Organisation du segment initial de l'axone : étude de l'accumulation des canaux sodiques

par Anna Brachet

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Bénédicte Dargent.

Soutenue en 2009

à Aix-Marseille 2 .


  • Résumé

    La région proximale de l’axone, nommée segment initial de l’axone, est fondamentale pour la physiologie du neurone. D’abord, elle constitue le site d’initiation du potentiel d’action grâce à sa capacité à concentrer les canaux sodiques et potassiques dépendants du voltage. Ensuite, elle participe au maintien de la polarité neuronale en formant un filtre de sélectivité pour le transport vésiculaire et une barrière de diffusion pour les constituants membranaires. L’équipe avait précédemment identifié un motif, appelé motif AIS, qui gouverne l’adressage des canaux sodiques au segment initial de l’axone. Fortement conservé au sein de la famille des canaux sodiques, le motif AIS interagit directement avec l’ankyrine G, une protéine adaptatrice du cytosquelette ségrégée au segment initial de l’axone. Les objectifs de mes travaux de thèse ont été d’identifier des mécanismes nouveaux de l’accumulation des canaux sodiques à la membrane axonale. Nous avons d’abord mis en évidence une régulation de la compartimentation des canaux sodiques au segment initial de l’axone par la protéine kinase CK2. Nous avons montré que la phosphorylation par la CK2 de serines portées par le motif AIS régule l’interaction entre les canaux sodiques et les ankyrines axonales G et B. Des marquages immuno-histochimiques ont révélé que la CK2 est concentrée au segment initial et in vivo. Nous avons observé que les serines identifiées sont nécessaires à l’adressage du canal chimérique Kv2. 1-Nav1. 2 au segment initial de neurones d'hippocampe en culture. Enfin, l’inhibition pharmacologique de la CK2 perturbe l’accumulation des canaux sodiques au segment initial. Nous avons ensuite montré que l’ankyrine G gouverne la diffusion membranaire des canaux sodiques, par des mécanismes différentiels au cours du développement neuronal. Par une approche de suivi de particule unique, nous avons observé que l’ankyrine G restreint la diffusion du canal chimérique Kv2. 1-Nav1. 2 dans les cellules de neuroblastome. Dans ce modèle cellulaire, le degré d’immobilisation des canaux ioniques corrèle avec leur affinité de liaison pour l’ankyrine G. Dans les neurones d’hippocampe en culture, une interaction directe avec l’ankyrine G restreint également la diffusion membranaire de Kv2. 1-Nav1. 2 et ceci quelque soit le stade de développement. Dans les neurones immatures, ce processus est régulé par la CK2 car la mutation des serines phosphorylables par la CK2 ou l'ajout d'un inhibiteur pharmacologique conduit à une augmentation de la diffusion de Kv2. 1-Nav1. 2. Dans les neurones matures, la régulation par la CK2 semble être moins déterminante car la mutation des serines ne modifie pas les propriétés de diffusion au segment initial de l’axone de Kv2. 1-Nav1. 2. Par ailleurs, à ce stade du développement, l’étude du comportement de diffusion d’un mutant déficient pour l’interaction avec l’ankyrine G met en évidence la présence d’une barrière de diffusion au segment initial de l’axone. Sur la base de ces observations, nous proposons que l’ankyrine G contrôle de façon séquentielle la diffusion de surface des protéines membranaires au segment initial de l’axone. Elle immobilise les composants avec lesquels elle interagit spécifiquement, dés la formation du segment initial de l’axone. À ce stade, son action sur la diffusion membranaire des canaux sodiques est régulée par la CK2. Cette étape précède et contribue à la mise en place de la barrière de diffusion qui restreint la mobilité latérale de tous les composants membranaires, et ceci quelque soit leur capacité à interagir avec l’ankyrine G. Après la formation de la barrière, la modulation par la CK2 n’intervient plus ou très peu dans la restriction de diffusion des canaux sodiques.

  • Titre traduit

    The molecular organization of the axon initial segment : a study of sodium channel accumulation


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  • Détails : 1 vol. (149 f.)
  • Annexes : Bibliogr. 221 réf. Index

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