Les transporteurs dans le SNC

Les transporteurs
dans le SNC
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Les transporteurs dans le SNC
I. Les transporteurs membranaires
I.1 les transporteurs dependants du Na+ et du Cl- (SERT-DAT-NETGAT-GLYT)
I.1.a Structure
I.1.b Dépendance ionique et propriétés électrochimiques
I.1.c Localisation cellulaire et subcellulaire
I.1.d Aspects fonctionnels et pathologiques
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Les transporteurs de NT dans le SNC
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Substrats transportés :
Dopamine
Noradrénaline
Sérotonine
GABA
Glycine
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PHARMACOLOGICAL REVIEWS 1999,Vol. 51, 439
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Alignement des séquences en AA des Na1 /Cl2-dépendant transporteurs
Topologie identique et 40 à 60% homologie de séquences
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PHARMACOLOGICAL REVIEWS
1999,Vol. 51, 439
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PHARMACOLOGICAL REVIEWS 1999,Vol. 51, 439
Structural models of members of the Na+/Cl -dependent neurotransmitter
transporter family
Structure en miroir des TM1-5 et TM6-10
Sites de liaison du Na+ ( ) et du substrat (
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) entre les 2 blocs
Current Opinion in Neurobiology 2007, 17:304–312
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Structural models of members of the Na+/Cl -dependent neurotransmitter
transporter family
Na+
ClTM1
TM6
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Current Opinion in Neurobiology 2007, 17:304–312
Transporteurs des Amines : propriétés électrochimiques
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Transporteurs NET, GAT, GLYT : propriétés électrochimiques
3
2
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Transporteurs SERT : propriétés électrochimiques
mécanisme probable du transport de sérotonine: 1 antiport et 1 synport
dans le même transporteur
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J. Membrane Biol. 213, 101–110 (2006)
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Localisations cellulaires et subcellulaires
Cellulaire
DAT et NET : uniquement sur neurones
GAT3 : uniquement glie
GAT1, GLYT1-2, SERT : neurones et glie
Subcellulaire
NET et SERT sur dendrites, perikarya, axones et terminaisons
nerveuses des neurones monoaminergiques correspondants
GAT et GLYT restreints aux terminaisons axonales
DAT : localisation générale (substance noire) ou restreinte aux zones
extrasynaptiques (cortex préfrontal)
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Activity-dependent changes in the subcellular localization of the
noradrenaline transporter (NET)
Dans le cortex préfrontal
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Current Opinion in Neurobiology 2007, 17:304–312
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Pathologies/Thérapeutiques
• DAT impliqué dans de nombreux syndromes
neurologiques ou psychiatriques:
• Expression diminuée chez les AD patients
• Idem dans l’ataxie spinocérébelleuse de type 1
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Pathologies/Thérapeutiques
Transporteurs des Monoamines sont les sites d’action des antidépresseurs
tri et hétérocycliques
Inhibiteurs sélectifs de SERT très efficaces dans traitement de la
dépression
Niveau cérébral de serotonine diminué trouvé chez certains patients
présentant des troubles de l’humeur
-> défaut structural?
-> Dérégulation de SERT?
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Pathologies/Thérapeutiques
• Transmission GABAergique est modulée par
benzodiazepines et barbituriques
– Efficace dans anxiété, épilepsie, douleur et troubles du
sommeil
Inhibiteurs spécifiques des différentes formes de GAT ->
Nouveaux agents thérapeutiques potentiels pour
traitement epilepsie et anxiété (Tiagabine=GAT1)
Recherche = Composés pharmaco réversant le GAT =
libération de GABA = inhibition des décharges
excessives de NT excitateur vues lors des accidents
cérébraux-vasculaires ou crises épileptiques
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1.2 Les transporteurs dependants du Na+ (et du K+)
Les EEAT
I.2.a Structure
I.2.b Localisation cellulaire et subcellulaire
I.2.c Dépendance ionique et propriétés
électrochimiques
I.2.d aspects fonctionnels et pathologiques
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EEAT-1 =
EEAT-2 =
EEAT-3 =
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PHARMACOLOGICAL REVIEWS 1999,Vol. 51, 439
Topologies hypothétiques des transporteurs du glutamate
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PHARMACOLOGICAL REVIEWS 1999,Vol. 51, 439
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Structural models of the glutamate transporter family.
Basé sur cristallographie GltPh (bactérien)
Na+
glutamate
HP1 : hairpin loop1
HP2 : hairpin loop2
HP 1 et 2: « portes »
intra et extracellulaire
Current Opinion in Neurobiology 2007, 17:304–312
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Structural models of the glutamate transporter family.
Les hélices N terminales (grises) entourent les hélices des
domaines de translocation en C-terminal (couleurs)
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Structural models of the glutamate transporter family.
J. Mem b rane Biol. 2 1 3 , 8 9 –1 0 0 ( 2 0 0 6 )
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subcellular localization of glutamate transporters in neurons and glia cells
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Current Opinion in Neurobiology 2007, 17:304–312
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subcellular localization
• Localisation de EAAT1 et EAAT2 sur
cellules gliales - distribution n’est pas
homogène
• Distribution enrichie autour des
terminaisons synaptiques
• EAAT2 (GLT-1) aussi présent sur neurones
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subcellular localization
• EAAT3 (EAAC1) et EAAT4 : transporteur neuronaux, mais
localisation post synaptique (pas d’implication dans reuptake)
• EAAT3 dans épines dendritiques : pauvre au niveau densités post
synaptiques (où sont les récepteurs glutamate), riche dans régions
périsynaptiques
• EAAT3 : riche dans neurones pyramidaux de l’hippocampe et du du
cortex, mais aussi sur autres neurones glutamatergiques, des neurones
GABAergiques et sur oligodendrocytes
• EAAT4: restreint aux cellules de Purkinje GABAergiques du cervelet
en face des terminaisons qui libèrent le glutamate
• Aussi sur astrocytes (dans moindre mesure)
• EAAT5 : rétine uniquement (photorecepteurs et cellules bipolaires)
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A.L. Sheldon, M.B. Robinson / Neurochemistry International 51 (2007) 333–355
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Transporteurs glutamate
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Les transporteurs glutamate sont aussi des canaux Cl-
NATURE REVIEWS | neuroscience volume 8 | DECEMBER 2007 | 935
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Structure quaternaire des transporteurs glutamate
Vue de la face ext de la membrane
Vue de la face cytosolique de la membrane
Vue dans le plan de la membrane
- Homomères trimériques avec sites de
liaison glutamate de chaque monomère
localisés vers le fond de la cavité
-Clusters de transporteurs dans des
microdomaines membranaires (raft
lipidiques)
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- Question ouverte : nécessité de la structure
quatenaire indispensable à la fonctionnalité
du transporteur?
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Fonctions / pathologies
Transporteurs contrôlent la transmission synaptique excitatrice
Temps de translocation du Glutamate de ext vers int : 10 à 75 ms
Réponses excitatrices rapides : 10 ms
En condition physiologique, capture de glutamate des neurones et de la glie limite le
spillover. Ce phénomène est cependant utile et efficace dans certains cas précis
(activité synchrone dans le CA1 de l’hippocampe, rythmicité…)
GLT-1 (EAAT2) très exprimé (1% des protéines du cerveau)
GLAST (EAAT1) également mais localisation plus restreinte (glie de Bergmann…)
EAAC1 (neuronal) : fournissent aux neurones GABAergiques leur précurseur
- module l’excitabilité des récepteurs
glutamate
au
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Fonctions / pathologies
Expression de GLT-1 glial est contrôlé par les neurones
EAAC1 transporte aussi cystéine:
impliqué dans niveaux de anti-oxydant
endogène (précurseur du glutathion)
Souris EAAC1 -/- : maladie neurodégénérative associée à
diminution des niveaux de glutathione dans cerveau
Accumulation de glutamate extracellulaire :
cytotoxicité
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Fonctions / pathologies
Destruction excitotoxique de neurones et astrocytes en coculture =
-> diminution expression de GLT-1 et
augmentation de GLAST
Lesions de projections neuronales ou deafférentation =
-> diminution expression de GLT-1 et diminution de GLAST
Expression perturbée de transporteur glutamate (Knockdown
anti-sens) = neurodégénération chez animaux normaux
Souris GLT-1 -/- :
- activité transport diminuée
- épilepsie
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- sensibilité augmentée à la neurotoxicité
Fonctions / pathologies
Transporteurs Glutamate impliqués dans :
- amyotrophic lateral sclérosis (ALS)
-Alzheimer disease
-Huntington disease
- Parkinson disease
- Epilepsy
- Cerebral ischemia
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Les transporteurs de
neurotransmetteurs
vésiculaires (VNT)
II.1 Différents types et structure
II.2 Fonctions
II.3 Dépendance ionique et propriétés
électrochimiques
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Accumulation intravésiculaire
Amplification de l’uptake Na+ dpdt
(gradient de concentration favorable)
Protection contre métabolisme
intraneuronal
Protecion contre effets toxiques à forte
concentration cytosolique
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Les transporteurs vésiculaires du glutamate
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Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2007 Sep 20
VGLUT-1 suffit pour donner phénotype glutamatergique
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