La régulation de la sérotonine mise en « boîte quantique »

Les nouveaux outils de visualisation par fluorescence permettent désormais d’étudier une protéine dans son environnement, en temps réel, avec une très haute résolution d’image. En s’appuyant sur ces techniques, des équipes de l’université de Vanderbilt, à Nashville (États-Unis), ont ainsi pu décrire les déplacements du transporteur de la sérotonine (dit SERT pour serotonin transporter) dans des neurones immortalisés en culture (1). Comme souvent pour les neurotransmetteurs, le SERT est un élément essentiel de la régulation de la sérotonine. Les chercheurs américains ont couplé une boîte quantique (quantum dot) au récepteur du neurotransmetteur. On appelle boîtes quantiques des nanoparticules semi-conductrices, ici de cadmium et sélénium, fortement fluorescentes grâce au phénomène physique appelé « effet quantique de taille », lié à leur très petite dimension. Il a été ainsi possible de créer des SERT fluorescents où les sites de liaison avec le ligand sont préservés.
L’observation des transporteurs marqués dans les neurones en culture par microscopie confocale en direct a permis de confirmer certaines hypothèses sur la localisations des SERT. Ils sont situés dans la membrane post-synaptique du neurone sérotoninergique. Mais de manière plus surprenante, deux populations de transporteurs ont été identifiées en fonction de leur déplacement : des SERT très mobiles à travers la membrane et d’autres plus fixes, plus spécifiquement localisés dans des zones riches en cholestérol de la membrane plasmique appelées radeaux lipidiques.
L’utilisation de boîtes quantique a permis d’analyser les mouvements fins des transporteurs, en fonction de l’activation de différents signaux cellulaires. Les résultats suggèrent que chacune des populations est liée à des voies de signalisation différentes et que le cytosquelette joue un rôle important dans ce contrôle. Ainsi, la sérotonine serait régulée par des mécanismes extrêmement localisés au niveau cellulaire.
De telles études semblent importantes notamment pour le développement de nouveaux antidépresseurs, plus efficaces et mieux tolérés, mais elles devraient aussi permettre d’élucider les liens qui semblent exister entre certaines mutations du SERT et l’autisme (2).

(1) Chang JC et al. (2012) J Neurosci 32, 8919–29
(2) Prasad HC et al. (2009) Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 364, 163–73

Structure de la sérotonine : © Esquilo via Wikimedia Commons