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Thèse Frédéric Lanore

"Maturation morpho-fonctionnelle de la synapse fibre moussue-cellule pyramidale de CA3 dans l'hippocampe"

Le 26 octobre 2010

   
Résumé

Les synapses se forment selon plusieurs étapes comprenant la stabilisation des contacts nouvellement formés et leur maturation. Ces différentes étapes dépendent d'une mise en place coordonnée entre la terminaison pré- et postsynaptique.

Les protéines composant la présynapse et les récepteurs ionotropiques du glutamate ont des rôles clés dans ces processus. Lors de ma thèse, je me suis intéressé à l'implication de la protéine présynaptique Bassoon lors de la maturation des synapses glutamatergiques entre les fibres moussues et les cellules pyramidales de CA3 dans l'hippocampe. Cette synapse constitue un modèle attractif pour l'étude de la maturation synaptique car elle suit des étapes de maturation morphologique et fonctionnelle bien définies. Bassoon est une des premières protéines se mettant en place au niveau des contacts synaptiques nouvellement formés. Par des approches électrophysiologiques, nous avons montré que la protéine Bassoon était importante pour l'organisation du site de libération de neurotransmetteur durant les deux premières semaines de vie post-natale chez la souris.

Les récepteurs kaïnate jouent un rôle important dans la régulation de l'activité de réseau au cours du développement post-natal. Cependant l'impact de l'activation de ces récepteurs sur la maturation synaptique est peu connu. J'ai pu mettre en évidence un délai dans la maturation fonctionnelle de la synapse fibre moussue/cellule pyramidale de CA3 chez les souris déficientes pour la sous-unité GluK2 des récepteurs kaïnate (GluK2-/-). Afin de comprendre si ce délai de maturation fonctionnelle est corrélé à un retard dans la maturation morphologique de cette synapse, nous avons mis en place des infections de lentivirus codant pour une protéine membranaire fluorescente (YFP) chez le souriceau nouveau-né (P1-P2). A l'aide de microscopie confocale et de reconstruction en 3D, nous avons ainsi pu décrire la maturation morphologique de la synapse fibre moussue/cellule pyramidale de CA3.

Cela m'a également permis de corréler la maturation fonctionnelle à la maturation morphologique et mes résultats montrent également un retard dans la mise en place des synapses chez les souris GluK2-/-.

L'ensemble de cette étude révèle l'importance de l'activité synaptique et de la coordination entre mise en place de la pré- et de la postsynapse au cours de la maturation synaptique.

Mots clés Bassoon, récepteurs kaïnate, synapse, maturation, fibre moussue
     

Abstract

The formation of synapses follows different steps including synaptogenesis and maturation. These different steps depend on coordinated pre- and post-synaptic assembly.

Pre-synaptic proteins and ionotropic glutamate receptors play a central role in these processes. During my thesis, I have been interested in the implication of the presynaptic protein Bassoon in the maturation of the hippocampal mossy fiber to CA3 pyramidal cell glutamatergic synapses.

This synapse constitutes an attractive model for the study of synaptic maturation because it follows several steps of defined morphological and functional maturation. Bassoon in one of the first protein present at newly formed synaptic contacts. By electrophysiological approaches, we showed that Bassoon is important for the organization of the active zone during the first two postnatal weeks.

Kainate receptors play an important role in the regulation of network activity during postnatal development. However, the impact of kainate receptors activation on synaptic maturation is less known. I showed a delay in functional maturation of mossy fiber synapses in mice deficient for the GluK2 subunit of kainate receptors (GluK2-/-). To know if this delay is correlated to morphological alterations of this synapse, we setup in vivo lentiviral infections of membrane fluorescent protein (YFP) in mouse pups (P1-P2). Using confocal microscopy and 3D reconstruction, we described the morphological maturation of mossy fiber synapses.

We were able to correlate functional and morphological maturation and our results also showed an impairment in the formation of mossy fiber synapses in GluK2-/-.

Together, these data reveal the importance of synaptic activity and of the coordination of pre- and post-synaptic assembly during synaptic maturation.

Keywords: Bassoon, kainate receptors, synapse, maturation, mossy fiber


Lieu: Institut Magendie Site Bx2 Carreire
Equipe INB

Mention Sciences Biologiques et Médicales

Option Neurosciences

Adresse du laboratoire
CNRS 5091 Université Bordeaux 2 Institut François Magendie 146 rue Léo Saignat 33077 Bordeaux cédex

Focus



Frédéric Lanore a préparé sa thèse sous la direction
de Christophe Mulle dans l'équipe "Physiopathologie de la transmission synaptique glutamatergique" .

Cnrs 5091 Université de Bordeaux 2 Campus Carreire

Jury

Stéphane Oliet DR CNRS Président
Valérie Crépel DR INSERM Rapporteur
Dominique Muller PU Genève Rapporteur
Xavier Leinekugel CR INSERM Examinateur
Jean Christophe Poncer DR INSERM Examinateur
Christophe Mulle DR CNRS Directeur de thèse

Publications

Lanore F., Labrousse V.F., Normand E., Blanchet C. and Mulle C. Concerted morphological and functional maturation during a critical phase of hippocampal mossy fiber synapse development. (In preparation).

Lanore F.*, Blanchet C.*, Fejtova A., Pinheiro P., Richter K., Balschun D., Gundelfinger E. and Mulle C. Impaired development of hippocampal mossy fibre synapses in mouse mutants for the presynaptic scaffold protein Bassoon. J Physiol 588.12: 2133-2145 (2010). *equal 1st author

Segerstråle S., Juuri J., Lanore F., Piepponen P., Lauri S. E., Mulle C. and Taira T. High firing rate of neonatal interneurons is due to attenuation of afterhyperpolarizing potassium currents by tonically active kainate receptors. J Neurosci 30(19): 6507-14 (2010).

Lanore, F., Rebola, N. and Carta M. Spike-timing-dependent plasticity induces presynaptic changes at immature hippocampal mossy fiber synapses. Journal Club_J Neurosci 29(26): 8299-301 (2009).