Effets du sommeil et de la privation de sommeil sur le protéome hippocampique de rat après apprentissage topographique

Effets du sommeil et de la privation de sommeil sur le protéome hippocampique de rat après apprentissage topographique Jean-Etienne Poirrier 24 mars 2010 Centre de Recherches du Cyclotron & Giga-Neurosciences Université de Liège

Fonctions du sommeil Conservation Thermorégulation … de l’énergie … Sommeil Plasticité synaptique Restauration Défense tissulaire immunitaire Consolidation Bennington 1999 & 2003, Brown 2004, Walker 2006

Consolidation mnésique Induction : requiert synthèse d’ARNm et de protéines   Maintenance : ARNm – synthèse de protéines Mémoire à court terme Mémoire à long terme minutes heures jours Switch Stickgold 2007

Hippocampe d’après Ikonen 2002, Cheung 2005

Labyrinthe de Morris Quadrants de départ aléatoires : 120 N, E, S, W, E, W, N, S, E, N, W, S Apprentissage t(s) Latence d’échappement 20 Distance parcourue 1 4 8 essai Morris 1984, D’Hooge 2001

Fenêtre de sommeil paradoxal Consolidation Smith 1996

Fenêtre de sommeil paradoxal  Consolidation Smith 1996

Fenêtre de sommeil paradoxal Effet de la privation de sommeil paradoxal sur l’apprentissage spatial Essais apprentissage Tests rétention Latence d’échappement (s) Période de privation de sommeil paradoxal (heures suivant le dernier apprentissage) Smith 1996, 1997

Thèses 1. La consolidation de la mémoire est liée au sommeil 2. La consolidation de la mémoire nécessite une néo- synthèse de protéines 3. L’hippocampe est spécifiquement impliqué dans l’induction de la consolidation mnésique

Hypothèse L’hippocampe devrait être le siège d’une modification et/ou néo-synthèse de protéines nécessaire à la consolidation mnésique et dépendante de certaines phases du sommeil

Questions Modification rapide de l’abondance des protéines hippocampiques de rat suite à un apprentissage ? Modification de l’abondance des protéines hippocampiques et des surrénales de rat après privation de sommeil ? Latéralisation de l’expression des protéines de l’hippocampe de rats ?

Le protéome Ensemble complet des protéines exprimées par une cellule, un tissu ou un organisme à un moment donné, et dans des conditions définies

Analyse du protéome 1. Préparation échantillon 2. Séparation pI 4 7 (électrophorèse bi-dimensionnelle) Mw 3. Identification (spectrométrie de masse) m/z

Gel 2D pH 4 7 Mw

2D-DiGE Echantillon 1 1 échantillon (pooling) + Cy3 Echantillon 2 + Cy5 Meilleure analyse des patrons de distribution Standard interne Focalisation isoélectrique + Cy2 Meilleure quantification des différences SDS-PAGE pH 4 7 2D-DiGE : 1. Cyanines (Cy dyes) comme marqueurs de protéine 2. Co-migration de 2 échantillons différents dans le même gel Lecture Lecture Lecture 3. Co-migration d’un standard Mw à 570nm à 506nm à 670nm interne et normalisation Ünlu 1997, Patton 2000 & 2002

Asymétries comportementales Asymétries morphologiques Latéralisation biochimique Protéome Expression différentielle de de l’hippocampe transcrits de rat

Résultats : hippocampes gauche et droit Pas de latéralisation de l’abondance de protéines dans l’hippocampe de rat naïf

Contrôle positif Différence d’expression des protéines hippocampiques à deux stades du développement : nouveaux nés (3 jours) et adultes (3 mois) Fountoulakis 1999, 2000 & 2002, Weitzdorfer 2008

Résultat : adultes & nouveaux nés Abondance protéique différente entre l’hippocampe des nouveaux nés et des adultes

Résultat : adultes & nouveaux nés • 44 spots adulte > nouveau né • 50 spots nouveau né > adulte • 34 protéines identifiées possibles modifications • 18 protéines uniques post-traductionnelles

Fonctions adultes > nouveaux nés abondance

Fonctions nouveaux nés > adultes abondance

Conclusions – partie 1 G=D Nouveau né ≠ Adulte croissance maturation du cytosquelette synthèse ARNm maturation de voies métaboliques synthèse protéines (glycolyse, respiration, fourniture ATP) Fountoulakis 1999, 2000 & 2002, Weitzdorfer 2008

Protéome de l’hippocampe hippocampe et des surrénales de rat suite à une privation de sommeil

Transcrits du sommeil Rxt1 Arc JNK1 SWI2 Vin-1 Grp94 CHOP CytCOx Vgf NGFI-B Calmodulin NTT4 LMO-4 ERP70 HSP70 aaNAT1b GABA B3 c-fos Neuroglycan N-ras Homer1a IER5 12s rRNA BDNF F3 KIAA0313 TIMP-1 BiP NGFI-A HSP60 GRP75 rlf TrkBr BiP StripeA Stat3 NADH2 Glut1 NFGI-A SNF2 Cirelli 2002, 2005

Protocole

Poirrier et al. 2006 Journal of Circadian Rhythms 4:10

Privation de sommeil – manipulation douce Poirrier et al. 2008 Proteome Science 6:14

Hippocampe : privation - sommeil • 64 spots privation > sommeil • 23 spots sommeil > privation • 16 spots envoyés en MS • 12 protéines identifiées

Hippocampes: Privation > Sommeil abondance (NSF) Poirrier et al. 2008 Proteome Science 6:14 ; Cirelli 2000 & 2006

Confirmations – α-SNAP Anticorps anti-α-SNAP (monoclonal souris, conc. 1µg/ml) Rapport : -1.15 (-1.37) ; n = 3 Poirrier et al. 2008 Proteome Science 6:14

Confirmations – NSF Anticorps anti-NSF (monoclonal souris, dil. 1/2000) Rapport : -1.28 (-1.33) ; n = 3 Poirrier et al. 2008 Proteome Science 6:14

Trafic vésiculaire – plasticité synaptique Ungermann 2005

Surrénales : privation - sommeil • 18 spots privation > sommeil • 39 spots sommeil > privation • 13 protéines identifiées • 12 protéines uniques

Surrénales : Privation < Sommeil abondance Poirrier et al. 2008 Proteome Science 6:14

Confirmations – G6PD Anticorps anti-G6PD (polyclonal lapin, dil. 1/1000) Rapport : -1.47 (-1.49) ; n = 6 Poirrier et al. 2008 Proteome Science 6:14

Conclusions • Courte privation totale de sommeil :   stress physiologique / comportemental  ensembles de protéines / • Hippocampes en privation : activation de mécanismes impliqués dans transport et trafic vésiculaire – α-SNAP – NSF – Rab GDI α • Glandes surrénales en sommeil : activation de mécanismes impliqués dans le métabolisme Poirrier et al. 2008 Proteome Science 6:14

Où est le stress ? • Aucun indice physiologique classique de stress • Aucun indice comportemental classique de stress G6PD : synthèse NADPH (voie des pentoses phosphates)  NADPH contre le stress oxydatif suivant privation de sommeil CLIC4  maintenance du volume cellulaire et du potentiel de repos membranaire

Protéome de l’hippocampe de rat suite à un apprentissage

Protocole

Groupes Lab. Morris Lab.Morris 4h 20h entraînement test rétention G1 privation G3 privation G2 non-privation Rats 3 mois G4 non-privation G5 G6 privation G7 non-privation Rats 6 mois G1b privation G2b non-privation t0 phase claire sacrifice

Latence d’échappement rats 3 mois 120 Apprentissage + Privation (G1) Apprentissage + Non-privation (G2) Durée totale (s) 60 40 20 Tests 1 Tests 2 Tests 3 Rétention Série Tests 1 : séries 1, 2, 3 et 4 ; Tests 2 : séries 5, 6, 7 et 8 ; Tests 3 : séries 9, 10, 11 et 12 ; Rétention : re-tests 1, 2, 3 et 4 (24h)

Distance parcourue rats 3 mois Apprentissage + 4000 Privation (G1) Apprentissage + Non-privation (G2) Distance totale (cm) 1000 Tests 1 Tests 2 Tests 3 Rétention Sans PF Série Tests 1 : séries 1, 2, 3 et 4 ; Tests 2 : séries 5, 6, 7 et 8 ; Tests 3 : séries 9, 10, 11 et 12 ; Rétention : re-tests 1, 2, 3 et 4 (24h)

Et pourtant … Smith 1997

Analyse en composantes principales Ensemble des spots de protéines dans l’expérience

Apprentissage > Apprentissage + Sommeil abondance

Apprentissage + privation ~ Privation abondance

Apprentissage + privation > Apprentissage + sommeil abondance

Rat, hippocampe & apprentissage Apprentissage tâche spatiale  Rétention tâche spatiale  Apprentissage + privation de sommeil > Apprentissage + sommeil Apprentissage ~ Apprentissage + privation Sommeil suivant apprentissage

Conclusions • Etude du protéome d’hippocampe – privation de sommeil – apprentissage tâche mnésique • Importance du protocole expérimental • Privation de sommeil : transport et trafic vésiculaire • Apprentissage = stress, métabolisme

Remerciements • Professeurs G. Moonen & A. Luxen • Drs. P. Leprince & P. Maquet • Professeur C. Smith • Professeur PH. Luppi, Dr. R. Goutagny • Professeurs P. De Deyn, R.G. Morris, P. Meerlo, • Drs. A.M. Strijkstra, C. Robert • L. Cambron, JM. Klein • Professeur J. Destiné, Dr. F. Senny, N. Marique, T. Libert • Drs. A. Plenevaux, J. Aerts, A. Silvani, A. Darsaud • D. Lassance, P. Piscicelli, Y. Dohogne, L. Confetti, P. Ernst, A. Brose • Drs. F. Guillonneau, J. Renaut • A. Plenevaux, B. Herbillon, A. Konings

http://www.poirrier.be	267
http://www.jepoirrier.net	30
http://www.slideshare.net	5
http://www.onlydoo.com	1

Effets du sommeil et de la privation de sommeil sur le protéome hippocampique de rat après apprentissage topographique

by Jean-Etienne Poirrier on Mar 25, 2010

Accessibility

Categories

Tags

Upload Details

Usage Rights

4 Embeds 303

Statistics

Effets du sommeil et de la privation de sommeil sur le protéome hippocampique de rat après apprentissage topographique — Presentation Transcript