Système cholinergique non-neuronale

Neneuronálny cholínergický system

Non-neuronal cholinergic system

• Auteur / Autrice : Kristína Szmicseková
• Direction : Eric Krejci, Anna Hrabovská
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 29/04/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité en cotutelle avec Univerzita Komenského (Bratislava)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Borelli (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2020-...)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Houzé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Houzé, Kamil Kuča, Daniela Ježová, Soňa Čačányiová, Jan Klimas, Eva Račanská
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Kamil Kuča, Daniela Ježová, Soňa Čačányiová

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rats

Rats de lignée SHR

Hypertension artérielle

analyse

Acetylcholinesterase

Lipides -- Métabolisme

Aorte

Mots clés libres

Système cholinergique non neuronal

Cholinestérases

Aorte

Rats spontanément hypertendus

Métabolisme des lipides

Neneuronálny cholínergický systém

Cholínesterázy

Aorta

Spontánne hypertenzné potkany

Lipidový metabolizmus

Non-neuronal cholinergic system

Cholinesterases

Aorta

Spontaneously hypertensive rats

Lipid metabolism

Résumé

Introduction: Malgré l'absence d'innervation cholinergique, les vaisseaux sont très réactifs à la présence d'acétylcholine (ACh). De plus, ce neurotransmetteur est couramment utilisé pour évaluer la fonction endothéliale des vaisseaux. Cependant, les informations sur les cholinestérases vasculaires (ChE), les enzymes qui mettent fin à l'action de l'ACh, sont rares. Le principal objectif de cette thèse de doctorat était de caractériser les ChE vasculaires et l'ensemble du système cholinergique de l'aorte dans des conditions normales et pathologiques. Méthodes: Des rats Wistar mâles adultes et des rats spontanément hypertendus (SHR) nourris avec une alimentation régulière ou riche en graisses ont été utilisés dans le cadre du projet. L'expression relative des enzymes et des transporteurs étudiés a été déterminée par la méthode RT-qPCR. Les activités de ChE dans les extraits de tissus ont été mesurées par la méthode d'Ellman, la coloration de l'activité a été réalisée par la méthode de Tsuji et la localisation des protéines a été faite par double immunohistochimie. Les formes moléculaires de ChE ont été séparées par des gradients de saccharose. Résultats et conclusion: Toutes les enzymes et tous les transporteurs impliqués dans la synthèse, le stockage, la libération et la dégradation de l’ACh ont été détectés dans l'aorte du rat au niveau de l'ARNm et au niveau des protéines. Cela confirme que l'aorte est un tissu cholinergique non neuronal, capable de soutenir pleinement le cycle de vie des ACh. Les ChE sont présents principalement sous forme de formes ancrées dans la PRiMA dans chaque partie de l'aorte, tandis que la butyrylcholinestérase (BChE) est l’enzyme dominante, localisée principalement sur le muscle lisse. Dans les rat SHR, des niveaux plus faibles de BChE ont été détectés, accompagnés d'une diminution des expressions relatives de la carnitine acétyltransférase et des transporteurs de cations organiques. Cela suggère une signalisation cholinergique plus faible dans l'aorte de la SHR par rapport aux rats normotendus. Dans l'expérience pharmacologique, l'inhibition du BChE et l'alimentation riche en graisses ont toutes deux entraîné une prise de poids significative et une augmentation des taux sériques de TAG. De plus, un régime riche en graisses a induit une augmentation des niveaux d'ARNm du BChE, indiquant son implication dans le métabolisme des lipides.

Úvod: Napriek absencii cholínergickej inervácie, cievy sú vysoko reaktívne na prítomnosť acetylcholínu (ACh). Okrem toho, práve tento neurotransmiter sa využíva vo fyziologických experimentoch na sledovanie funkčnosti endotelu. Napriek tomu však chýbajú informácie o prítomnosti cholínesteráz (ChE), enzýmov, ktoré ukončujú jeho účinok v cievach. Cieľom tejto dizertačnej práce bola detailne charakterizovať tieto enzýmy a kompletne preštudovať prítomnosť komponentov neneuronálneho cholínergického systému v aorte normotenzných a spontánne hypertenzných potkanov (SHR). Metódy: V experimentoch boli použité 12-týždňové potkany rodu Wistar a SHR, ktoré boli kŕmené buď štandardnou alebo vysoko-tukovou stravou. Relatívna expresia študovaných enzýmov a transportérov bola stanovená metódou RT-qPCR. Aktivity ChE boli stanovené v tkanivových extraktoch pomocou Ellmanovej metódy, aktivitné farbenie bolo prevedené podľa Tsujiho metódy. Na vizualizáciu a lokalizáciu bola využitá metóda dvojfarebnej immunohistochémie. Molekulové formy ChE boli charakterizované pomocou metódy sacharózového gradientu. Výsledky a diskusia: Všetky enzýmy a transportéry, ktoré sú potrebné na syntézu, uchovávanie, vylučovanie a degradáciu ACh boli potvrdené nielen na úrovni mRNA, ale aj na úrovni proteínov. Tieto zistenia potvrdzujú, že aorta patrí medzi neneuronálne cholínergické tkanivá. ChE sú prítomné primárne v PRiMA-kotvenej forme v každej časti aorty, pričom butyrylcholínesteráza (BChE) je dominantná a je prítomná hlavne v hladkom svalstve. V spontánne hypertenznom modeli bola detegovaná nižšia BChE aktivita a tiež nižšia relatívna expresia karnitínacetyltransferázy a organických katiónových transportérov. Vo farmakologickom experimente, aj inhibícia BChE, aj vysoko-tuková strava spôsobila signifikantný prírastok hmotnosti a zvýšenie sérových hladín triacylglycerolov. Okrem toho, vysoko-tuková strava indukovala zvýšenie hladín mRNA pre BChE, čo naznačuje dôležitú úlohu tohto enzýmu nielen vo fyziológii ciev, ale aj v metabolizme lipidov.

Introduction: Despite the lack of cholinergic innervation, vessels are highly reactive to the presence of acetylcholine (ACh). Moreover, this neurotransmitter is commonly used to assess the endothelial function of vessels. However, information about vascular cholinesterases (ChE), the enzymes that terminate ACh action, is spares. The main aim of this dissertation thesis was to characterize vascular ChE and overall non-neuronal cholinergic system in the aorta under physiological and pathological conditions. Methods: Adult male Wistar rats and spontaneously hypertensive rats (SHR) were used in the project, fed either with regular or high-fat diet. Relative expression of studied enzymes and transporters were determined by RT-qPCR method. ChE activities in tissue extracts were measured by Ellman's assay, activity staining was performed by Tsuji’s method and proteins localizations were done by dual immunohistochemistry. Molecular forms of ChE were studied by sucrose gradients. Results and conclusion: The enzymes and transporters necessary for ACh synthesis, storage, release, and degradation were detected in the rat aorta at mRNA and at protein levels. This confirms that aorta is a non-neuronal cholinergic tissue, capable to fully support the ACh life cycle. ChE are present mainly as PRiMA-anchored forms in each part of the aorta, while butyrylcholinesterase (BChE) is the dominant ChE, localized primarily in the smooth muscle. In SHR, lower levels of BChE were detected, accompanied by decreased relative expressions of carnitine acetyltransferase and organic cation transporters. This suggests lower cholinergic signaling in SHR aorta as compared to normotensive rats. In the pharmacological experiment, both inhibition of BChE and high-fat diet resulted in significant weight gain and increased serum TAG levels. Moreover, a high-fat diet induced mRNA expression of BChE. Our data suggest BChE involvement in lipid metabolism.