Analysis of purinergic signaling in nervous system diseases : roles of neuronal P2X receptors

Les récepteurs purinergiques P2X sont des canaux ioniques activés par l’ATP. Ils sont exprimés très largement dans l’organisme, et possèdent de nombreux rôles physiologiques et pathologiques. Les récepteurs P2X4 en particulier ont été impliqués dans les processus de douleur chronique. Suite à une lésion nerveuse, l’expression des récepteurs P2X4 est induite de novo dans la microglie spinale activée, où ils sont responsables de l’hypersensibilité mécanique caractéristique des douleurs neuropathiques.Notre étude montre que les récepteurs P2X4 neuronaux sont également des acteurs centraux dans plusieurs processus pathologiques, et notamment dans la douleur inflammatoire périphérique chronique. Les récepteurs P2X4 sont exprimés par les neurones sensoriels des ganglions rachidiens et semblent impliqués dans la libération du BDNF dans la corne dorsale de la moëlle épinière. Cette libération conduit à l’activation des voies de signalisation de la voie BDNF/TrkB, et en particulier à la diminution de l’expression de KCC2. Ce processus est en partie responsable de l’allodynie tactile et de l’hyperalgésie mécanique observée en cas de douleur inflammatoire chronique. Notre étude a également permis d’étendre cette hypothèse à un modèle d’excitotoxicité in vitro dans l’hippocampe, mimant une activité épileptiforme. Nos résultats indiquent que les récepteurs P2X4 neuronaux pourraient être des acteurs importants de la libération de BDNF dans l’hippocampe lors d’un évènement excitotoxique.Purinergic receptors P2X are ATP-gated ion channels widely expressed in the organism and involved in many physiological and pathological states. Particularly, P2X4 receptors have been involved in chronic pain. Following nerve injury, their expression is induced de novo in activated spinal cord microglia where they are responsible for the BDNF release leading to tactile allodynia, a characteristic of neuropathic pain. Our study shows that neuronal P2X4 receptors are crucial actors of other pathological processes, including inflammatory pain. We show that P2X4R are expressed in sensory neurons in dorsal root ganglions and seem involved in BDNF release in the spinal cord. This release leads to activation of BDNF/TrkB signalization pathways, and particularly to the downregulation of KCC2. This process underlies the spinal hyperexcitability in chronic inflammatory pain states. These results have been extended to model of excitotoxicity in the hippocampus mimicking the lesions caused by an epileptic activity. Our preliminary results suggest that neuronal P2X4 receptors are likely major actors in the BDNF release in the hippocampus following an excitotoxicitic insult

Sensory neuronal P2RX4 receptors controls BDNF signaling in inflammatory pain

Abstract Chronic inflammatory and neuropathic pains are major public health concerns. Potential therapeutic targets include the ATP-gated purinergic receptors (P2RX) that contribute to these pathological types of pain in several different cell types. The purinergic receptors P2RX2 and P2RX3 are expressed by a specific subset of dorsal root ganglion neurons and directly shape pain processing by primary afferents. In contrast the P2RX4 and P2RX7 are mostly expressed in myeloid cells, where activation of these receptors triggers the release of various pro-inflammatory molecules. Here, we demonstrate that P2RX4 also controls calcium influx in mouse dorsal root ganglion neurons. P2RX4 is up-regulated in pain-processing neurons during long lasting peripheral inflammation and it co-localizes with Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF). In the dorsal horn of the spinal cord, BDNF-dependent signaling pathways, phosphorylation of Erk1/2 and of the GluN1 subunit as well as the down regulation of the co-transporter KCC2, which are triggered by peripheral inflammation are impaired in P2RX4-deficient mice. Our results suggest that P2RX4, expressed by sensory neurons, controls neuronal BDNF release that contributes to hyper-excitability during chronic inflammatory pain and establish P2RX4 in sensory neurons as a new potential therapeutic target to treat hyperexcitability during chronic inflammatory pain