A peptidomic approach to characterize peptids involved in cerebellar cortex development heads to the identification of the neurotrophic effects of nociceptin
Etude du peptidome du cervelet de rat au cours du développement et identification des effets neurotrophiques de la nociceptine dans la mise en place des neurones en grain.
Résumé
The cerebellum is a structure involved in many motor and cognitive functions whose development occurs after birth under the control of various factors, including neuropeptides. Peptides acting on cerebellar cortex development often exhibit a specific pattern of expression with in rodents a high expression over the 2 first postnatal weeks which then decreases at adulthood. The aim of this study was to identify additional peptides with such expression profile and to characterize their putative functions in the development of the cerebellar cortex and more particularly, in the establishment of cerebellar granule neurons which are the most abundant cells of the cerebellum. To address this, cerebella of rats aged from 8 to 90 days-old were analyzed by mass spectrometry. Among the 33 peptides identified in the cerebellum, 4 had the particular expression profile we were looking for. We choose to study further one of them, i.e. the nociceptin, and confirmed peptidomic results by measuring the expression of its gene precursor and of its receptor. Combining laser microdissection and qPCR approaches revealed that both nociceptin and its receptor genes were expressed in the internal granular layer of the cerebellar cortex. Functional studies showed that nociceptin exerts a neurotrophic effect on granule neurons by increasing their survival and differentiation, but had no effect on their motility. Preliminary in vivo experiments indicate that nociceptin can also counteract ethanol-induced toxicity. The last part of the present study aimed to identify new neuropeptides expressed in the rat cerebellum by using de novo sequencing. The large amount of peptide sequences initially found was then reduced to only 6 candidates for further analysis, by using filters such as recurrence of the sequences and their differential expression in between the four developmental stages considered. Additional genomic studies will help to decrease even further this number, in order to focus the biological tests on the targets which are most likely to code for biological active peptides.
Le cervelet est une structure cérébrale impliquée dans de multiples fonctions motrices mais aussi cognitives et dont le développement postnatal est sous le contrôle de divers types de facteurs dont les neuropeptides. Les peptides capables d’agir sur le développement du cortex cérébelleux présentent généralement un profil d’expression particulier, avec chez le rongeur un pic d’expression au cours des 2 premières semaines postnatales. L’objectif de cette étude était d’identifier d’autres peptides présentant ce même type d’expression et de caractériser leurs potentiels effets au cours du développement du cortex cérébelleux, et plus particulièrement dans la mise en place des neurones en grain qui sont les plus abondants de cette structure. Pour cela, des cervelets de rats âgés de 8 à 90 jours ont été analysés par spectrométrie de masse. Parmi les 33 peptides identifiés, 4 présentent le profil recherché et nous avons choisi d’étudier l’un d’entre eux, la nociceptine. La mesure de l’expression du gène de la nociceptine et de son récepteur montre un profil d’expression similaire à celui observé en peptidomique. De plus, ces 2 gènes sont retrouvés principalement exprimés dans la couche granulaire interne du cortex cérébelleux par microdissection et qPcr. La recherche de la fonction de la nociceptine montre qu’elle exerce un effet neurotrophique en augmentant la survie et la différenciation des neurones en grain, sans affecter la motilité de ces cellules. Des tests préliminaires réalisés in vivo indiquent que la nociceptine est aussi capable de bloquer la toxicité induite par l’alcool. La dernière partie de l’étude avait pour but d’identifier de nouveaux neuropeptides exprimés dans le cervelet en utilisant une approche par séquençage de novo. L’application de filtres comme la récurrence des séquences peptidiques ou leur régulation au cours du développement a permis de ne retenir que 6 séquences pour la suite de l’analyse. Des études génomiques permettront de restreindre encore ce nombre afin de focaliser les tests d’activité biologique sur la ou les cibles qui ont la plus grande probabilité de correspondre à des peptides biologiquement actifs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)