Projet ANR-14-CE13-0007 – C-LTMR : Les Mécanorécepteurs C à bas seuil: du toucher à la douleur
Programme : Une nouvelle représentation du vivant (DS0401)
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Yves Le Feuvre (Institut interdisciplinaire de neurosciences)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 414499.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Les mécanorécepteurs à bas seuil et leurs circuits : entre caresse et douleurLa forte des prévalence des douleurs chroniques dans la population constituent un problème de santé publique majeur. Afin d’élaborer des stratégies thérapeutiques, nous étudions le rôle d’une classe particulière de neurones sensibles au toucher léger, les C-LTMRs, comme interrupteur putatif de la transmission douloureuse.
Les mécanorécepteurs C à bas seuil : un interrupteur à la douleurLa douleur est un signal physiologique participant à la protection de l'organisme de stimuli potentiellement dommageables. Dans certains cas pathologiques, des modifications affectant les neurones sensoriels ou  les réseaux neuronaux transmettant ces informations vers le cerveau peut induire des douleurs pathologiques, dépourvues de valeur adaptative. Les informations sensorielles sont transmises de la périphérie de l'organisme vers les centres nerveux par des neurones morphologiquement et fonctionnellement spécialisés. Parmi ces neurones, les Mecano Récepteurs C à bas seuil (C-LTMRs) ont connu un regain d'intérêt à la suite d'études ayant démontré leur rôle dans l'atténuation ou l'exacerbation des douleurs aigües et chroniques. Cette population particulière de neurones sensoriels pourrait donc constituer une cible de choix dans le développement de nouveaux traitements des douleurs chroniques pathologiques.Le projet C-LTMR vise à développer des méthodes d’avant-garde permettant d’étudier précisément le rôle des C-LTMRs dans le contrôle de la transmission des informations douloureuses, et à mettre à profit ces connaissances nouvellement acquises pour développer de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement des douleurs chroniques.
Des outils génétiques pour contrôler des sous-types spécifiques de neurones sensoriels.La réalisation de ce projet repose sur la mise en place de technologies particulièrement innovantes dans la physiologie des systèmes sensoriels. La première technologie permet d’accéder très rapidement au profil d’expression génique des différentes catégories de mécanorécepteurs (et notamment les mécanorécepteurs C à bas seuil) dans divers contextes physiopathologiques. Par un tri des cellules suivi d’un séquençage à haut débit de leurs ARN, il est ainsi possible de cibler des protéines spécifiques dont l’expression est fortement altérée en contexte douloureux chronique, d’élaborer des modèles génétiques dans lesquels l’expression de ces protéines est altérée, puis d’étudier les conséquences de cette altération sur le fonctionnement des réseaux de la moelle épinière et la perception de la douleur.La seconde stratégie actuellement en voie d’optimisation consiste à créer des outils génétiques permettant de manipuler par des faisceaux optique les messages transmis par les mécanorécepteurs à bas seuil, puis d’explorer dans les réseaux médullaires la propagation et l’intégration de ces signaux avec des signaux provenant d’autres modalités sensorielles.
Résumé de la soumission : La douleur est un signal physiologique participant à la protection de l'organisme de stimuli potentiellement dommageables. Dans certains cas pathologiques, des modifications affectant les neurones sensoriels ou  les réseaux neuronaux transmettant ces informations vers le cerveau peut induire des douleurs pathologiques, dépourvues de valeur adaptative. Les informations sensorielles sont transmises de la périphérie de l'organisme vers les centres nerveux par des neurones morphologiquement et fonctionnellement spécialisés. Parmi ces neurones, les Mecano Récepteurs C à bas seuil (C-LTMRs) ont connu un regain d'intérêt à la suite d'études ayant démontré leur rôle dans l'atténuation ou l'exacerbation des douleurs aigües et chroniques. Cette population particulière de neurones sensoriels pourrait donc constituer une cible de choix dans le développement de nouveaux traitements des douleurs chroniques pathologiques.	Dans ce projet, nous utiliserons des méthodes d'avant-garde  combinant des approches moléculaires, cellulaires, électrophysiologiques et comportementales pour déterminer comment les C-LTMRs contrôlent  l’intégration des informations sensorielles et nociceptives dans la moelle épinière, ainsi que les mécanismes qui permettent à ces fibres d’assurer une double fonction en transmettant à la fois des informations plaisantes et des informations nociceptives. Nous caractériserons les circuits cellulaires et synaptiques impliqués dans la modulation de la transmission douloureuse par les C-LTMRs. En parallèle, nous réaliserons à criblage à haut débit des C-LTMRs permettant d’identifier un nombre restreint de marqueurs moléculaires spécifiques et pertinents pour la physiologie de ces fibres. L’expression de ces marqueurs sera altérée au moyen de vecteurs viraux spécialement conçus, et les répercussions de cette altération sur l’excitabilité des C-LTMRs, l’intégration synaptique dans la moelle et le comportement douloureux seront étudiées. 1) nous combinerons des approches optogénétiques, morphologiques et fonctionnelles pour élucider l’organisation des réseaux spinaux traitant l’information des C-LTMRs, et comprendre comment ces signaux interfèrent avec les informations nociceptives pour atténuer leur propagation vers le cerveau. i) nous utiliserons des souris exprimant des marqueurs transsynaptiques pour réaliser une première caractérisation des cellules cibles des C-LTMRs. ii) par des approches combinant optogénétique et électrophysiologie sur tranche de moelle épinière, nous identifierons les interneurones relais des C-LTMRs, caractériserons leurs propriétés intrinsèques et synaptiques. iii) en combinant l’identification des neurones spinaux de projection (par marquage rétrograde) et la manipulation opto-pharmacologique des fibres nociceptives, nous déterminerons comment les informations en provenance des C-LTMRs et des fibres nociceptives sont intégrées au niveau de la moelle épinière, puis relayées vers les centres nerveux ou s’effectue la perception douloureuse.2) Nous étudierons comment ce contrôle de la transmission nociceptive par les C-LTMRs est altéré en conditions pathologiques. I) Par un criblage haut débit, nous identifierons un ensemble limité de gènes spécifiquement exprimés dans les C-LTMRs. Nous caractériserons leur expression en condition contrôle et de douleur chronique, par qRT-PCR et hybridation in situ. Ii) par des techniques de surexpression ou de sous-expression médiées par des vecteurs viraux, nous déterminerons comment ces gènes influent sur les propriétés des C-LTMRs, l’intégration synaptique au sein des réseaux spinaux et le comportement douloureux chez les animaux contrôle et douloureux chroniques.Ce projet permettra d'étendre notre connaissance moléculaire et cellulaire des voies de la douleur, et de spécifier le rôle des C-LTMRs dans la modulation des informations douloureuses, conduisant à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des douleurs chroniques pathologiques.
Résultats : La collaboration établie entre les trois partenaires impliqués dans ce projet a conduit à la découverte de 2 résultats marquants :
Tout d’abord, nous avons identifié une protéine spécifique aux mécanorécepteurs à bas seuil, qui joue un rôle un rôle majeur dans la chronicisation de la douleur. En effet, le dysfonctionnement des voies de signalisation dans laquelle intervient cette protéine entraîne une chronicisation de douleurs normalement transitoires, telles qu’une inflammation. Cette découverte ouvre la porte à de nouvelles stratégies thérapeutiques pour une meilleure prise en charge des douleurs chroniques.
Le second résultat marquant porte sur une première ébauche de la circuiterie neuronale impliquée dans le contrôle des circuits neuronaux de la douleur par les C-LTMR. En particulier, nos résultats montrent qu’une interaction complexe entre ces derniers, les neurones inhibiteurs de la moelle et les cellules microgliales est nécessaire à la mise en place des actions anti-nociceptives médiées par ces mécanorécepteurs.
Perspectives : La stratégie expérimentale retenue ainsi que les premiers résultats obtenus permettent d’ores et déjà d'étendre nos connaissances moléculaires et cellulaires des voies de la douleur, et de de proposer plusieurs rôles pour les C-LTMRs dans la modulation des informations douloureuses. Une première ébauche des mécanismes par lesquels ces cellules sensorielles contrôlent la transmission des informations  douloureuses est ainsi disponible, conduisant à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des douleurs chroniques pathologiques.
Publications et brevets : Une publication a été soumise (Neuron), identifiant une protéine spécifique des mécanorécepteurs à bas seuil comme point pivot dans la mise en place des allodynies mécaniques. Une seconde publication en voie de préparation porte sur les cibles spinales des mécanorécepteurs à bas seuil et l’interaction complexe de ces derniers avec les neurones inhibiteurs de la moelle et les cellules microgliales.