Rôle des complexes moléculaires associés au récepteur NMDA dans la plasticité synaptique

par Sylvain Rama

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Igor Medina.


  • Résumé

    La plasticité neuronale est un phénomène essentiel à la base des processus d’apprentissage et de mémorisation. Elle comprend la formation activité-dépendante de nouvelles connexions, mais aussi l’ajustement de la puissance des synapses existantes. Ces phénomènes sont contrôlés par une entrée de calcium via les récepteurs NMDA. Les molécules capables de discriminer entre les différents signaux et de déclencher la réponse adéquate restent très mal connues. Cependant, de nombreuses études suggèrent un rôle important des voies de signalisation médiées par la protéine CamKII, les petites GTPases Ras et Rap et les cascades de kinases en découlant dont les p38 et p42 MAPK. Lors de ce travail de thèse, nous avons abordé plusieurs aspects de la plasticité neuronale dépendante de l’activité : Tout d’abord, nous nous sommes intéressés au profil développemental de la formation des synapses et le rôle de l’activité dans ce processus, à travers la régulation de l’excitabilité neuronale par la concentration de chlore intracellulaire. Nous avons observé que la surexpression du transporteur de chlore KCC2, provoquant la maturation accélérée du neurone, potentialise la formation de synapses GABAergiques sur cultures neuronales dissociées. KCC2 semble donc impliqué dans l’homéostasie du chlore et la régulation de la plasticité synaptique. Ensuite, nous avons étudié les mécanismes sous-jacents à la LTP et la LTD et à leur organisation spatiale, par le biais du complexe protéique SynGAP / MUPP1. L’inhibition de l’interaction de ces deux protéines revient à modifier l’activité SynGAP. Nous avons déterminé que cela potentialise les réponses évoquées AMPA et facilite la LTP. Nous avons abordé la question par le moyen de deux modèles : les cultures neuronales hippocampiques dissociées et les tranches aiguës. Enfin, nous nous sommes intéressés à la régulation des voies MAPK (p42 MAPK et p38 MAPK, respectivement) via l’activation de différentes populations de R-NMDA. Ces kinases étant en aval du complexe SynGAP / MUPP1, il était important de déterminer si les actions différentielles de ces kinases participaient à la discrimination physiologique des voies déclenchées. Sur le modèle des cultures neuronales dissociées, nous avons déterminé qu’une stimulation des R-NMDA synaptiques tend à activer la voie p42MAPK, alors qu’une stimulation extrasynaptique tend à inhiber la voie p42MAPK. Ce travail de thèse avait donc la plasticité synaptique comme contexte et en a appréhendé une question essentielle : quelles sont les voies moléculaires relayant le signal calcique dépendant du R-NMDA et quels sont les mécanismes de discrimination entre LTP et LTD.

  • Titre traduit

    Role of molecular complexes associated to NMDA receptors in synaptic plasticity


  • Résumé

    Neuronal plasticity is an essential phenomenon leading to learning and memory. It can create new synaptic connections and adjust the strength of existing synapses. This is controlled by NMDA receptordependent calcium entry. Moreover, a massive and uncontrolled entry of calcium can trigger neuronal cell death by excitotoxicity. Molecules able to discriminate between the different physiological signals are still unknown. Many studies suggest an important role of signalling pathways mediated by CamKII protein, small GTPases Ras and Rap and their target: p38 and p42 MAPKs. In this work, we studied different sides of activity-dependent neuronal plasticity. First, we interested in developmental profile of synapse formation, through the regulation of neuronal excitability by the chloride intracellular concentration. We observed that the overexpression of chloride cotransporter KCC2 potentiates the formation of GABAergic synapses in dissociated neuronal cultures. It suggests an implication of KCC2 in chloride homeostasis and in regulation of synaptic plasticity. Then, we studied the role of MUPP1/SynGAP interaction in mechanisms of LTP and LTD. Inhibition of this interaction leads to SynGAP inhibition, potentiates AMPA evoked response and facilitates LTP in dissociated cultures and acute slices. Finally, we studied the regulation of p42MAPK pathway by synaptic and extrasynaptic NMDAR stimulation. We found out that synaptic stimulation activates p42MAPK, and an extrasynaptic one inhibits this pathway. This work refers to three parts of synaptic plasticity: regulation of neuronal excitability, regulation of long-term potentiation and regulation of physiological pathways by different populations of receptors.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (111 f.)
  • Annexes : Bibliogr. : f.101-111

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  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 45110
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