Étude de l'expression de la sulfhydryl oxydase QSOX dans le système nerveux central et l'adénohypophyse de rat

Sulfuydryl oxidase QSOX expression in rat central nervous system and adenohypophysis

• Auteur / Autrice : Georges Mairet-Coello
• Direction : Bernadette Griffond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Homme, environnement, santé (Besançon2000-2012)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adénohypophyse

PCR (génétique)

Immunocytochimie

Mots clés libres

Sulfhydryl oxydase

Qsox

Résumé

La sulfuydryl oxydase de rat QSOX (rQSOX) catalyse la formation de ponts disulfures dans des peptides et des protéines, au cours d'une réaction réduisant l'oxygène moléculaire en peroxyde d'hydrogène. Elle appartient à la famille des quiescine/sulfuydryl oxydases (QSOX), dont les membres jouent un rôle dans le contrôle du cycle cellulaire, dans l'homéostasie redox, le repliement des protéines et la signalisation de l'apoptose. Notre thème d'étude a concerné la sulfuydryl oxydase QSOX dans le système nerveux central de rat. L'analyse de l'expression du gène rQSOX par RT-PCR et northern blotting/hybridation nous a permis de mettre en évidence, dans tous les territoires cérébraux, l'existence de 2 transcrits QSOX provenant d'un épissage alternatif. Le transcrit majoritaire correspond à celui identifié dans les vésicules séminales. Par immunofluorescence indirecte, à l'aide d'un antisérum dirigé contre la protéine QSOX de vésicule séminale de rat, nous avons réalisé la cartographie détaillée de sa distribution dans le système nerveux central adulte. L'enzyme présente une distribution ubiquitaire, et est spécifiquement localisée dans les neurones. Le fait que certaines populations neuronales de l'hypothalamus qui synthétisent des neuropeptides contenant un pont disulfure présentent un immunomarquage intense suggère l'implication de l'enzyme dans l'élaboration et/ou le remaniement des ponts disulfures. Par microscopie électronique, nous avons observé rQSOX dans les saccules golgiens et les grains de sécrétion des neurones du noyau supraoptique, suggérant qu'elle peut être sécrétée et jouer un rôle dans le milieu extracellulaire. L'ontogenèse de l'expression de la protéine rQSOX a été examinée par immunohistochimie. Elle suit de manière générale les gradients neurogénétiques et de maturation du cerveau, mais différentes stratégies d'expression (transitoire ou acquise) ont pu être notées. Elle est corrélée aux étapes de différentiation et de maturation de certains systèmes neuronaux, et pourrait être impliquée dans la migration, l'implantation et la maturation des neurones. Parallèlement à nos études dans le système nerveux central, nous avons analysé par RT -PCR semi-quantitative l'expression du gène rQSOX dans l'adénohypohyse de rattes dans différentes conditions. Les taux d'ARNm QSOX varient au cours du cycle estrien, et sont significativement augmentés après injections chroniques d'estradiol-17β à des rattes ovariectomisées. L'expression du gène QSOX serait régulée positivement par les hormones sexuelles dans l'adénohypophyse. L'ensemble de nos résultats soulignent l'importance de rQSOX dans le système nerveux central tant au cours du développement que pendant la vie adulte. Les investigations doivent cependant être poursuivies 1) pour comprendre le rôle que joue exactement rQSOX dans l'établissement des synapses ou le remodelage de la matrice extracellulaire par exemple, 2) pour évaluer les effets des modifications de l'état redox liées à son activité, 3) pour poursuivre l'identification des acteurs de sa régulation.

The rat QSOX sulfhydryl oxidase (rQSOX) catalyses the formation of disulfide bonds in peptides and proteins with reduction of molecular oxygen to hydrogen peroxide. It belongs to the quiescin/sulfhydryl oxidase (QSOX) family, the members of which are involved in the control of the cell cycle, maintenance of the redox state, oxidative protein folding and apoptosis signaling. Our research focused on the study of the QSOX sulfhydryl oxidase in the rat central nervous system. Analyzes of the expression of the rQSOX gene by RT-PCR and northern blot revealed in ail parts of the brain two transcripts arising from an alternative splicing. The major transcript corresponds to that identified in seminal vesicles. By immunohistochemistry, using an antiserum recognizing the rQSOX protein from seminal vesicles, we mapped the enzyme distribution in the central nervous system. It is ubiquitously distributed and specifically expressed by neurons. Different intensities of labeling were observed depending on the areas. By selected double immunohistochemistry, the highest labeling level in the hypothalamus was noticed in neuron populations that express disulfide-bonded neuropeptides. This suggests that the enzyme could participate to the folding of these neuropeptides. Ultrastructural investigations in the supraoptic nucleus showed that rQSOX is associated with the Golgi apparatus and dense-core granules, indicating it could play a role extracellularly. The ontogenesis of rQSOX expression was investigated by immunohistochemistry. It roughly follows brain neurogenetic and maturation gradients, but different expression strategies were distinguished depending on the cell type and brain areas. The rQSOX ontogeny is correlated with the maturation of some neuronal systems, suggesting a role for the enzyme during migration, settlement and maturation of neurons. We also analyzed the expression of the rQSOX gene in the rat adenohypophysis using a semiquantitative RT-PCR method. The rQSOX expression varies across the estrous cycle and is up-regulated after 17p-estradiol administration to ovariectomized female rats. The rQSOX gene is thus potentially controlled by sex hormone levels. Our results indicate the rQSOX protein could play important roles during the development of the central nervous system and may serve physiological functions in the adult brain.