Dynamique de récepteurs uniques du GABAA dans le cône de croissance : rôle dans la détection des signaux de guidage

par Cédric Bouzigues

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Maxime Dahan.

Soutenue en 2006

à Paris 7 .


  • Résumé

    Lors du développement du système nerveux, les axones en croissance choisissent une direction d'extension avec précision. Ce processus est permis par la détection sensible de signaux de guidage par les récepteurs membranaires de la membrane du cône de croissance. Nous avons étudié la dynamique de récepteurs individuels du GABA marqués par des nanocristaux fluorescents. Les récepteurs répartis également dans la membrane d'un cône de croissance soumis à un gradient de GABA sont spécifiquement redistribués vers sa source. Cette réorganisation est due à des interactions avec les microtubules déplaçant les récepteurs vers les régions à forte concentration de GABA, mises en évidence sur les trajectoires des récepteurs. Son rôle fonctionnel a été révélé par la mesure d'une amplification de l'asymétrie de la concentration intracellulaire de calcium, qui régule l'organisation du cytosquelette. Ces observations permettent l'élaboration d'un modèle d'auto-organisation des récepteurs, permettant une amplification du signal extérieur. Une faible activation asymétrique des récepteurs induit une asymétrie de concentration de calcium et de l'organisation du cytosquelette. Ceci crée une boucle de rétroaction positive en favorisant la redistribution, qui renforce le signé induit par le gradient en amplifiant l'asymétrie de la concentration de récepteurs et de calcium. L'auto-organisation des récepteurs est décrite par un système d'équations stochastiques étudiées numériquement et analytiquement. Les travaux présentés permettent de proposer un mécanisme général d'amplification de signaux extérieurs dans l'axone en croissance et dans les systèmes chémotactiques ou polarisés

  • Titre traduit

    Dynamics of single GABAA receptors in growth cone: role in the detection of guidance cues


  • Résumé

    During the development of the nervous System, extending axons choose accurately their directions of growth. This step relies on the sensitive detection of guidance cues by receptors in the membrane of the growth cone. We studied the dynamics of single GABA receptors tagged by fluorescent nanocrystals. The receptors are initially homogeneously distributed in the growth cone membrane and are specifically relocalized toward the source when submitted to a GABA gradient. This reorganization is due to interactions with the microtubules that have been identified by single receptor trajectory analysis and that displace the receptors toward regions of high GABA concentration. The functional role of this phenomenon has been revealed by the measurement of a receptor redistribution induced an amplification in the asymmetry of calcium concentration. These results support a model of receptor self-organization providing an amplification of the external signal. A weak asymmetric activation of receptors causes a weak asymmetry of calcium concentration and of the cytoskeleton organization. This creates a positive feedback loop by favouring receptor redistribution that amplifies the gradient induced signal by enhancing the asymmetry in the calcium concentration. The self-organization of the receptors can be correctly described by a System of stochastic equations that has been analytically and numerically studied. This study provides a general mechanism of amplification of external signals in growing axons and also in chemotactic or polarized Systems.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (167 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 181 réf.

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  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2006) 140
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