Caractérisation des propriétés électrophysiologiques des canaux sodium dépendants du potentiel des Dorsal Unpaired Median neurones de la blatte Periplaneta americana : Influence des mécanismes de régulation intracellulaires dans l'efficacité d'un insecticide de la famille des oxadiazines

par Céline Lavialle-Defaix

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Françoise Grolleau.

Soutenue en 2005

à Angers .


  • Résumé

    Les canaux sodium dépendants du potentiel des insectes sont non seulement un élément clé de l'excitabilité neuronale mais aussi la cible de molécules à effet insecticide. Par l'utilisation des techniques d'électrophysiologie (patch-clamp) et d'immunocytochimie, nous avons identifié deux populations de canaux sodium dépendants du potentiel sur les DUM neurones isolés du dernier ganglion abdominal de la blatte Periplaneta americana. Ces deux sous-populations nommées Na1 et Na2 diffèrent par 1) leurs propriétés biophysiques (activation, inactivation et réactivation), 2) leurs fonctions physiologiques dans l'activité électrique spontanée, 3) leurs systèmes de régulation intracellulaires et 4) leurs sensibilités différentes au L-glutamate via l'activation d'un récepteur glutamatergique métabotrope, apparenté au groupe III des vertébrés. Nous avons montré, par l'utilisation d'anticorps anti-AMPc, que le L-glutamate induit une réduction de INa1 via l'augmentation de la concentration en AMPc. Ceci conduit à l'activation de deux types de PKA, l'une cytosolique et l'autre ancrée à une protéine d'ancrage nommée AKAP. La participation de deux protéines G (Gi/o et Gs) ainsi que la voie cGMP/PKG dans ce système de régulation est fortement suspectée. Par contre, la modulation de la sous-population Na2 est dépendante du calcium intracellulaire et implique des actions convergentes mais opposées d'une calcium-calmoduline kinase de type II (CaMKII) et d'une protéine phosphatase de type 2B. D'un point de vue appliqué, les résultats présentés dans la deuxième partie de ce travail montrent une différence de sensibilité des deux courants sodium au DCJW (composant actif de l'Indoxacarbe) due aux mécanismes de régulation intracellulaires. Ainsi, l'augmentation de la concentration en calcium intracellulaire ([Ca2+]) est capable de potentialiser l'effet du DCJW via l'activation de la CaMKII. Parallèlement, les expériences réalisées en présence de chloramine-T, connue pour bloquer l'inactivation des courants sodium, ont montré que l'effet du DCJW était aboli. Ceci indique que l'activation de la CaMKII par une élévation de la [Ca2+] affecte les propriétés d'inactivation de INa2, modulant l'effet du DCJW


  • Résumé

    Insect voltage-dependent sodium channels are important site of action for neuroactive insecticides. Using electrophysiological patch-clamp technique and immunocytochemistry, we have demonstrated that two distinct native voltage-dependent sodium channels are expressed in short-term cultured DUM neurone cells bodies isolated from the cockroach Periplaneta americana terminal abdominal ganglion. These two populations named Na1 and Na2, differ each other on the basis of their 1) biophysical properties (activation, inactivation and recovery from inactivation properties), 2) physiological functions in the pacemaker activity, 3) intracellular signalling pathways and 4) sensitivity to L-glutamate through activation of a metabotropic glutamate receptor (mGluR), sharing pharmacological properties with the group III of vertebrate mGluR. Using cAMP antibodies we have shown that L-glutamate-induced reduction of INa1 occurs via an increase in intracellular cAMP level. This thereby activates two kinds of PKA including a cytosolic isoform and a PKA anchored to an A-kinase anchoring protein. The involvement of both Go/Gi and Gs proteins together with the PKG pathway in this regulatory system are strongly suspected. By contrast, the modulation of INa2 is mediated by intracellular calcium pathway that involves both calcium-CaM-dependent protein phosphatase 2B and protein kinase II (CaMKII). In addition, we have also reported that activation of these two signalling pathways may differentially affect the effect of the active component of Indoxacarb, DCJW on both INa1 and INa2, the latest being less sensitive to DCJW compared to INa1. Interestingly, increasing intracellular calcium concentration is able to increase the potency of DCJW on INa2 via activation of CaMKII. Experiments performed in parallel with chloramin T, known to remove inactivation of the sodium current, have shown that DCJW does not produce any effect on INa2. This indicates that CaMKII activated by elevation of intracellular calcium concentration affects INa2 inactivation properties, which thereby modulates the effect of DCJW

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Informations

  • Détails : 1 vol. (278 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 240-272

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