Participation de la perturbation de l'interaction entre mGluR5 et Homer dans la physiopathologie du Syndrome de l'X Fragile

Abstract

Le Syndrome de l'X Fragile (FXS) est la forme héréditaire majoritaire de déficience intellectuelle et la cause monogénique de l'autisme. Le FXS est causé par une mutation du gène Fragile X Mental Retardation 1 (Fmr1), qui entraîne son inactivation et l'absence d’expression de la protéine codée: Fragile X Mental Retardation Protein(FMRP). FMRP est une protéine de liaison à l’ARN, impliquée dans la régulation de la synthèse protéiques à la synapse. Un rôle central est attribué au sous-type 5 des récepteurs métabotropiques au glutamate du groupe I (mGluR5) dans la physiopathologie du FXS. En effet, une réponse exagérée suite à l'activation de mGluR5 pourrait expliquer le dysfonctionnement synaptique dans ce syndrôme. Bien que de nombreux travaux aient mis l'accent sur la dérégulation de la synthèse des protéines synaptiques comme une conséquence de cette signalisation accrue du mGluR5, il y a aussi un équilibre altéré dans l'association de mGluR5 avec les différentes isoformes des protéines Homer, partenaires de densité post-synaptique (PSD) du mGluR5. Bien qu'une abondante littérature décrit l'association mGluR5/Homer, les conséquences de la perturbation de cette interaction dans le contexte du FXS sont peu connues. Par conséquent, l'objectif de ma thèse était d'étudier les conséquences de la perturbation de l’interaction mGluR5/Homer au niveau des propriétés et des fonctions de mGluR5, telles que l'expression durant le développement, l'expression de surface et le ciblage axonal/dendritique, l’internalisation déclenchée par l'agoniste, les dynamiques de surface, et la modulation des courants NMDAR induite par mGluR5. Dans un premier temps, nous avons étudié l’expression de surface de mGluR5 dans des neurones hippocampiques in vitro issus de souris sauvages et Fmr1 KO, par des techniques d’immunofluorescence et de biotinylation. Nous avons constaté que mGluR5 est plus exprimé à la surface neuronale et est différemment distribué dans les dendrites et les axones des neurones Fmr1 KO. Puis, nous avons démontré que cette altération d’expression et de ciblage est une conséquence directe de l’altération de l’interaction mGluR5/Homer. Nous avons aussi observé que mGluR5, indépendamment de l’altération de l’interaction mGluR5/Homer, ne subit pas d’internalisation suite son activation soutenue par DHPG dans les neurones Fmr1 KO. Dans la seconde partie de mon étude, nous avons étudié les conséquences de la perturbation de l’interaction mGluR5/Homer dans les dynamiques de surface de mGluR5 et par conséquent pour la fonction du NMDAR dans les neurones Fmr1 KO. Par des techniques d'imagerie et de pistage moléculaire, nous avons constaté que l’altération du complexe mGluR5/Homer augmente spécifiquement la diffusion latérale à la synapse des neurones hippocampiques Fmr1 KO in vitro. La mobilité élevée du mGluR5 conduit à une probabilité accrue d'une interaction physique transitoire avec NMDAR dans la PSD du Fmr1 KO. Cette interaction altère la modulation, induite par mGluR5, des courants NMDAR. En effet, en utilisant des enregistrements en patch-clamp de neurones pyramidaux de CA1 sur tranches couplés à la stimulation des fibres collatérales de Schaffer, nous avons constaté que les courants excitateurs post-synaptiques induits par NMDAR (NMDAR-EPSCs) présentent des amplitudes plus faibles dans les neurones Fmr1 KO. De plus, l'expression post-synaptique de mGluR5, induite par la dépression à long-terme de NMDAR-EPSCs est réduite dans les neurones Fmr1 KO. Finalement, nous avons démontré que ces défauts des courants NMDAR sont dépendants de la perturbation de l’interaction mGluR5/Homer et altèrent les dynamiques de mGluR5. Cette étude pourrait avoir des conséquences dans le traitement des dysfonctionnements synaptiques du mGluR5 dans le FXS, en ciblant l’interactionmGluR5/Homer, et offre de nouvelles suggestions pour corriger la signalisation défectueuse sous-jacente aux troubles du spectre autistique.