Rôles des aquaporines dans le cerveau Roles of aquaporins in the brain

Résumé

Il y a maintenant plus d’une dizaine d’années que l’aquaporine 1 (AQP1) a été mise en évidence et clonée à partir des globules rouges. Cette découverte majeure pour le monde du vivant a été récompensée en 2003 par le Prix Nobel de Chimie décerné au Professeur Peter Agre. Les aquaporines (AQP) sont des canaux à eau. Cette famille de protéines est composée actuellement de onze sous-types différents exprimés chez les mammifères. Les trois AQP principales caractérisées dans le cerveau des mammifères sont l’AQP1, l’AQP4 et l’AQP9. Les travaux récents montrent que ces canaux sont impliqués dans différentes fonctions physiologiques. L’AQP1 serait importante dans la formation du liquide céphalorachidien, tandis que l’AQP4 aurait un rôle dans l’homéostasie de l’eau et de la pression osmotique du tissu nerveux. L’AQP9 serait impliquée dans le métabolisme énergétique. En condition physiologique, le niveau d’expression de ces AQP est finement régulé. Dans différentes maladies du système nerveux, le niveau d’expression de ces canaux est modifié, ce qui peut avoir des conséquences sur la formation de l’oedème cérébral en modifiant la perméabilité à l’eau. Actuellement, le rôle de chacune de ces AQP dans ce phénomène n’est pas encore compris. L’AQP4 semble avoir un rôle très important dans le développement de l’oedème après un traumatisme crânien, une lésion ou un accident vasculaire cérébral. Une meilleure compréhension des mécanismes de régulation des AQP permettra d’envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques pour prévenir la formation de l’oedème cérébral. La découverte récente de l’AQP9 dans les neurones catécholaminergiques a modifié la vision du rôle des AQP dans le système nerveux, avec une implication possible de cette dernière dans le métabolisme énergétique cérébral.

Summary

It is now over 10 years ago that aquaporin 1 (AQP1) was discovered and cloned from the red blood cells, and in 2003 the Nobel price in Chemistry was awarded to Pr. Peter Agre for his work on AQPs, highlighting the importance of these proteins in life sciences. AQPs are water channels. To date this protein family is composed of 11 sub-types in mammalians. Three main AQPs described in the mammalian brain are AQP1, AQP4 and AQP9. Several recent studies have shown that these channels are implicated in numerous physiological functions. AQP1 has a role in cerebrospinal fluid formation, whereas AQP4 is involved in water homeostasis and extracellular osmotic pressure in brain parenchyma. AQP4 seems also to have an important function in oedema formation after brain trauma or brain ischemia. AQP9 is implicated in brain energy metabolism. The level of expression of each AQP is highly regulated. After a trauma or an ischemia perturbation of the central nervous system, the level of expression of each AQP is differentially modified, resulting in facilitating oedema formation. At present, the exact role of each AQP is not yet determined. A better understanding of the mechanisms of AQP regulation should permit the development of new pharmacological strategies to prevent oedema formation. AQP9 has been recently specifically detected in the catecholaminergic neurons of the brain. This new result strengthens the hypothesis that the AQPs are not only water channels, but that some AQPs may play a role in energy metabolism as metabolite channels.