Etude de la construction du segment initial de l’axone

par Amélie Freal

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de François Couraud.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .

mots clés

• Ankyrine
• Neurones moteurs
• Axone

Résumé

Le segment initial de l’axone (AIS) est une région cruciale pour le fonctionnement du neurone ; c’est le site de génération des potentiels d’action, grâce à une forte densité en canaux sodiques voltage-dépendants (Nav). De plus, l’AIS permet le maintien de la polarité neuronale, en particulier de l’identité axonale. L’AIS est construit autour de l’ankyrine G (ankG), protéine d’échafaudage qui relie des protéines transmembranaires : Nav et neurofascine-186 (NF-186) avec les cytosquelettes d’actine et de microtubules via la βIV-spectrine et les protéines EB1/3 respectivement. S’il a clairement été montré que l’ankG permet le recrutement de ces différentes protéines à l’AIS, les mécanismes de construction de ce domaine axonal restent inconnus. Nous avons tout d’abord déterminé les étapes de construction de l’AIS dans un modèle in vivo chez la souris. L’ankG est exprimée dès la différenciation axonale, d’abord tout le long des axones des motoneurones, puis elle se retreint à l’AIS. La NF-186 est aussi précoce que l’ankG, alors que les Nav et la βIV-spectrine sont exprimés dans un second temps. Nous avons déterminé que, des deux isoformes neuronales d’ankG; 270- et 480kDa, seule l’ankG 480kDa est nécessaire et suffisante à la construction de l’AIS et au maintien de l’identité axonale dans des neurones d’hippocampe en culture.

Titre traduit

Study of the construction of the axon initial segment

Résumé

The axon initial segment is a highly specialized region, responsible for both the generation of action potentials through a high density of voltage-dependant sodium channels (Nav) and for the maintenance of neuronal polarity. Ankyrin G (ankG) is expressed in the AIS and is a scaffolding protein that links transmembrane proteins like Nav and neurofascin-186 (NF-186) to actin and microtubules cytoskeletons via βIV-spectrin and EB1/3 proteins respectively. AnkG has been described as AIS masterorganizer since its expression is necessary and sufficient to recruit all other AIS proteins, but the mechanisms responsible for the building of the AIS remain largely unknown. We characterized the steps involved in the building of the AIS in vivo during the embryonnic development in the mouse. AnkG is expressed all along the motor neurons’ axons as soon as they exit the spinal cord. AnkG is then restricted to the proximal regions of the axons. NF-186 is expressed at the same time as ankG whereas Nav and βIV-spectrin can be detected later. Two neuronal isoforms of ankG have been reported ; 270- and 480kDa. We determined that ankG-480kDa and not the smaller isoform is necessary and sufficient for the building of AIS and for the maintenance of neuronal polarity in cultured hippocampal neurons.