones. En résumé, l’activation de ERK est nécessaire à la réponse normale des neurones magnocellulaires à une stimulation osmotique.