Study of TREK/TRESK physiopathological functions and subsequent control of pain in animals through photopharmacological approach

Étude des fonctions physiopathologiques de TREK/TRESK et contrôle de la douleur chez l'animal par une approche photopharmacologique La douleur chronique et la migraine peuvent être causées par l'hyperexcitabilité des nocicepteurs. Nos récents travaux ont révélé que cette hyperexcitabilité peut résulter d'un dysfonctionnement des canaux potassiques à deux domaines pores (canaux K2P) TREK1, TREK2 et TRESK, ce qui justifie une étude approfondie de leur rôle.L'étude fonctionnelle des canaux ioniques nécessite soit une invalidation génétique (souris KO) soit l'utilisation d'agents pharmacologiques. Bien que ces deux techniques soient utiles pour caractériser de manière générale la fonction d'une protéine, elles présentent de nombreuses limitations, telles qu'un faible contrôle spatiotemporel, peu de réversibilité, ainsi que des problèmes de compensation génique et de manipulation génétique. Afin d'étudier la fonction de ces canaux en s'affranchissant de ces limites nous avons développé LAKI, le premier inhibiteur des canaux TREK1, TREK2 et TRESK activé de façon réversible par la lumière, qui combine les avantages de l'approche pharmacologique avec une résolution spatiotemporelle élevée offerte par la lumière. En systèmes hétérologues ou en cultures primaires de neurones, LAKI est inactif dans l'obscurité ou en présence de lumière ambiante. Cependant, alterner entre une illumination à 365 nm et 480 nm bloque et débloque de manière réversible le courant TREK/TRESK. Nous avons découvert que la fermeture aiguë de ces canaux K2P dans les nocicepteurs suffit à les rendre hyperexcitables. In vivo, après une simple injection de LAKI, une illumination transdermique permet de contrôler de manière non invasive et réversible la perception de la douleur chez la souris pendant une semaine. LAKI permet également de contrôler le comportement douloureux (comportement d'évitement) chez le C. elegans. Alors qu'une impulsion de lumière à 365 nm induit la douleur, elle peut être instantanément stoppée par une impulsion de lumière à 480 nm ou réduite en présence de molécules analgésiques. La fonctionnalité transdermique et inter-espèces de LAKI i) confirme le rôle conservé des canaux TREK et TRESK dans la douleur ainsi que leur localisation subcellulaire dans les terminaisons nerveuses des nocicepteurs et ii) permet l'établissement d'un test de criblage à haut débit pour les molécules analgésiques, in vivo chez le nématode, précédant leur validation chez la souris.Par conséquent, LAKI a permis de démontrer l'importance des canaux TREK/TRESK dans la régulation de l'excitabilité des neurones de la douleur ainsi que leur localisation fonctionnelle. LAKI représente donc un outil de choix à la fois pour étudier les fonctions physiopathologiques de TREK/TRESK ainsi que pour étudier les circuits de la douleur et pour la caractérisation in vivo de molécules analgésiques de manière plus efficace et éthique.