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Thèse Damien Jullié

"Les endosomes de recyclage fusionnent transitoirement avec la membrane plasmique des dendrites neuronales"

Le 25 octobre 2012

Le trafic membranaire est essentiel dans les neurones pour la morphogénèse, le recyclage des vésicules synaptiques et des récepteurs. L'exocytose des récepteurs AMPA contenus dans les endosomes de recyclage (ER) est nécessaire pour l'expression de la plasticité synaptique à long terme (PLT). Pour étudier ce mécanisme, nous avons visualisé l'exocytose par microscopie de fluorescence sur des neurones en culture transfectés avec le récepteur de la transferrine (TfR), un marqueur des ER, fusionné à la phluorine. Un examen systématique des événements d'exocytose a révélé des différences de comportement. Dans la plupart des cas, les récepteurs diffusent rapidement dans la membrane plasmique après exocytose (discharge), mais dans environ 25% des cas, les récepteurs restent concentrés (display). L'utilisation de changements rapides de pH extracellulaire autour de la cellule montre que l'exocytose est transitoire : après quelques secondes (médiane 2.6s) les récepteurs sont réinternalisés. Ce mécanisme a pu être étendu aux récepteurs AMPA et β2-adrenergique, pour lesquels l'exocytose de type display avait déjà été décrite. L'imagerie deux couleurs montre que Rab11, un marqueur des ER, est enrichie au site d'exocytose. L'expression d'un dominant négatif de Rab11 connu pour inhiber la PLT provoque une diminution spécifique de la fréquence des évènements discharge. Dans nos recherches sur le mécanisme de l'exocytose, nous avons testé l'implication des protéines SNARE dans la fusion membranaire. Ainsi VAMP4 est enrichie avec le TfR dans les ER qui sont exocytés à une fréquence équivalente. De plus, elle est requise pour le recyclage du TfR.

Mots clefs : Exocytose, récepteur de la transferrine, neurone, microscopie à fluorescence, récepteur AMPA, récepteur β2-adrénergique, Rab11, kiss-and-run, SNARE, VAMP4, VAMP2.

  "Recycling endosomes undergo kiss-and-run exocytosis in hippocampal neurons"

Membrane trafficking is essential for neuronal function: from growth of neurons and synapse formation to recycling of synaptic vesicles and receptors, questions concerning exocytosis and endocytosis are stimulating neurobiology research. In particular, trafficking of glutamate receptors present in recycling endosomes (REs) is necessary for the expression of long term potentiation (LTP). To investigate the mechanism of exocytosis in dendrites, we have imaged cultured rat hippocampal neurons transfected with transferrin receptor, a classical marker of REs, tagged with phluorin. As for AMPA receptors or β2-adrenegric receptors, single exocytic events has revealed two main behaviors: in most cases, receptors diffuse quickly in the plasma membrane after exocytosis (discharge events), but receptors can also remain clustered (display events). Using fast extracellular pH changes around the recorded cell, we show that for display events exocytosis is transient: after a few seconds (median 2.6 s) receptors are internalized. Moreover, using two color imaging of single exocytosis events with markers of neuronal compartments, we found that Rab11 is enriched at the exocytosis site, confirming the endosomal origin of the vesicles. Overexpression of a dominant negative form of Rab11 known to impair LTP decreases selectively the frequency of discharge events. As SNARE proteins are involved in virtually all membrane fusion processes, we investigated the role of Vamp proteins in somatodendritic exocytosis events. We found that Vamp4, unlike Vamp2 or Vamp7, is enriched in TfR containing compartments and can undergo exocytosis at high frequency and is required for TfR exocytosis.


Keywords: Exocytosis, transferrin receptor, neuron, fluorescence microscopy, AMPA receptor, β2-adrenergic receptor, Rab11, kiss-and-run, SNARE, VAMP4, VAMP2.

damien.jullie@gmail.com
Dernière mise à jour le 13.01.2014

Focus

Damien Jullié
Unité de rattachement:
CNRS UMR 5297
Equipe : "Dynamique de l'organisation et des fonctions synaptiques" de Daniel Choquet.


Damien Jullié a préparé sa thèse sous la direction de David Perrais, dans l' équipe de Daniel Choquet "Dynamique de l'organisation et des fonctions synaptiques" rattachée au CNRS UMR 5297 Institut Interdisciplinaire de Neurosciences. Il présentera : "Les endosomes de recyclage fusionnent transitoirement avec la membrane plasmique des dendrites neuronales"


La thèse de Damien Jullié précédera le mini symposium "Linking membrane trafficking to neuronal function: roles in neuronal morphogenesis, synapse physiology and plasticity" qui se tiendra le vendredi 26 octobre à l'ISPED , voir le programme et inscription....

 

Jury


Mr VOISIN Daniel, Président du Jury
Mr DARCHEN François, Rapporteur
Mr GALLI Thierry, Rapporteur
Mr ESTEBAN José, Examinateur
Mr HANLEY Jonathan, Examinateur
Mr PERRAIS David, Directeur de thèse