Involvement of cerebral tPA in behavioral regulation and perineuronal nets remodeling
Implication du tPA cérébral dans la régulation des comportements et le remodelage des perineuronal nets
Résumé
Tissue-type plasminogen activator is a serine protease, initially describe in the vascular compartment for its role in fibrinolysis processes. tPA is also found in the cerebral parenchyma where it is expressed by different cell types, being notably expressed by neurons. This protease displays different roles including synaptic plasticity, modulation of glutamatergic neurotransmission and also regulates cognitive and emotional processes. tPA’s involvement in these different functions depends on its ability to convert plasminogen into plasmin or to interact with different receptors. The study of tPA’s functions has been mainly performed in models constitutively deficient for tPA gene (Plat) and does not allow to account for its expression within different cell types and brain regions.In a first study we used a transgenic mouse, tPA Flox, which allows the conditional deletion of tPA in brain regions, thanks to the Cre-lox system, as well as a tPA Null mouse, constitutively deficient in tPA. In tPA Null mice, we have demonstrated a decreased anxiety, a locomotor hyperactivity and spatial memory deficits. Interestingly, the conditional deletion of tPA in the dentate gyrus of the hippocampus revealed an increase in locomotor activity in tPA Flox mice. At the same time we showed that tPA deletion in the central nucleus of the amygdala increases locomotor activity and decreases anxiety of mice. We also showed that tPA is expressed in PKCδ-positive interneurons in the central amygdala.The second part of my work aimed at studying the involvement of the tPA/plasmin system in the remodeling of perineuronal nets (PNNs), a specific structure of the extracellular matrix surrounding parvalbumin (PV) interneurons. Using a reporter construct of the Plat gene activity coupled with electrophysiological and single-cell RT-PCR analyses, we were able to highlight the expression of tPA by PV interneurons. We show that the conditional deletion of tPA in PV interneurons increases the density of PNNs, suggesting a role of this protease in their modulations. In vitro, we show that tPA influences the remodeling of PNNs by a mechanism dependent of the activation of plasminogen into plasmin, which is responsible for the cleavage of aggrecan, a major component of these structures.These results are novel and allow a better understanding of the role of tPA and plasmin in behavioral responses and extracellular matrix remodeling.
L’activateur tissulaire du plasminogène (tPA) est une sérine protéase initialement décrite dans le compartiment vasculaire pour son rôle dans les processus de fibrinolyse. Le tPA est également retrouvé dans le parenchyme cérébral où il est exprimé par différents types cellulaires et notamment par les neurones. Cette protéase est impliquée dans de nombreuses fonctions cérébrales telles que la plasticité synaptique, la modulation de la neurotransmission glutamatergique et régule également les processus cognitifs et émotionnels. L’implication du tPA dans ces différentes fonctions est dépendante de sa capacité à convertir le plasminogène en plasmine ou à interagir avec différents récepteurs. L’étude des fonctions du tPA a été essentiellement réalisée dans des modèles d’invalidation constitutive du gène codant le tPA (Plat) et ne permettent pas de rendre compte de son expression au sein de différents types cellulaires et régions cérébrales.Lors d’une première étude nous avons utilisé une souris transgénique, tPA Flox permettant la délétion conditionnelle du tPA dans les régions cérébrales, grâce au système Cre-lox, ainsi qu’une souris tPA Null, déficiente en tPA de manière constitutive. Chez les souris tPA Null, nous avons mis en évidence une diminution de l’anxiété-trait, une hyperactivité locomotrice ainsi que des déficits de la mémoire spatiale. De manière intéressante la délétion conditionnelle du tPA dans le gyrus denté de l’hippocampe a révélé une augmentation de l’activité locomotrice chez les souris tPA Flox. Parallèlement nous avons montré que la délétion du tPA dans le noyau central de l’amygdale augmente l’activité locomotrice et diminue l’anxiété des animaux. Nous avons également montré que le tPA est exprimé dans les interneurones PKCδ dans l’amygdale centrale.La seconde partie de ces travaux visait à étudier l’implication du système tPA/plasmine dans le remodelage des réseaux périneuronaux (PNNs), une structure spécifique de la matrice extracellulaire entourant les interneurones à parvalbumine (PV). L’utilisation d’un outil rapporteur de l’activité du gène Plat couplée à des analyses électrophysiologiques et par single-cell RT-PCR nous a permis de mettre en évidence l’expression du tPA par les interneurones PV. Nous montrons que la délétion conditionnelle du tPA dans les interneurones PV augmente la densité des PNNs, suggérant un rôle de cette protéase dans leurs modulations. In vitro, nous mettons en évidence que le tPA influence le remodelage des PNNs par un mécanisme dépendant de l’activation du plasminogène en plasmine, elle-même responsable du clivage de l’aggrécan, un composant majeur de ces structures.Ces résultats sont novateurs et permettent une meilleure compréhension du rôle du tPA et de la plasmine dans les réponses comportementales et dans le remodelage de la matrice extracellulaire.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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