Sequential increase in Egr-1 and AP-1 DNA binding activity in the dentate gyrus following the induction of long-term potentiation

Establishment of long-term potentiation (LTP) at perforant path synapses is highly correlated with increased expression of Egr and AP-1 transcription factors in rat dentate gyrus granule cells. We have investigated whether increased transcription factor levels are reflected in increased transcription factor activity by assessing Egr and AP-I DNA binding activity using gel shift assays. LTP produced an increase in binding to the Egr element, which was NMDA receptor-dependent and correlated closely with our previously reported increase in Egr-1 (zif/268) protein levels. Supershift analysis confirmed involvement of Egr-1, but not Egr-2 in the DNA binding activity. AP-1 DNA binding was also rapidly elevated in parallel with protein levels, however, the peak increase in activity was delayed until 4 h, a time point when we have previously shown that only jun-D protein was elevated. These data indicate that binding of Egr-1 and AP-1 to their response elements is increased in two phases. This may result in activation of distinct banks of target genes which contribute to the establishment of persistent LTP. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Calcium-activated potassium channels: Multiple contributions to neuronal function

Calcium-activated potassium channels are a large family of potassium channels that are found throughout the central nervous system and in many other cell types. These channels are activated by rises in cytosolic calcium largely in response to calcium influx via voltage-gated calcium channels that open during action potentials. Activation of these potassium channels is involved in the control of a number of physiological processes from the firing properties of neurons to the control of transmitter release. These channels form the target for modulation for a range of neurotransmitters and have been implicated in the pathogenesis of neurological and psychiatric disorders. Here the authors summarize the varieties of calcium-activated potassium channels present in central neurons and their defining molecular and biophysical properties.

The glycine receptor

The inhibitory glycine receptor (GlyR) is a member of the ligand-gated ion channel receptor superfamily. The GlyR comprises a pentameric complex that forms a chloride-selective transmembrane channel, which is predominantly expressed in the spinal cord and brain stem. We review the pharmacological and physiological properties of the GlyR and relate this information to more recent insights that have been obtained through the cloning and recombinant expression of the GlyR subunits. We also discuss insights into our understanding of GlyR structure and function that have been obtained by the genetic characterisation of various heritable disorders of glycinergic neurotransmission. (C) 1997 Elsevier Science Inc.

Down-regulation of the amyloid protein precursor of Alzheimer's disease by antisense oligonucleotides reduces neuronal adhesion to specific substrata

The hallmark of Alzheimer's disease is the cerebral deposition of amyloid which is derived from the amyloid precursor protein (APP). The function of APP is unknown but there is increasing evidence for the role of APP in cell-cell and/or cell-matrix interactions. Primary cultures of murine neurons were treated with antisense oligonucleotides to down-regulate APP. This paper presents evidence that APP mediates a substrate-specific interaction between neurons and extracellular matrix components collagen type I, laminin and heparan sulphate proteoglycan but not fibronectin or poly-L-lysine. It remains to be determined whether this effect is the direct result of APP-matrix interactions, or whether an intermediary pathway is involved. (C) 1997 Elsevier Science B.V.

Circulating levels of brain-derived neurotrophic factor: correlation with mood, cognition and motor function

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is the most widely distributed neurotrophin in the CNS, where it plays several pivotal roles in synaptic plasticity and neuronal survival. As a consequence, BDNF has become a key target in the physiopathology of several neurological and psychiatric diseases. Recent studies have consistently reported altered levels of BDNF in the circulation (i.e., serum or plasma) of patients with major depression, bipolar disorder, Alzheimer`s disease, Huntington`s disease and Parkinson`s disease. Correlations between serum BDNF levels and affective, cognitive and motor symptoms have also been described. BDNF appears to be an unspecific biomarker of neuropsychiatric disorders characterized by neurodegenerative changes.

The neuroprotective effect of dental pulp cells in models of Alzheimer`s and Parkinson`s disease

Aim of the present study was to investigate the neuroprotective effect of dental pulp cells (DPCs) in in vitro models of Alzheimer and Parkinson disease. Primary cultures of hippocampal and ventral mesencephalic neurons were treated for 24 h with amyloid beta (A beta(1-42)) peptide 1-42 and 6-OHDA, respectively. DPCs isolated from adult rat incisors were previously cultured in tissue culture inserts and added to the neuron cultures 2 days prior to neurotoxin treatment. Cell viability was assessed by the MTT assay. The co-culture with DPCs significantly attenuated 6-OHDA and A beta(1-42)-induced toxicity in primary cultures of mesencephalic and hippocampal neurons, and lead to an increase in neuronal viability in untreated cultures, suggesting a neurotrophic effect in both models. Furthermore, human dental pulp cells expressed a neuronal phenotype and produced the neurotrophic factors NGF, GDNF, BDNF, and BMP2 shown by microarray screening and antibody staining for the representative proteins. DPCs protected primary neurons in in vitro models of Alzheimer`s and Parkinson`s disease and can be viewed as possible candidates for studies on cell-based therapy.

Pyramidal neurones in macaque visual cortex: Interareal phenotypic variation of dendritic branching patterns

The basal dendritic arbors of over 500-layer III pyramidal neurones of the macaque cortex were compared by fractal analyses, which provides a measure of the space filling (or branching pattern) of dendritic arbors. Fractal values (D) of individual cells were compared between the cytochrome oxidase (CO)-rich blobs and CO-poor interblobs, of middle and upper layer III, and between sublaminae, in the primary visual area (Vi). These data were compared with those in the CO compartments in the second visual area (V2), and seven other extrastriate cortical areas. (V4, MT, LIP, 7a, TEO, TE and STP). There were significant differences in the fractal dimensions, and therefore the dendritic branching patterns, of cells in striate and extrastriate areas. Of the 55 possible pairwise comparisons of fractal dimension of neurones in different cortical areas (or CO compartments), 39 proved to be significantly different. The markedly different morphologies of pyramidal cells in the different cortical areas may be one of the features that determine the functional signatures of these cells by influencing the number of inputs received by, and propagation of potentials through, their dendritic arbors.

RNA trafficking and stabilization elements associate with multiple brain proteins

Two of the best understood somatic cell mRNA cytoplasmic trafficking elements are those governing localization of beta-actin and myelin basic protein mRNAs. These cis-acting elements bind the trans-acting factors fibroblast ZBP-1 and hnRNP A2, respectively. It is not known whether these elements fulfil other roles in mRNA metabolism. To address this question we have used Edman sequencing and western blotting to identify six rat brain proteins that bind the beta-actin element (zipcode). All are known RNA-binding proteins and differ from ZBP-1. Comparison with proteins that bind the hnRNP A2 and AU-rich response elements, A2RE/A2RE11 and AURE, showed that AURE and zipcode bind a similar set of proteins that does not overlap with those that bind A2RE11. The zipcode-binding protein, KSRP, and hnRNP A2 were selected for further study and were shown by confocal immunolluorescence microscopy to have similar distributions in the central nervous system, but they were found in largely separate locations in cell nuclei. In the cytoplasm of cultured oligodendrocytes they were segregated into separate populations of cytoplasmic granules. We conclude that not only may there be families of trans-acting factors for the same cis-acting element, which are presumably required at different stages of mRNA processing and metabolism, but independent factors may also target different and multiple RNAs in the same cell.

Neuronal calcium-binding proteins and schizophrenia

Calcium-binding proteins (CBPs) such as calbindin, parvalbumin and calretinin are used as immunohistochemical markers for discrete neuronal subpopulations. They are particularly useful in identifying the various subpopulations of GABAergic interneurons that control output from prefrontal and cingulate cortices as well as from the hippocampus. The strategic role these interneurons play in regulating output from these three crucial brain regions has made them a focus for neuropathological investigation in schizophrenia. The number of pathological reports detailing subtle changes in these CBP-containing interneurons in patients with schizophrenia is rapidly growing. These proteins however are more than convenient neuronal markers. They confer survival advantages to neurons and can increase the neuron's ability to sustain firing. These properties may be important in the subtle pathophysiology of nondegenerative phenomena such as schizophrenia. The aim of this review is to introduce the reader to the functional properties of CBPs and to examine the emerging literature reporting alterations in these proteins in schizophrenia as well as draw some conclusions about the significance of these findings. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

A molecular mechanism for mRNA trafficking in neuronal dendrites

Specific neuronal mRNAs are localized in dendrites, often concentrated in dendritic spines and spine synapses, where they are translated. The molecular mechanism of localization is mostly unknown. Here we have explored the roles of A2 response element (A2RE), a cis-acting signal for oligodendrocyte RNA trafficking, and its cognate trans-acting factor, heterogeneous nuclear ribonucleoprotein ( hnRNP) A2, in neurons. Fluorescently labeled chimeric RNAs containing A2RE were microinjected into hippocampal neurons, and RNA transport followed using confocal laser scanning microscopy. These RNA molecules, but not RNA lacking the A2RE sequence, were transported in granules to the distal neurites. hnRNP A2 protein was implicated as the cognate trans-acting factor: it was colocalized with RNA in cytoplasmic granules, and RNA trafficking in neurites was compromised by A2RE mutations that abrogate hnRNP A2 binding. Coinjection of antibodies to hnRNP A2 halved the number of trafficking cells, and treatment of neurons with antisense oligonucleotides also disrupted A2RE - RNA transport. Colchicine inhibited trafficking, whereas cells treated with cytochalasin were unaffected, implicating involvement of microtubules rather than microfilaments. A2RE-like sequences are found in a subset of dendritically localized mRNAs, which, together with these results, suggests that a molecular mechanism based on this cis-acting sequence may contribute to dendritic RNA localization.

Dissecting neuronal development deficits by inflammation: from morphology to cytoskeleton dynamics

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Einsatz von Fret-Flim zur Beobachtung von Protein-Protein Wechselwirkungen in lebenden Zellen : Einblicke in Interaktionen des präsynaptischen Proteins Bassoon

FRET, FLIM, living cells, hippocampal neurons, synapses, space and time resolved spectroscopy

Autosis is a Na+,K+-ATPase-regulated form of cell death triggered by autophagy-inducing peptides, starvation, and hypoxia-ischemia.

A long-standing controversy is whether autophagy is a bona fide cause of mammalian cell death. We used a cell-penetrating autophagy-inducing peptide, Tat-Beclin 1, derived from the autophagy protein Beclin 1, to investigate whether high levels of autophagy result in cell death by autophagy. Here we show that Tat-Beclin 1 induces dose-dependent death that is blocked by pharmacological or genetic inhibition of autophagy, but not of apoptosis or necroptosis. This death, termed "autosis," has unique morphological features, including increased autophagosomes/autolysosomes and nuclear convolution at early stages, and focal swelling of the perinuclear space at late stages. We also observed autotic death in cells during stress conditions, including in a subpopulation of nutrient-starved cells in vitro and in hippocampal neurons of neonatal rats subjected to cerebral hypoxia-ischemia in vivo. A chemical screen of ~5,000 known bioactive compounds revealed that cardiac glycosides, antagonists of Na(+),K(+)-ATPase, inhibit autotic cell death in vitro and in vivo. Furthermore, genetic knockdown of the Na(+),K(+)-ATPase α1 subunit blocks peptide and starvation-induced autosis in vitro. Thus, we have identified a unique form of autophagy-dependent cell death, a Food and Drug Administration-approved class of compounds that inhibit such death, and a crucial role for Na(+),K(+)-ATPase in its regulation. These findings have implications for understanding how cells die during certain stress conditions and how such cell death might be prevented.

ACID-SENSING ION CHANNELS: functional and molecular characterization in putative nociceptors, and modulation by nerve injury and serine protease

Résumé Les canaux ioniques ASICs (acid-sensing ion channels) appartiennent à la famille des canaux ENaC/Degenerin. Pour l'instant, quatre gènes (1 à 4) ont été clonés dont certains présentent des variants d'épissage. Leur activation par une acidification rapide du milieu extracellulaire génère un courant entrant transitoire essentiellement sodique accompagné pour certains types d'ASICs d'une phase soutenue. Les ASICs sont exprimés dans le système nerveux, central (SNC) et périphérique (SNP). On leur attribue un rôle dans l'apprentissage, la mémoire et l'ischémie cérébrale au niveau central ainsi que dans la nociception (douleur aiguë et inflammatoire) et la méchanotransduction au niveau périphérique. Toutefois, les données sont parfois contradictoires. Certaines études suggèrent qu'ils sont des senseurs primordiaux impliqués dans la détection de l'acidification et la douleur. D'autres études suggèrent plutôt qu'ils ont un rôle modulateur inhibiteur dans la douleur. De plus, le fait que leur activation génère majoritairement un courant transitoire alors que les fibres nerveuses impliquées dans la douleur répondent à un stimulus nocif avec une adaptation lente suggère que leurs propriétés doivent être modulés par des molécules endogènes. Dans une première partie de ma thèse, nous avons abordé la question de l'expression fonctionnelle des ASICs dans les neurones sensoriels primaires afférents du rat adulte pour clarifier le rôle des ASICs dans les neurones sensoriels. Nous avons caractérisé leurs propriétés biophysiques et pharmacologiques par la technique du patch-clamp en configuration « whole-cell ». Nous avons pu démontrer que près de 60% des neurones sensoriels de petit diamètre expriment des courants ASICs. Nous avons mis en évidence trois types de courant ASIC dans ces neurones. Les types 1 et 3 ont des propriétés compatibles avec un rôle de senseur du pH alors que le type 2 est majoritairement activé par des pH inférieurs à pH6. Le type 1 est médié par des homomers de la sous-unité ASIC1 a qui sont perméables aux Ca2+. Nous avons étudié leur co-expression avec des marqueurs des nocicepteurs ainsi que la possibilité d'induire une activité neuronale suite à une acidification qui soit dépendante des ASICs. Le but était d'associer un type de courant ASIC avec une fonction potentielle dans les neurones sensoriels. Une majorité des neurones exprimant les courants ASIC co-expriment des marqueurs des nocicepteurs. Toutefois, une plus grande proportion des neurones exprimant le type 1 n'est pas associée à la nociception par rapport aux types 2 et 3. Nous avons montré qu'il est possible d'induire des potentiels d'actions suite à une acidification. La probabilité d'induction est proportionnelle à la densité des courants ASIC et à l'acidité de la stimulation. Puis, nous avons utilisé cette classification comme un outil pour appréhender les potentielles modulations fonctionnelles des ASICs dans un model de neuropathie (spared nerve injury). Cette approche fut complétée par des expériences de «quantitative RT-PCR ». En situation de neuropathie, les courants ASIC sont dramatiquement changés au niveau de leur expression fonctionnelle et transcriptionnelle dans les neurones lésés ainsi que non-lésés. Dans une deuxième partie de ma thèse, suite au test de différentes substances sécrétées lors de l'inflammation et l'ischémie sur les propriétés des ASICs, nous avons caractérisé en détail la modulation des propriétés des courants ASICs notamment ASIC1 par les sérines protéases dans des systèmes d'expression recombinants ainsi que dans des neurones d'hippocampe. Nous avons montré que l'exposition aux sérine-protéases décale la dépendance au pH de l'activation ainsi que la « steady-state inactivation »des ASICs -1a et -1b vers des valeurs plus acidiques. Ainsi, l'exposition aux serine protéases conduit à une diminution du courant quand l'acidification a lieu à partir d'un pH7.4 et conduit à une augmentation du courant quand l'acidification alleu à partir d'un pH7. Nous avons aussi montré que cette régulation a lieu des les neurones d'hippocampe. Nos résultats dans les neurones sensoriels suggèrent que certains courants ASICs sont impliqués dans la transduction de l'acidification et de la douleur ainsi que dans une des phases du processus conduisant à la neuropathie. Une partie des courants de type 1 perméables au Ca 2+ peuvent être impliqués dans la neurosécrétion. La modulation par les sérines protéases pourrait expliquer qu'en situation d'acidose les canaux ASICs soient toujours activables. Résumé grand publique Les neurones sont les principales cellules du système nerveux. Le système nerveux est formé par le système nerveux central - principalement le cerveau, le cervelet et la moelle épinière - et le système nerveux périphérique -principalement les nerfs et les neurones sensoriels. Grâce à leur nombreux "bras" (les neurites), les neurones sont connectés entre eux, formant un véritable réseau de communication qui s'étend dans tout le corps. L'information se propage sous forme d'un phénomène électrique, l'influx nerveux (ou potentiels d'actions). A la base des phénomènes électriques dans les neurones il y a ce que l'on appelle les canaux ioniques. Un canal ionique est une sorte de tunnel qui traverse l'enveloppe qui entoure les cellules (la membrane) et par lequel passent les ions. La plupart de ces canaux sont normalement fermés et nécessitent d'être activés pour s'ouvrire et générer un influx nerveux. Les canaux ASICs sont activés par l'acidification et sont exprimés dans tout le système nerveux. Cette acidification a lieu notamment lors d'une attaque cérébrale (ischémie cérébrale) ou lors de l'inflammation. Les expériences sur les animaux ont montré que les canaux ASICs avaient entre autre un rôle dans la mort des neurones lors d'une attaque cérébrale et dans la douleur inflammatoire. Lors de ma thèse je me suis intéressé au rôle des ASICs dans la douleur et à l'influence des substances produites pendant l'inflammation sur leur activation par l'acidification. J'ai ainsi pu montrer chez le rat que la majorité des neurones sensoriels impliqués dans la douleur ont des canaux ASICs et que l'activation de ces canaux induit des potentiels d'action. Nous avons opéré des rats pour qu'ils présentent les symptômes d'une maladie chronique appelée neuropathie. La neuropathie se caractérise par une plus grande sensibilité à la douleur. Les rats neuropathiques présentent des changements de leurs canaux ASICs suggérant que ces canaux ont une peut-être un rôle dans la genèse ou les symptômes de cette maladie. J'ai aussi montré in vitro qu'un type d'enryme produit lors de l'inflammation et l'ischémie change les propriétés des ASICs. Ces résultats confirment un rôle des ASICs dans la douleur suggérant notamment un rôle jusque là encore non étudié dans la douleur neuropathique. De plus, ces résultats mettent en évidence une régulation des ASICs qui pourrait être importante si elle se confirmait in vivo de part les différents rôles des ASICs. Abstract Acid-sensing ion channels (ASICs) are members of the ENaC/Degenerin superfamily of ion channels. Their activation by a rapid extracellular acidification generates a transient and for some ASIC types also a sustained current mainly mediated by Na+. ASICs are expressed in the central (CNS) and in the peripheral (PNS) nervous system. In the CNS, ASICs have a putative role in learning, memory and in neuronal death after cerebral ischemia. In the PNS, ASICs have a putative role in nociception (acute and inflammatory pain) and in mechanotransduction. However, studies on ASIC function are somewhat controversial. Some studies suggest a crucial role of ASICs in transduction of acidification and in pain whereas other studies suggest rather a modulatory inhibitory role of ASICs in pain. Moreover, the basic property of ASICs, that they are activated only transiently is irreconcilable with the well-known property of nociception that the firing of nociceptive fibers demonstrated very little adaptation. Endogenous molecules may exist that can modulate ASIC properties. In a first part of my thesis, we addressed the question of the functional expression of ASICs in adult rat dorsal root ganglion (DRG) neurons. Our goal was to elucidate ASIC roles in DRG neurons. We characterized biophysical and pharmacological properties of ASIC currents using the patch-clamp technique in the whole-cell configuration. We observed that around 60% of small-diameter sensory neurons express ASICs currents. We described in these neurons three ASIC current types. Types 1 and 3 have properties compatible with a role of pH-sensor whereas type 2 is mainly activated by pH lower than pH6. Type 1 is mediated by ASIC1a homomultimers which are permeable to Ca 2+. We studied ASIC co-expression with nociceptor markers. The goal was to associate an ASIC current type with a potential function in sensory neurons. Most neurons expressing ASIC currents co-expressed nociceptor markers. However, a higher proportion of the neurons expressing type 1 was not associated with nociception compared to type 2 and -3. We completed this approach with current-clamp measurements of acidification-induced action potentials (APs). We showed that activation of ASICs in small-diameter neurons can induce APs. The probability of AP induction is positively correlated with the ASIC current density and the acidity of stimulation. Then, we used this classification as a tool to characterize the potential functional modulation of ASICs in the spared nerve injury model of neuropathy. This approach was completed by quantitative RT-PCR experiments. ASICs current expression was dramatically changed at the functional and transcriptional level in injured and non-injured small-diameter DRG neurons. In a second part of my thesis, following an initial screening of the effect of various substances secreted during inflammation and ischemia on ASIC current properties, we characterized in detail the modulation of ASICs, in particular of ASIC1 by serine proteases in a recombinant expression system as well as in hippocampal neurons. We showed that protease exposure shifts the pH dependence of ASIC1 activation and steady-state inactivation to more acidic pH. As a consequence, protease exposure leads to a decrease in the current response if ASIC1 is activated by a pH drop from pH 7.4. If, however, acidification occurs from a basal pH of 7, protease-exposed ASIC1a shows higher activity than untreated ASIC1a. We provided evidence that this bi-directional regulation of ASIC1a function also occurs in hippocampal neurons. Our results in DRG neurons suggest that some ASIC currents are involved in the transduction of peripheral acidification and pain. Furthermore, ASICs may participate to the processes leading to neuropathy. Some Ca 2+-permeable type 1 currents may be involved in neurosecretion. ASIC modulation by serine proteases may be physiologically relevant, allowing ASIC activation under sustained slightly acidic conditions.

Characterization of GLUT8 and GLUT9, two novel glucose transporter isoforms

Summary Prevalence of type 2 diabetes is increasing worldwide at alarming rates, probably secondarily to that of obesity. As type 2 diabetes is characterized by blood hyperglycemia, controlling glucose entry into tissues from the bloodstream is key to maintain glycemia within acceptable ranges. In this context, several glucose transporter isoforms have been cloned recently and some of them have appeared to play important regulatory roles. Better characterizing two of them (GLUT8 and GLUT9) was the purpose of my work. The first part of my work was focused on GLUT8, which is mainly expressed in the brain and is able to transport glucose with high affinity. GLUT8 is retained intracellularly at basal state depending on an N-terminal dileucine motif, thus implying that cell surface expression may be induced by extracellular triggers. In this regard, I was interested in better defining GLUT8 subcellular localization at basal state and in finding signals promoting its translocation, using an adenoviral vector expressing a myc epitope-tagged version of the transporter, thus allowing expression and detection of cell-surface GLUT8 in primary hippocampal neurons and PC 12 cells. This tool enabled me to found out that GLUT8 resides in a unique compartment different from lysosomes, endoplasmic reticulum, endosomes and the Golgi. In addition, absence of GLUT8 translocation following pharmacological activation of several signalling pathways suggests that GLUT8 does not ever translocate to the cell surface, but would rather fulfill its role in its unique intracellular compartment. The second part of my work was focused on GLUT9, which -contrarily to GLUT8 - is unable to transport glucose, but retains the ability to bind glucose-derived cross-linker molecules, thereby suggesting that it may be a glucose sensor rather than a true glucose transporter. The aim of the project was thus to define if GLUT9 triggers intracellular signals when activated. Therefore, adenoviral vectors expressing GLUTS were used to infect both ßpancreatic and liver-derived cell lines, as GLUTS is endogenously expressed in the liver. Comparison of gene expression between cells infected with the GLUTS-expressing adenovirus and cells infected with a GFP-expressing control adenovirus ended up in the identification of the transcription factor HNF4α as being upregulated in aGLUT9-dependent manner. Résumé La prévalence du diabète de type 2 augmente de façon alarmante dans le monde entier, probablement secondairement à celle de l'obésité. Le diabète de type 2 étant caractérisé par une glycémie sanguine élevée, l'entrée du glucose dans les tissus depuis la circulation sanguine constitue un point de contrôle important pour maintenir la glycémie à des valeurs acceptables. Dans ce contexte, plusieurs isoformes de transporteurs au glucose ont été clonées récemment et certaines d'entre elles sont apparues comme jouant d'importants rôles régulateurs. Mieux caractériser deux d'entre elles (GLUT8 et GLUT9) était le but de mon travail. La première partie de mon travail a été centrée sur GLUT8, qui est exprimé principalement dans le cerveau et qui peut transporter le glucose avec une haute affinité. GLUT8 est retenu intracellulairement à l'état basal de façon dépendante d'un motif dileucine N-terminal, ce qui implique que son expression à la surface cellulaire pourrait être induite par des stimuli extracellulaires. Dans cette optique, je me suis intéressé à mieux définir la localisation subcellulaire de GLUT8 à l'état basal et à trouver des signaux activant sa translocation, en utilisant comme outil un vecteur adénoviral exprimant une version marquée (tag myc) du transporteur, me permettant ainsi d'exprimer et de détecter GLUT8 à la surface cellulaire dans des neurones hippocampiques primaires et des cellules PC12. Cet outil m'a permis de montrer que GLUT8 réside dans un compartiment unique différent des lysosomes, du réticulum endoplasmique, des endosomes, ainsi que du Golgi. De plus, l'absence de translocation de GLUT8 à la suite de l'activation pharmacologique de plusieurs voies de signalisation suggère que GLUT8 ne transloque jamais à la membrane plasmique, mais jouerait plutôt un rôle au sein même de son compartiment intracellulaire unique. La seconde partie de mon travail a été centrée sur GLUT9, lequel -contrairement à GLUT8 -est incapable de transporter le glucose, mais conserve la capacité de se lier à des molécules dérivées du glucose, suggérant que ce pourrait être un senseur de glucose plutôt qu'un vrai transporteur. Le but du projet a donc été de définir si GLUT9 active des signaux intracellulaires quand il est lui-même activé. Pour ce faire, des vecteurs adénoviraux exprimant GLUT9 ont été utilisés pour infecter des lignées cellulaires dérivées de cellules ßpancréatiques et d'hépatocytes, GLUT9 étant exprimé de façon endogène dans le foie. La comparaison de l'expression des gènes entre des cellules infectées avec l'adénovirus exprimant GLUT9 et un adénovirus contrôle exprimant la GFP a permis d'identifier le facteur de transcription HNF4α comme étant régulé de façon GLUT9-dépendante. Résumé tout public Il existe deux types bien distincts de diabète. Le diabète de type 1 constitue environ 10 des cas de diabète et se déclare généralement à l'enfance. Il est caractérisé par une incapacité du pancréas à sécréter une hormone, l'insuline, qui régule la concentration sanguine du glucose (glycémie). Il en résulte une hyperglycémie sévère qui, si le patient n'est pas traité à l'insuline, conduit à de graves dommages à divers organes, ce qui peut mener à la cécité, à la perte des membres inférieurs, ainsi qu'à l'insuffisance rénale. Le diabète de type 2 se déclare plus tard dans la vie. Il n'est pas causé par une déficience en insuline, mais plutôt par une incapacité de l'insuline à agir sur ses tissus cibles. Le nombre de cas de diabète de type 2 augmente de façon dramatique, probablement à la suite de l'augmentation des cas d'obésité, le surpoids chronique étant le principal facteur de risque de diabète. Chez l'individu sain, le glucose sanguin est transporté dans différents organes (foie, muscles, tissu adipeux,...) où il est utilisé comme source d'énergie. Chez le patient diabétique, le captage de glucose est altéré, expliquant ainsi l'hyperglycémie. Il est ainsi crucial d'étudier les mécanismes permettant ce captage. Ainsi, des protéines permettant l'entrée de glucose dans la cellule depuis le milieu extracellulaire ont été découvertes depuis une vingtaine d'années. La plupart d'entre elles appartiennent à une sous-famille de protéines nommée GLUT (pour "GLUcose Transporters") dont cinq membres ont été caractérisés et nommés selon l'ordre de leur découverte (GLUT1-5). Néanmoins, la suppression de ces protéines chez la souris par des techniques moléculaires n'affecte pas totalement le captage de glucose, suggérant ainsi que des transporteurs de glucose encore inconnus pourraient exister. De telles protéines ont été isolées ces dernières années et nommées selon l'ordre de leur découverte (GLUT6-14). Durant mon travail de thèse, je me suis intéressé à deux d'entre elles, GLUT8 et GLUT9, qui ont été découvertes précédemment dans le laboratoire. GLUT8 est exprimé principalement dans le cerveau. La protéine n'est pas exprimée à la surface de la cellule, mais est retenue à l'intérieur. Des mécanismes complexes doivent donc exister pour déplacer le transporteur à la surface cellulaire, afin qu'il puisse permettre l'entrée du glucose dans la cellule. Mon travail a consisté d'une part à définir où se trouve le transporteur à l'intérieur de la cellule, et d'autre part à comprendre les mécanismes capables de déplacer GLUT8 vers la surface cellulaire, en utilisant des neurones exprimant une version marquée du transporteur, permettant ainsi sa détection par des méthodes biochimiques. Cela m'a permis de montrer que GLUT8 est localisé dans une partie de la cellule encore non décrite à ce jour et qu'il n'est jamais déplacé à la surface cellulaire, ce qui suggère que le transporteur doit jouer un rôle à l'intérieur de la cellule et non à sa surface. GLUT9 est exprimé dans le foie et dans les reins. Il ressemble beaucoup à GLUT8, mais ne transporte pas le glucose, ce qui suggère que ce pourrait être un récepteur au glucose plutôt qu'un transporteur à proprement parler. Le but de mon travail a été de tester cette hypothèse, en comparant des cellules du foie exprimant GLUT9 avec d'autres n'exprimant pas la protéine. Par des méthodes d'analyses moléculaires, j'ai pu montrer que la présence de GLUT9 dans les cellules du foie augmente l'expression de HNF4α, une protéine connue pour réguler la sécrétion d'insuline dans le pancréas ainsi que la production de glucose dans le foie. Des expériences complémentaires seront nécessaires afin de mieux comprendre par quels mécanismes GLUT9 influence l'expression de HNF4α dans le foie, ainsi que de définir l'importance de GLUT9 dans la régulation de la glycémie chez l'animal entier.