Etude des modifications morphologiques et fonctionnelles provoquees par des neurotoxines qui perturbent la liberation quantique spontanee d'acetylcholine au niveau des terminaisons nerveuses motrices de vertebres

par PASCAL JUZANS

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie

Sous la direction de JORDI MOLGO.

Soutenue en 1997

à Paris 6 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Une approche pharmacologique combinant l'electrophysiologie et la microscopie confocale a ete utilisee pour caracteriser des modifications a la fois morphologiques et fonctionnelles provoquees par des neurotoxines qui perturbent la liberation quantique spontanee d'acetylcholine (ach) au niveau de terminaisons nerveuses motrices vivantes de vertebres. Dans le but de mieux comprendre le processus du recyclage des vesicules synaptiques au niveau des terminaisons nerveuses, la liberation quantique spontanee d'ach a ete, d'une part, stimulee par un milieu ayant une concentration elevee en ions k#+, par les ciguatoxines 1b (ctx-1b) et 4b (ctx-4b) qui activent les canaux na#+ dependant du potentiel, par la trachynilysine (tly) (une toxine isolee a partir du venin du poisson pierre synanceia trachynis), par l'-latrotoxine (-ltx) et par un milieu contenant des ions la#3#+ et, d'autre part, bloquee par la toxine botulique de type a (botx-a). Le processus d'endocytose des vesicules synaptiques a ete detecte en utilisant une sonde vitale, le fm 1-43. L'action de la ctx-1b (2,5-10 nm), qui provoque une augmentation massive de la liberation d'ach, se traduit, d'une part, par un gonflement des terminaisons nerveuses qui depend a la fois de la concentration et du temps d'action de cette toxine, qui peut etre prevenu par la tetrodotoxine (1 m), qui bloque les canaux sodiques dependant du potentiel, et qui est reversible en presence de d-mannitol (110 mm) et, d'autre part, par un blocage du processus d'endocytose. De tels gonflements ont aussi ete observes pour des terminaisons nerveuses sous l'action de la ctx-4b et de la tly. Apres un traitement par la botx-a qui bloque la liberation d'ach, la ctx-1b n'induit plus une augmentation de la liberation mais provoque un gonflement spontanement reversible qui est inferieur a celui provoque sur des terminaisons nerveuses non traitees et vraisemblablement de nature purement osmotique. En effet, les terminaisons nerveuses normales regulent l eur volume en fonction de la tonicite du milieu. L'augmentation de volume des terminaisons nerveuses traitees par les toxines qui augmentent la liberation d'ach peut s'expliquer par le fait que des vesicules synaptiques font fusionner leur membrane avec la membrane terminale, augmentent ainsi la surface membranaire terminale et permettent alors aux terminaisons d'avoir un volume potentiel superieur a celui qu'elles auraient sans l'apport de membrane vesiculaire. D'autre part, la stimulation de la liberation d'ach par l'-ltx ou par des ions la#3#+ provoque une incorporation de la synaptotagmine-ii, une proteine de la membrane des vesicules synaptiques, a la membrane terminale. Ce resultat penche aussi en faveur de la fusion des membranes vesiculaire et plasmique. Par contre, la stimulation de la liberation d'ach par un milieu ayant une concentration elevee en ions k#+ (40 mm) ne provoque pas de modification de l'aire projetee des terminaisons nerveuses et ne perturbe pas leur processus d'endocytose. Ce resultat suggere que le processus d'endocytose se realise, dans ces conditions, de maniere locale. Apres un blocage de la liberation d'ach par la botx-a, le processus d'endocytose n'est plus fonctionnel, que ce soit dans un milieu enrichi en ions k#+ ou apres une stimulation electrique, meme en presence de la 3,4-diaminopyridine (100 m) qui parvient a augmenter la liberation d'acetylcholine de facon transitoire. Ce resultat est confirme par le traitement de terminaisons nerveuses de souris par la botx-a pendant 48 jours. Dans ces conditions, lors de la recuperation de la neurotransmission, les terminaisons nerveuses nouvellement formees sont le site d'un processus d'endocytose alors que les terminaisons nerveuses d'origine ne le sont pas. L'ensemble des resultats montre que les terminaisons nerveuses repondent a des changements de tonicite du milieu extra-cellulaire et a des surcharges cationiques provoquees par certaines toxines, par des changements de volume. Ces memes surcharges cationiques sont a l'origine d'une liberation massive d'ach et d'un blocage du processus d'endocytose des vesicules synaptiques alors qu'une telle liberation d'ach provoquee par une augmentation de la concentration en ions k#+ ne perturbe pas ce processus. Enfin, les resultats obtenus avec la botx-a montrent que celle-ci, en plus de bloquer la liberation d'ach, bloque le processus d'endocytose et que la recuperation fonctionnelle s'accompagne d'une restauration de ce processus.


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Informations

  • Détails : 135 P.
  • Annexes : 181 REF.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 1997 107
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1997
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