Identification of cholinoceptive glycinergic neurons in the mammalian retina

The light-evoked release of acetylcholine (ACh) affects the responses of many retinal ganglion cells, in part via nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs). nAChRs that contain beta2alpha3 neuronal nicotinic acetylcholine receptors have been identified and localized in the rabbit retina; these nAChRs are recognized by the monoclonal antibody mAb210. We have examined the expression of beta2alpha3 nAChRs by glycinergic amacrine cells in the rabbit retina and have identified different subpopulations of nicotinic cholinoceptive glycinergic cells using double and triple immunohistochemistry with quantitative analysis. Here we demonstrate that about 70% of the cholinoceptive amacrine cells in rabbit retina are glycinergic cells. At least three nonoverlapping subpopulations of mAb210 glycine-immunoreactive cells can be distinguished with antibodies against calretinin, calbindin, and gamma-aminobutyric acid (GABA)(A) receptors. The cholinergic cells in rabbit retina are thought to synapse only on other cholinergic cells and ganglion cells. Thus, the expression of beta2alpha3 nAChRs on diverse populations of glycinergic cells is puzzling. To explore this finding, the subcellular localization of beta2alpha3 was studied at the electron microscopic level. mAb210 immunoreactivity was localized on the dendrites of amacrines and ganglion cells throughout the inner plexiform layer, and much of the labeling was not associated with recognizable synapses. Thus, our findings indicate that ACh in the mammalian retina may modulate glycinergic circuits via extrasynaptic beta2alpha3 nAChRs. (C) 2002 Wiley-Liss, Inc.

Rôle de l'activation de c-Jun N-terminal kinase (JNK) dans un modèle de glaucome chez le rat et neuroprotection par inhibition de la voie de JNK

RESUME : Dans ce travail effectué chez le rat adulte, l'excitotoxicité rétinienne est élicitée par injection intravitréenne de NMDA. Les lésions en résultant sont localisées dans la rétine interne. Elles prennent la forme de pycnoses dans la couche des cellules ganglionnaires (corps cellulaires des cellules ganglionnaires et amacrines déplacées) et dans la partie interne de la couche nucléaire interne (cellules amacrines). Cette localisation est liée à la présence de récepteurs au glutamate de type NMDA sur ces cellules. L'activation de ces récepteurs entraîne un influx calcique et l'activation de diverses enzymes (phospholipase A, calpaïnes, calmoduline, synthase d'oxyde nitrique). La signalisation se poursuit en aval en partie par les voies des Mitogen Activated Protein Kinase (MAPK) : ERK, p38, ]NK. Dans les expériences présentées, toutes trois sont activées après l'injection de NMDA. Dans les cascades de signalisation de JNK, trois kinases s'ancrent sur une protéine scaffold. Les MAPKKK phosphorylent MKK4 et MKK7, qui phosphorylent JNK. JNK a de nombreuses cibles nucléaires (dont le facteur de transcription c-Jun) et cytoplasmiques. La voie de JNK est bloquée par l'inhibiteur peptidique D-JNKI-1 en empêchant l'interaction de la kinase avec son substrat. L'inhibiteur est formé de 20 acides aminés du domaine de liaison JBD et de 10 acides aminés de la partie TAT du virus HIV. L'injection intravitréenne de D-JNKI-1 permet une diminution des taux de JNK et c-Jun phosphorylés dans les lysats de rétine. L'effet prépondérant est la restriction importante des altérations histologiques des couches internes de la rétine. L'évaluation par électrorétinogramme met en sus en évidence une sauvegarde de la fonction cellulaire. Ce travail a ainsi permis d'établir la protection morphologique et fonctionnelle des cellules de la rétine interne par inhibition spécifique de la voie de JNK lors d'excitotoxicité. SUMMARY Excitotoxicity in the retina associates with several pathologies like retinal ischemia, traumatic optic neuropathy and glaucoma. In this study, excitotoxicity is elicited by intravitreal NMDA injection in adult rats. Lesions localise in the inner retina. They present as pyknotic cells in the ganglion cell layer (ganglion cells and displaced amacrines) and the inner nuclear layer (amacrine cells). These cells express NMDA glutamate receptors. The receptor activation leads to a calcium flow into the cell and hence enzyme activation (phospholipase, calpains, calmodulin, nitric oxide synthase). The subsequent signaling pathways can involve the Mitogen Activated Protein Kinases (MAPK): ERK, p38 end JNK. These were all activated in our experiments. The signaling cascade organises around several scaffold proteins. The various MAPKKK phosphorylate MKK4 and MKK7, which phosphorylate JNK. JNK targets are of nuclear (c-Jun transcription factor) or cytoplasmic localisation. The peptidic inhibitor D-JNKI-1, 20 amino acids from the JNK binding domain JBD coupled to 10 amino acids of the TAT transporter, disrupts the binding of JNK with its substrate. Intravitreal injection of the inhibitor lowers phosphorylated forms of JNK and c-Jun in retinal extracts. It protects strongly against histological lesions in the inner retina and allows functional rescue.

The role of Bmi1 in CNS development and in retinal degeneration

SUMMARY : The present work addresses several aspects of cell cycle regulation, cell fate specification and cell death in the central nervous system (CNS), specifically the cortex and the retina. More precisely, we investigated the role of Bmi1, a polycomb family gene required for stem cell proliferation and self-renewal, in the development of the cerebral cortex, as well as in the genesis of the retina. These data, together with studies published during the last two decades concerning cell cycle re-activation in apoptotic neurons in the CNS, raised the question of a possible link between regulation of the cell cycle during development and during retinal degeneration. 1. The effects of Bmi1 loss in the cerebral cortex : Consistently with our and others' observations on failure of Bmi9-/- stem cells to proliferate and self-renew in vitro, the Bmi9-/- cerebral cortex presented slight defects in proliferation in stem/progenitor cells compartments in vivo. This was in accordance with the pattern of Bmi1 expression in the developing forebrain. The modest proliferation defects, compared to the drastic consequences of Bmi9 loss in vitro, suggest that cell-extrinsic mechanisms may partially compensate for Bmi1 deletion in vivo during cortical histogenesis. Nevertheless, we observed a decreased proliferating activity in neurogenic regions of the adult telencephalon, more precisely in the subventricular zone, showing that Bmi1 controls neural stem/progenitor proliferation during adulthood in vivo. Our data also highlight an increased production of astrocytes at birth, and a generalized gliosis in the adult Bmi9-/- brain. Importantly, glial progenitors and astrocytes retained the ability to proliferate in the absence of Bmi1. 2. The effects of Bmi1 loss in the retina : The pattern of expression of Bmi1 during development and in the adult retina suggests a role for Bmi1 in cell fate specification and differentiation rather than in proliferation. While the layering and the global structure of the retina appear normal in Bmi1 /adult mice, immunohistochemìcal analysis revealed defects in the three major classes of retinal interneurons, namely: horizontal, bipolar and amacrine cells. Electroretinogram recordings in Bmi9-/- mice are coherent with the defects observed at the histological level, with a reduced b-wave and low-profile oscillatory potentials. These results show that Bmi1 controls not only proliferation, but also cell type generation, as previously observed in the cerebellum. 3. Cell cycle events and related neuroprotective strategies in retinal degeneration : In several neurodegenerative disorders, neurons re-express cell cycle proteins such as cyclin dependent kinases (Cdks) prior to apoptosis. Here, we show for the first time that this is also the case during retinal degeneration. Rd1 mice carry a recessive defect (Pdeóbrd/rd) that causes retinal degeneration and serves as a model of retinitis pigmentosa. We found that photoreceptors express Cdk4 and Cdk2, and undergo DNA synthesis prior to cell death. To interfere with the reactivation of Cdk-related pathways, we deleted E2fs or Brni1, which normally allow cell cycle progression. While deleting E2f1 (downstream of Cdk4/6) in Rd1 mice provides only temporary protection, knocking out Bmi1 (upstream of Cdks) leads to an extensive neuroprotective effect, independent of p16ink4a or p19arf, two tumor suppressors regulated by Bmi1. Analysis of Cdks and the DNA repair-related protein Ligase IV showed that Bmi1 acts downstream of DNA repair events and upstream of Cdks in this neurodegenerative mechanism. Expression of Cdks during an acute model of retinal degeneration, light damage-induced photoreceptor death, points to a role for Bmi1 and cell cycle proteins in retinal degeneration. Considering the similarity with the cell cycle-related apoptotic pathway observed in other neurodegenerative diseases, Bmi1 is a possible general target to prevent or delay neuronal death. RESUME : Ce travail aborde plusieurs aspects de la régulation du cycle cellulaire, de la spécification du devenir des cellules et de la mort cellulaire dans le système nerveux centrale (SNC), plus particulièrement dans le cortex cérébral et dans la rétine. Nous nous sommes intéressés au gène Bmi1, appartenant à la famille polycomb et nécessaire à la prolifération et au renouvellement des cellules souches. Nous avons visé à disséquer son rôle dans le développement du cortex et de la rétine. Ces données, ainsi qu'une série de travaux publiés au cours des deux dernières décennies concernant la réactivation du cycle cellulaire dans les neurones en voie d'apoptose dans le SNC, nous ont ensuite poussé à chercher un lien entre la régulation du cycle cellulaire pendant le développement et au cours de la dégénérescence rétinienne. 1. Les effets de l'inactivation de Bmi1 dans le cortex cérébral : En accord avec l'incapacité des cellules souches neurales in vitro à proliférer et à se renouveler en absence de Bmi1, le cortex cérébral des souris Bmi1-/- présente de légers défauts de prolifération dans les compartiments contenant les cellules souches neurales. Ceci est en accord avec le profil d'expression de Bmi1 dans le télencéphale. Les conséquences de la délétion de Bmi1 sont toutefois nettement moins prononcées in vivo qu'in vitro ; cette différence suggère l'existence de mécanismes pouvant partiellement compenser l'absence de Bmi1 pendant la corticogenèse. Néanmoins, l'observation d'une réduction de la prolifération dans la zone sous-ventriculaire, la zone majeure de neurogenèse dans le télencéphale adulte, montre que Bmi1 contrôle la prolifération des cellules souche/progénitrices neurales chez la souris adulte. Nos résultats démontrent par ailleurs une augmentation de la production d'astrocytes à la naissance ainsi qu'une gliose généralisée à l'état adulte chez les souris Bmi1-/-. Les progéniteurs gliaux et les astrocytes conservent donc leur capacité à proliférer en absence de Bmi1. 2. Les effets de l'inactivation de Bmi1 dans la rétine : Le profil d'expression de Bmi1 pendant fe développement ainsi que dans la rétine adulte suggère un rôle de Bmi1 dans la spécification de certains types cellulaires et dans la différentiation plutôt que dans la prolifération. Alors que la structure et la lamination de la rétine semblent normales chez les souris Bmi1-/-, l'analyse par immunohistochimie amis en évidence des défauts au niveau des trois classes d'interneurones rétiniens (les cellules horizontales, bipolaires et amacrines). Les électrorétinogrammes des souris Bmi1-/- sont cohérents avec les défauts observés au niveau histologique et montrent une réduction de l'onde « b » et des potentiels oscillatoires. Ces résultats montrent que Bmi1 contrôle la génération de certaines sous-populations de neurones, comme démontré auparavant au niveau de cervelet. 3. Réactivation du cycle cellulaire et stratégies théraoeutiaues dans les dégénérescences rétiniennes : Dans plusieurs maladies neurodégénératives, les neurones ré-expriment des protéines du cycle cellulaire telles que les kinases cycline-dépendantes (Cdk) avant d'entrer en apoptose. Nous avons démontré que c'est aussi le cas dans les dégénérescences rétiniennes. Les souris Rd1 portent une mutation récessive (Pde6brd/rd) qui induit une dégénérescence de la rétine et sont utilisées comme modèle animal de rétinite pigmentaire. Nous avons observé que les photorécepteurs expriment Cdk4 et Cdk2, et entament une synthèse d'ADN avant de mourir par apoptose. Pour interférer avec la réactivation les mécanismes Cdk-dépendants, nous avons inactivé les gènes E2f et Bmi1, qui permettent normalement la progression du cycle cellulaire. Nous avons mis en évidence que la délétion de E2f1 (en aval de Cdk4/6) dans les souris Rd1 permet une protection transitoire des photorécepteurs. Toutefois, l'inactivation de Bmi1 (en amont des Cdk) est corrélée à une neuroprotection bien plus durable et ceci indépendamment de p16ink4a et p19arf, deux suppresseurs de tumeurs normalement régulés par Bmi1. L'analyse des Cdk et de la ligase IV (une protéine impliquée dans les mécanismes de réparation de l'ADN) a montré que Bmi1 agit en aval des événements de réparation de l'ADN et en amont des Cdk dans la cascade apoptotique dans les photorécepteurs des souris Rd1. Nous avons également observé la présence de Cdk dans un modèle aigu de dégénérescence rétinienne induit par une exposition des animaux à des niveaux toxiques de lumière. Nos résultats suggèrent donc un rôle général de Bmi1 et des protéines du cycle cellulaire dans les dégénérescences de la rétine. Si l'on considère la similarité avec les événements de réactivation du cycle cellulaire observés dans d'autres maladies neurodégénératives, Bmi1 pourrait être une cible thérapeutique générale pour prévenir la mort neuronale.

Differential vulnerability of neurochemically identified subpopulations of retinal neurons in a monkey model of glaucoma.

The vulnerability of subpopulations of retinal neurons delineated by their content of cytoskeletal or calcium-binding proteins was evaluated in the retinas of cynomolgus monkeys in which glaucoma was produced with an argon laser. We quantitatively compared the number of neurons containing either neurofilament (NF) protein, parvalbumin, calbindin or calretinin immunoreactivity in central and peripheral portions of the nasal and temporal quadrants of the retina from glaucomatous and fellow non-glaucomatous eyes. There was no significant difference between the proportion of amacrine, horizontal and bipolar cells labeled with antibodies to the calcium-binding proteins comparing the two eyes. NF triplet immunoreactivity was present in a subpopulation of retinal ganglion cells, many of which, but not all, likely correspond to large ganglion cells that subserve the magnocellular visual pathway. Loss of NF protein-containing retinal ganglion cells was widespread throughout the central (59-77% loss) and peripheral (96-97%) nasal and temporal quadrants and was associated with the loss of NF-immunoreactive optic nerve fibers in the glaucomatous eyes. Comparison of counts of NF-immunoreactive neurons with total cell loss evaluated by Nissl staining indicated that NF protein-immunoreactive cells represent a large proportion of the cells that degenerate in the glaucomatous eyes, particularly in the peripheral regions of the retina. Such data may be useful in determining the cellular basis for sensitivity to this pathologic process and may also be helpful in the design of diagnostic tests that may be sensitive to the loss of the subset of NF-immunoreactive ganglion cells.

Role of the c-Jun N-terminal kinase pathway in retinal excitotoxicity, and neuroprotection by its inhibition.

J. Neurochem. (2010) 10.1111/j.1471-4159.2010.06705.x Abstract Retinal excitotoxicity is associated with retinal ischemia, and with glaucomatous and traumatic optic neuropathy. The present study investigates the role of c-Jun N-terminal kinase (JNK) activation in NMDA-mediated retinal excitotoxicity and determines whether neuroprotection can be obtained with the JNK pathway inhibitor, d-form of JNK-inhibitor 1 (d-JNKI-1). Young adult rats received intravitreal injections of 20 nmol NMDA, which caused extensive neuronal death in the inner nuclear and ganglion cell layers. This excitotoxicity was associated with strong activation of calpain, as revealed by fodrin cleavage, and of JNK. The cell-permeable peptide d-JNKI-1 was used to inhibit JNK. Within 40 min of its intravitreal injection, FITC-labeled d-JNKI-1 spread through the retinal ganglion cell layer into the inner nuclear layer and interfered with the NMDA-induced phosphorylation of JNK. Injections of unlabeled d-JNKI-1 gave unprecedentedly strong neuroprotection against cell death in both layers, lasting for at least 10 days. The NMDA-induced calpain-specific fodrin cleavage was likewise strongly inhibited by d-JNKI-1. Moreover the electroretinogram was partially preserved by d-JNKI-1. Thus, the JNK pathway is involved in NMDA-mediated retinal excitotoxicity and JNK inhibition by d-JNKI-1 provides strong neuroprotection as shown morphologically, biochemically and physiologically.

Congenital Nystagmus Gene FRMD7 Is Necessary for Establishing a Neuronal Circuit Asymmetry for Direction Selectivity.

Neuronal circuit asymmetries are important components of brain circuits, but the molecular pathways leading to their establishment remain unknown. Here we found that the mutation of FRMD7, a gene that is defective in human congenital nystagmus, leads to the selective loss of the horizontal optokinetic reflex in mice, as it does in humans. This is accompanied by the selective loss of horizontal direction selectivity in retinal ganglion cells and the transition from asymmetric to symmetric inhibitory input to horizontal direction-selective ganglion cells. In wild-type retinas, we found FRMD7 specifically expressed in starburst amacrine cells, the interneuron type that provides asymmetric inhibition to direction-selective retinal ganglion cells. This work identifies FRMD7 as a key regulator in establishing a neuronal circuit asymmetry, and it suggests the involvement of a specific inhibitory neuron type in the pathophysiology of a neurological disease. VIDEO ABSTRACT.

Evidence of muscarinic acetylcholine receptors in the retinal centrifugal system of the chick

In this study we characterize the presence of muscarinic acetylcholine receptors (mAChR) in the isthmo-optic nucleus (ION) of chicks by immunohistochemistry with the M35 antibody. Some M35-immunoreactive fibers were observed emerging from the retinal optic nerve insertion, suggesting that they could be centrifugal fibers. Indeed, intraocular injections of cholera toxin B (CTb), a retrograde tracer, and double-labeling with M35 and CTb in the ION confirmed this hypothesis. The presence of M35-immunoreactive cells and the possible mAChR expression in ION and ectopic neuron cells in the chick brain strongly suggest the existence of such a cholinergic system in this nucleus and that acetylcholine release from amacrine cells may mediate interactions between retinal cells and ION terminals.

Cyclic AMP increases the survival of ganglion cells in mixed retinal cell cultures in the absence of exogenous neurotrophic molecules, an effect that involves cholinergic activity

Natural cell death is a well-known degenerative phenomenon occurring during development of the nervous system. The role of trophic molecules produced by target and afferent cells as well as by glial cells has been extensively demonstrated. Literature data demonstrate that cAMP can modulate the survival of neuronal cells. Cultures of mixed retinal cells were treated with forskolin (an activator of the enzyme adenylyl cyclase) for 48 h. The results show that 50 µM forskolin induced a two-fold increase in the survival of retinal ganglion cells (RGCs) in the absence of exogenous trophic factors. This effect was dose dependent and abolished by 1 µM H89 (an inhibitor of protein kinase A), 1.25 µM chelerythrine chloride (an inhibitor of protein kinase C), 50 µM PD 98059 (an inhibitor of MEK), 25 µM Ly 294002 (an inhibitor of phosphatidylinositol-3 kinase), 30 nM brefeldin A (an inhibitor of polypeptide release), and 10 µM genistein or 1 ng/ml herbimycin (inhibitors of tyrosine kinase enzymes). The inhibition of muscarinic receptors by 10 µM atropine or 1 µM telenzepine also blocked the effect of forskolin. When we used 25 µM BAPTA, an intracellular calcium chelator, as well as 20 µM 5-fluoro-2'-deoxyuridine, an inhibitor of cell proliferation, we also abolished the effect. Our results indicate that cAMP plays an important role controlling the survival of RGCs. This effect is directly dependent on M1 receptor activation indicating that cholinergic activity mediates the increase in RGC survival. We propose a model which involves cholinergic amacrine cells and glial cells in the increase of RGC survival elicited by forskolin treatment.

Immunohistochemical characterization of the chick marginal retina

The retina is a highly differentiated tissue with a complex layered structure that has been extensively characterized. However, most of the previous studies focused on the histology of the central retina while little is known about the cellular composition, organization and function of the marginal retina. Recent research has identified a subpopulation of multipotential progenitor cells in the marginal regions of the retina, closest to the ciliary body ("ciliary marginal zone"). These cells are capable of differentiation in response to an appropriate stimulus. Thus, it is possible that the structure and composition of the marginal retina are distinct from those of the central retina to accommodate the potential addition of newly formed neurons. To characterize the cellular profile of the chick marginal retina, we labeled it immunohistochemically for markers whose staining pattern is well established in the central retina: calbindin, calretinin, protein kinase C, and choline acetyltransferase. Calbindin was present at very low levels in the marginal retina putative photoreceptor layer. Calretinin-positive horizontal cells were also sparse close to the ciliary marginal zone. The bipolar cells in the marginal outer plexiform layer were positive for anti-protein kinase C antibodies, but the density of labeling was also decreased in relation to the central retina. In contrast, the marginal starburst cholinergic amacrine cell pattern was very similar to the central retina. From these data we conclude that the structure of the marginal retina is significantly different from that of the central retina. In particular, the expression of late retina markers in the marginal retina decreased in comparison to the central retina.

Expression des nétrines dans la rétine de souris adulte

Les nétrines sont une petite famille de protéines de guidage axonal qui peuvent attirer des axones ou en repousser d’autres lors du développement neuronal. Lors du développement de la rétine, les axones des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) sont attirés vers une source de nétrines au niveau du disque optique leur permettant de quitter la rétine et de former le nerf optique. Afin de pouvoir caractériser le rôle des nétrines dans le système visuel adulte, nous avons investigué l’expression des nétrines et leurs récepteurs dans la rétine de souris adulte. Alors qu’aucune expression de la nétrine-1 n’a été détectée dans la rétine adulte, l’expression de la nétrine-3 a été abondamment détectée au niveau des CGR et des cellules amacrines. Nous démontrons aussi que les récepteurs des nétrines sont exprimés dans la rétine adulte. Alors que DCC semble être confiné au niveau des axones des CGR, néogénine est retrouvé dans les dendrites des CGR et des cellules horizontales. Quant aux protéines de la famille des récepteurs homologues à UNC-5, UNC5B a été détecté dans les somas des CGR et UNC5C dans les cellules de Müller. La découverte que nétrine-3 et ses récepteurs sont abondamment exprimés dans plusieurs types cellulaires de la rétine adulte leur suggère un rôle dans le fonctionnement du système visuel mature.

Caractérisation du système des endocannabinoïdes au niveau de la rétine adulte et en développement

Le système endocannaboïde (eCB) est constitué des ligands, des récepteurs – les plus étudiés étant les récepteurs CB1 et CB2 – et les enzymes de synthèse et de dégradation. Les ligands étant lipophiles, ils ne sont pas encapsulés dans des vésicules, ce qui place les enzymes de synthèse et de dégradation dans une position de régulateurs clés. Plusieurs études démontrent une participation du système eCB à des processus de développement dans le système nerveux central (SNC). La rétine est un modèle important pour l’étude de ces processus car elle contient plusieurs types cellulaires bien connus, dont le patron de développement est clairement établi. Pour l’instant très peu est connu sur l’expression du système eCB durant le développement rétinien. C’est dans ce cadre que les patrons d’expression du récepteur CB1 et de l’enzyme de dégradation FAAH ont été étudiés pendant le développement rétinien postnatal chez le rat. Pour identifier les types cellulaires exprimant ces protéines, des co-marquages ont été accomplis pour le récepteur CB1 ou FAAH et des marqueurs des types cellulaires rétiniens. À P1, les cellules ganglionnaires, amacrines, horizontales et mitotiques expriment le récepteur CB1. Les cellules ganglionnaires et amacrines cholinergiques sont FAAH-positives. Au cours du développement, certains types cellulaires démontrent une expression transitoire de ces deux protéines, suggérant une implication du système eCB dans les processus de développement. Nos données démontrent également une importante expression du système eCB dans la rétine adulte, ce qui soutient l’hypothèse de son implication dans la réponse rétinienne. En bref, des études fonctionnelles in vitro sur des rétines de non-mammifères ont révélées que le récepteur CB1 modulait la réponse des cônes et des cellules bipolaires. Malgré la récente démonstration de sa présence dans la rétine, il n’existe pas de d’étude sur le rôle du récepteur CB2 dans la rétine. Dans cette thèse, les conséquences fonctionnelles de l’élimination des récepteurs CB1 ou CB2 ont été évaluées chez des souris transgéniques. Les réponses rétiniennes ont été enregistrées par électrorétinographie chez des souris cnr1-/- (CB1R-KO) et cnr2-/- (CB2R-KO). Nos données suggèrent une implication différente pour chaque récepteur dans la formation de la réponse rétinienne

Caractérisation de l'anatomie et de la fonction du système endocannabinoïde dans la rétine adulte

Au cours des dernières années, un intérêt grandissant concernant les rôles physiologiques des endocannabinoïdes (eCBs) a été observé. Le système eCB est une cible attrayante pour la modulation du système immunitaire et de la douleur périphérique. Bien que le récepteur CB1 soit distribué dans le système nerveux, le récepteur CB2 est traditionnellement associé au système immunitaire. Ce dogme fait maintenant l’objet d’un débat depuis la découverte de l’expression du récepteur CB2 dans certains neurones. La rétine est un modèle important pour l’étude de processus neuronaux. La présence du récepteur CB1 y a été démontrée. Des études fonctionnelles rapportent que l’activation des récepteurs cannabinoïdes affecte le fonctionnement de plusieurs cellules rétiniennes. À ce jour, aucune étude ne s’est intéressée au rôle global des récepteurs CB1 et CB2 dans la rétine. Nous avons investigué les conséquences de l’élimination du récepteur CB1 (cnr1-/-) ou du récepteur CB2 (cnr2-/-) sur la fonction rétinienne mesurée par électrorétinographie. Nous avons également caractérisé la distribution du récepteur CB2 dans la rétine. Pour ce faire, nous avons comparé la spécificité de plusieurs anticorps dirigés contre le récepteur CB2. Seulement l’un des anticorps testés a montré une spécificité satisfaisante. Il a permis de détecter la présence du récepteur CB2 dans les cônes, les bâtonnets, les cellules horizontales, amacrines, bipolaires et ganglionnaires. Nos résultats d’électrorétinographie indiquent que seules les souris cnr2-/- présentent une amplitude accrue de l’onde a des ERG, en conditions scotopiques. En conditions photopiques, l’amplitude de l’onde b des souris cnr2-/- montre un schéma d’adaptation à la lumière différent des autres groupes. Aucun effet significatif n’a été observé chez les animaux cnr1-/-. Ces résultats permettent de conclure que les récepteurs CB1 et CB2 jouent des rôles différents dans le traitement visuel et que le récepteur CB2 semble être impliqué dans l’établissement des réponses rétiniennes.

TRPV1 receptors modulate retinal development

We investigated the possible participation of TRPV1 channels in retinal apoptosis and overall development. Retinas from newborn, male albino rats were treated in vitro with capsazepine, a TRPV1 antagonist. The expression of cell cycle markers was not changed after TRPV1 blockade, whereas capsazepine reduced the number of apoptotic cells throughout the retina,increased ERK1/2 and p38 phosphorylation and slightly reduced JNK phosphorylation. The expression of BAD, Bcl-2, as well as integral and cleaved capsase-3 were similar in all experimental conditions. Newborn rats were kept for 2 months after receiving high doses of capsazepine. In their retinas, calbindin and parvalbumin protein levels were upregulated, but only the number of amacrine-like, parvalbumin-positive cells was increased. The numbers of calretinin, calbindin, ChAT, vimentin, PKC-alpha and GABA-positive cells were similar in both conditions. Protein expression of synapsin Ib was also increased in the retinas of capsazepine-treated rats. Calretinin, vimentin, GFAP, synapsin Ia, synaptophysin and light neurofilament protein levels were not changed when compared to control values. Our results indicate that TRPV1 channels play a role in the control of the early apoptosis that occur during retinal development, which might be dependent on MAPK signaling. Moreover, it seems that TRPV1 function might be important for neuronal and synaptic maturation in the retina. (C) 2011 ISDN. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Connexin36, an Essential Element in the Rod Pathway, Is Highly Expressed in the Essentially Rodless Retina of Gallus gallus

Electrical coupling provided by connexins (Cx) in gap junctions (GJ) plays important roles in both the developing and the mature retina. In mammalian nocturnal species, Cx36 is an essential component in the rod pathway, the retinal circuit specialized for night, scotopic vision. Here, we report the expression of Cx36 in a species (Gallus gallus) that phylogenetic development endows with an essentially rodless retina. Cx36 gene is very highly expressed in comparison with other Cxs previously described in the adult retina, such as Cx43, Cx45, and Cx50. Moreover, real-time PCR, Western blot, and immunofluorescence all revealed that Cx36 expression massively increased over time during development. We thoroughly examined Cx36 in the inner and outer plexiform layers, where this protein was particularly abundant. Cx36 was observed mainly in the off sublamina of the inner plexiform layer rather than in the on sublamina previously described in the mammalian retina. In addition, Cx36 colocalized with specific cell markers, revealing the expression of this protein in distinct amacrine cells. To investigate further the involvement of Cx36 in visual processing, we examined its functional regulation in retinas from dark-adapted animals. Light deprivation markedly up-regulates Cx36 gene expression in the retina, resulting in an increased accumulation of the protein within and between cone synaptic terminals. In summary, the developmental regulation of Cx36 expression results in particular circuitry-related roles in the chick retina. Moreover, this study demonstrated that Cx36 onto- and phylogenesis in the vertebrate retina simultaneously exhibit similarities and particularities. J. Comp. Neurol. 512:651-663, 2009. (C) 2008 Wiley-Liss, Inc.