Histone post-translational modifications in the nuclei of striatal D1 and D2 neurons : development of a novel method of study and effects of cocaine

par Emmanuelle Jordi

Thèse de doctorat en Neuroscience

Sous la direction de Jean-Antoine Girault.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Modifications post-traductionnelles des histones dans les noyaux des neurones striataux D1 et D2 : développement d'une nouvelle méthode d'étude et effets de la cocaïne


  • Résumé

    L'exposition répétée à la cocaine induit une plasticité cérébrale responsable de changements comportementaux de longue durée, dont les mécanismes de signalisation intracellulaire sont mal connus. Les neurones du striatum exprimant le recepteur à la dopamine D1 et ceux exprimant le recepteur à la dopamine D2 jouent un rôle important dans l'intégration de ces signaux. L'activation de ces récepteurs induit des cascades de signalisations opposées, il est donc primordial de pouvoir les étudier séparément. Afin d'analyser spécifiquement ces familles de neurones, nous avons adapté une méthode de tri et d'analyse des noyaux des neurones basée sur la cytométrie en flux. Notre étude a permis de quantifier les changements post-traductionels des histones, ainsi que les enzymes les controlant, specificiquement dans les noyaux des neurones D1 ou D2, suite à un traitement aigu ou chronique de cocaine. Avec cette approche, nous avons trouvé que les neurones D1 et D2 comportent des profils épigénétiques spécifiques, dynamiquement régulés par la cocaine. Plus particulièrement, nous avons trouvé que l'acétylation des histones H3K14, H4K5, H4K12 et la méthylation de H3K9 étaient régulées de manière opposée entre les deux types cellulaires, sous-tendant la disparité de leur réponse transcriptionelle à la drogue. Enfin, nous avons observé qu'il y avait une corrélation complexe entre les modifications post-traductionelles d'histones, spécifiques des neurones D1 ou D2, et qui est sensiblement altérée par la cocaine. Nous proposons une approche originale dans le domaine des neurosciences permettant l'étude des protéines nucléaires applicable potentiellement à tous les types neuronaux du cerveau


  • Résumé

    The aim of this work is to determine the protein modifications contributing to epigenetic changes in the nuclei of striatal neurons in response to cocaine, and, thus, to progress in our understanding of the long-term plasticity underlying behavioral modifications. In the striatum, 95% of neurons are medium-sized spiny neurons (MSNs) subdivided mainly in two populations: the D1 dopamine receptor (D1)-expressing neurons participating in the direct pathway and the D2 dopamine receptor (D2)- expressing neurons participating in the indirect pathway. This segregation confers to dopamine the ability to exert opposite functional modulation of the two pathways. With this heterogeneous neuronal composition, analyzing lysates from pooled neuronal populations would average the responses. Taking this into consideration, we developed an assay, using flow cytometric analysis, to quantify the cocaine-induced changes in histone acetylation and methylation, and the enzyme controlling them, in the isolated D1 and D2 MSNs subpopulations. We found that D1 and D2 MSNs displayed remarkable epigenetic specificities dynamically regulated by acute and chronic cocaine. In particular, we showed that H3K14, H4K5, H4K12 acetylation and H3K9 methylation exhibit opposite regulation between the two cell types underlying the differential gene expression occurring in D1 and D2 MSNs. Finally, we showed that there is complex correlation between histone PTMs that is altered by cocaine and is cell-type dependent. We propose an original approach in neuroscience that allows to explore nuclear protein changes from virtually all neurons in basal, drug-altered or pathological conditions

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. ([190] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 130-158. 495 réf. bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2012 217
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.