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La fonction du protéasome est essentielle au développement et au maintien optimaux du système nerveux périphérique (SNP)1,2,3,4,5,6. Des études in vitro et in vivo utilisant des inhibiteurs du protéasome démontrent que l’activité protéasomale est cruciale pour le développement neurologique, la myélinisation, l’excitabilité et la fonction des cellules gliales 7,8,9,10. De plus, la chimiothérapie à base d’inhibiteurs du protéasome induit des neuropathies douloureuses chez 30 à 60 % des patients, souvent caractérisées par une douleur chronique et une altération de la sensation dans les extrémités 8,9,11,12,13. Il est intéressant de noter que l’administration à faible dose de ces mêmes inhibiteurs réduit la sensibilité aux stimuli douloureux, suggérant un rôle complexe du protéasome dans le traitement sensoriel 6,14,15. Cependant, malgré ces études approfondies, la fonction spécifique des protéasomes dans le SNP est restée mal comprise.
Les protéasomes sont la principale machinerie de dégradation des protéines dans tous les domaines de la vie et sont essentiels au maintien de l’homéostasiedes protéines 16. Le protéasome de base 20S est composé de quatre cycles heptamériques de sous-unités α, β, β α et médie la dégradation des protéines indépendante de l’ubiquitine17,18. L’association avec des particules régulatrices forme le protéasome coiffé 26S et 30S, qui médie la dégradation des protéines dépendante de l’ubiquitine 4,17. Dans les neurones, les protéasomes ont été identifiés dans tous les compartiments cellulaires, et leur localisation subcellulaire est connue pour influencer la fonction19. Cependant, de nombreux inhibiteurs de protéasome couramment utilisés manquent de spécificité pour cibler sélectivement des populations de protéasome localisées de manière différentielle.
En effet, en utilisant des inhibiteurs de protéasome imperméables à la membrane et le marquage des anticorps dans des cellules non perméabilisées, il a été constaté qu’un complexe de protéasome spécifique aux neurones se localise dans la membrane plasmique dans un sous-ensemble de neurones somatosensoriels20. L’analyse scRNA-seq des neurones primaires du ganglion de la racine dorsale (DRG), séparés en populations NMP+ et NMP- par l’alimentation en anticorps contre une sous-unité du protéasome et le tri FACS, a abouti à 20 amas de cellules transcriptionnellement distincts20. Une analyse plus approfondie a révélé que les cellules NMP+ ne se regroupaient que dans 3 des 20 groupes. À l’aide d’ensembles de marqueurs génétiques pour des sous-types neuronaux spécifiques, 13 sous-types différents de neurones somatosensoriels ont été identifiés. La majorité des neurones NMP+ se sont regroupés avec les neurones sensoriels MrgprA3+ et Cysltr2+ 20. Un nombre minimal de cellules NMP+ s’est regroupé dans un troisième groupe, dans lequel aucun ensemble de gènes spécifiques n’a été identifié, et ce groupe n’a donc pas été attribuéà 20. Les neurones MrgprA3+ et Cysltr2+ sont des nocicepteurs de type C, sensibles à la chaleur, aux stimuli mécaniques et pruritogènes, correspondant aux sous-types neuronaux CGRP-θ et SST, respectivement21,22. Sur les 20 amas de cellules identifiés, 7 amas NMP exprimaient des marqueurs génétiques compatibles avec des cellules non neuronales, y compris les cellules de Schwann, la glie satellite et les cellules immunitaires, et n’ont pas non plus été attribués20. Ces populations cellulaires étaient attendues, car il n’est pas possible de séparer les cellules non neuronales des cellules neuronales lors de la culture de neurones DRG20.
En étudiant sa fonction, l’inhibition in vitro de la NMP a modifié l’excitabilité neuronale à la stimulation du KCl, de l’histamine et de l’αβ-méthylèneadénosine 5'-triphosphate20. In vivo, l’inhibition de la NMP a réduit la sensibilité aux stimuli mécaniques et à la douleur, sans effet sur la sensation thermique20. Ces résultats révèlent que la NMP est un régulateur clé de la sensation mécanique, de la douleur et des démangeaisons, et une cible thérapeutique potentielle pour la gestion de la douleur20. Cependant, les mécanismes spécifiques liant l’activité de la NMP au développement de la douleur dans différents contextes pathologiques restent mal compris. Par conséquent, des recherches plus approfondies sur la dynamique et la fonction de l’expression de la NMP dans les affections associées à la douleur et à la neuropathie sont justifiées.
Cet article décrit ici un flux de travail robuste (Figure 1) pour identifier et isoler les populations neuronales NMP+ DRG. Cette approche permet d’étudier la dynamique d’expression des NMP à l’aide du tri FACS, du scRNA-seq et de l’immunomarquage. Ces approches permettent une analyse à haute résolution de l’expression de la NMP d’une manière spécifique au type de cellule, ce qui peut être utilisé pour étudier le rôle de la NMP dans des conditions normales et diverses affections associées à la douleur.