Etude de l’effet du GDNF sur un transporteur du glutamate dans un modèle de rétinopathie pigmentaire. Mode d’action d’un facteur de croissance utilisé pour la neuroprotection des photorécepteurs ?

Abstract

Les rétinopathies pigmentaires (RP) regroupent un ensemble hétérogène d’affections rétiniennes dégénératives héréditaires, caractérisées par la mort progressive des photorécepteurs, les bâtonnets et les cônes. Cette dégénérescence conduit à une perte irréversible de la fonction visuelle. Les RP représentent la principale cause de cécité d’origine héréditaire dans les pays industrialisés affectant environ 1 personne sur 3 500. La souris rd1 est un modèle de RP adapté pour l’étude des phénomènes cellulaires et moléculaires qui concourent à la mort des photorécepteurs ainsi que pour évaluer de nouvelles pistes thérapeutiques car elle présente une mutation sur le gène codant pour la sous-unité beta de la phosphodiestérase GMPc-dépendante (Pde6b) comme certains patients et ses photorécepteurs ont une cinétique de dégénérescence proche de celle observée en pathologie humaine. Notre travail a consisté à explorer une hypothèse physio-pathogénique : « le glutamate participe-t-il au processus de dégénérescence des bâtonnets ? », puis, comme il a été démontré que GDNF exerce un effet neuroprotecteur vis-à-vis des photorécepteurs, nous avons étudié une hypothèse concernant le mécanisme de l’action de GDNF : « GDNF module-t-il les mécanismes endogènes de défense contre la toxicité médiée par le glutamate ? ». Nos résultats démontrent que, chez la souris rd1, il existe au cours de la dégénérescence une augmentation des niveaux intra-rétiniens de glutamate stimulant les mécanismes de défense endogènes contre l’excito-toxicité : le transporteur glial du glutamate GLAST et la glutamine synthétase. En dépit de ces mécanismes de défense, les niveaux de glutamate restent élevés et accélèrent la perte des bâtonnets. L’administration d’antagonistes glutamatergiques de type AMPA/kaïnate permet de ralentir significativement cette dégénérescence. Par ailleurs, nous montrons que les messagers codant pour les récepteurs de GDNF sont exprimés par les cellules gliales de Müller (CGM), suggérant qu’un mécanisme neuroprotecteur indirect est possible. Au niveau des CGM, GDNF induit la régulation positive de GLAST in vitro, ex vivo et in vivo, particulièrement autour des photorécepteurs en dégénérescence. L’existence de phénomènes excito-toxiques concourant à la mort des bâtonnets d’une part, et la stimulation par GDNF de l’expression de GLAST d’autre part, suggèrent que GDNF pourrait exercer indirectement son action neuroprotectrice vis-à-vis des photorécepteurs via la régulation positive de GLAST. Retinitis pigmentosa (RP) is a heterogeneous group of inherited retinal degenerative diseases, characterized by the progressive death of rod and cone photoreceptors leading to an irreversible loss of visual function. RP is the main cause of inherited blindness in the developed world and occurs approximately in 1 in 3,500 individuals. The retinal degeneration (rd1) mouse is an appropriate model for studying the cellular and molecular events leading to photoreceptor death and for evaluating new treatments as the pattern of photoreceptor loss is similar to that in affected humans and because the mutated gene encodes rod cGMP-phosphodiesterase (Pde6b) as in some affected human families. The aim of our work was to test two main hypotheses on this model: i) “Does glutamate take part to the degenerative process of rods?” and, since GDNF has previously been demonstrated to promote photoreceptor survival, ii) “Does GDNF exert its neuroprotective effect on photoreceptors by modulating anti-excitotoxic mechanisms?” Our data demonstrate that, in the rd1 mouse, gradual increases in glutamate levels are observed during photoreceptor degeneration and strengthen endogenous mechanisms against excitotoxicity, i.e. the expression of the glial glutamate transporter GLAST and of glutamine synthetase (GS). Despite the upregulation of GLAST and GS, glutamate levels remain high, thereby accelerating rod cell degeneration. Administration of an AMPA/kainate-type glutamate receptor antagonist induces a statistically significant morphological rescue of rods We further show that mRNA expression levels of GDNF receptors are expressed by Muller glial cells (MGC), suggesting that GDNF neuroprotective effect on photoreceptors can be mediated through these cells. At MGC level, GDNF application enhances the expression of GLAST in vitro, ex vivo and in vivo, and more particularly around the degenerating photoreceptors. The occurrence of excitotoxic phenomena contributing to rod loss together with GDNF-induced upregulation of GLAST suggest that GDNF could exert its neuroprotective effect on photoreceptors indirectly via GLAST. The occurrence of excitotoxic phenomena contributing to rod loss together with GDNF-induced upregulation of GLAST suggest that GDNF could exert its neuroprotective effect on photoreceptors indirectly via GLAST