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Thèse Bernat Gonzalez i Llinares

Presynaptic Mechanisms of Short-Term Plasticity at Hippocampal Mossy Fiber Synapses / Mécanismes présynaptiques de la plasticité à court terme des synapses fibres moussues de l’hippocampe

Le 17 décembre 2014

Soutenance le Mercredi 17 Décembre 2014 à 9h30, salle de conférence de l'Institut François Magendie. Directeur ​​de thèse Christophe M​ULLE​, co-directeur ​de thèse ​Matthijs VERHAGE

Avec Mini Symposium  le même jour  salle de conférence CGFB 14h30 - 17h30
"Vesicles in pre-and postsynaptic mechanisms" 


Les synapses fibres moussues de l’hippocampe entre le gyrus denté et les cellules pyramidales de CA3 sont caractérisées par leur morphologie particulière, et par leurs propriétés distinctives de transmission synaptique et de plasticité présynaptique. Ces synapses sont parfois appelées «détonatrices» pour leur rôle fonctionnel dans l’encodage de la mémoire épisodique. Cependant, les mécanismes moléculaires à la base des propriétés spécifiques de ces synapses restent peu connus. Ce travail est composé de deux parties principales: 


1) Phénotypage des synapses fibres moussues de l'hippocampe chez les souris VAMP7 KO VAMP7 est une protéine SNARE vésiculaire de la famille des longins, qui joue un rôle dans la croissance des neurites durant le développement. Dans le cerveau adulte, VAMP7 est enrichi dans un sous-ensemble de terminaisons nerveuses, en particulier dans les fibres moussues de l‘hippocampe. Nous avons analysé la fonction de VAMP7 dans la libération de neurotransmetteurs par une caractérisation extensive de la transmission synaptique et des mécanismes de plasticité de cette synapse. L'absence de VAMP7 ne cause pas de graves déficits développementaux ou neuronaux (Sato et al, 2011;. Danglot et al, 2012). Les mécanismes présynaptiques de la plasticité à court terme de la fibre moussue de l’hippocampe semblent également normaux, pour des raisons éventuelles qui seront discutées.

2) Circuits du CA3 examinés par traçage viral et enregistrements de paires Nous avons développé une technique pour établir des enregistrements en paires entre cellules en grain du gyrus denté connectées et cellules pyramidales CA3 (GC-CA3), sur des cultures organotypiques de tranches d'hippocampe de souris. Pour identifier les partenaires présynaptiques directs à une cellule pyramidale CA3 ciblée, nous avons combiné l’électroporation cellulaire unitaire et le traçage mono-trans-synaptique basé sur un virus de la rage recombinant et pseudotypé. Nous avons transfecté une cellule pyramidale CA3 unique par tranche avec les plasmides codant la glycoprotéine d’enveloppe du virus de la rage (RG), un rapporteur fluorescent, et la protéine TVA (récepteur de surface apparenté au EnvA, qui n'a pas d’homologue chez les cellules de mammifères). Les tranches ont ensuite été infectées avec le virus de la rage recombinant et pseudotypé. Après 3-4 jours, le traçage mono-trans-synaptique révèle les entrées présynaptiques de ce neurone unique. Ensuite, nous avons pu établir des enregistrements de paires entre les cellules en grain-CA3 connectés, ainsi que de quantifier les partenaires présynaptiques de la cellule pyramidale CA3 de départ. Mots clés Fibre moussue de l’hippocampe, plasticité à court terme, souris TI-VAMP/VAMP7 KO, traçage par le virus de la rage, enregistrements des paires

Keywords Hippocampal Mossy Fiber, Short-Term Plasticity, TI-VAMP/VAMP7 KO mouse, Rabies Virus Tracing, Paired Recordings
 

Abstract
The hippocampal mossy fiber is characterized by its particular morphology, distinct synaptic transmission and presynaptic plasticity. Moreover, this synapse has been called “teacher” or “detonator” for its proposed functional role in episodic memory encoding. Nevertheless, the molecular mechanisms underlying its specific functional properties remain elusive. This work is composed of two main parts:

1) Phenotyping Hippocampal Mossy Fiber Synapses in VAMP7 KO Mice VAMP7 is a vesicle SNARE of the longin family important in neurite growth during development. In the adult brain, VAMP7 is enriched in a subset of nerve terminals, particularly at the hippocampal mossy fiber. We analyzed VAMP7 function in neurotransmitter release by characterizing basal and evoked transmission at this synapse in KO mice and fully tested hypotheses relevant to short-term plasticity. Loss of VAMP7 has been previously reported not to cause major developmental or neurological deficits (Sato et al., 2011; Danglot et al., 2012). Presynaptic mechanisms of short-term plasticity at the hippocampal mossy fiber also seem unaffected for potential reasons which will be discussed.

2) CA3 Circuits Probed with RABV-Tracing and Paired Recordings We developed a technique to establish paired recordings between connected dentate gyrus granule cells and CA3 pyramidal cells (GC-CA3) in mouse hippocampal organotypic slice cultures. To identify direct presynaptic partners to a defined target CA3 pyramidal cell, we combined single-cell electroporation (SCE) and mono-trans-synaptic tracing based on a pseudotyped, recombinant rabies virus (EnvA pseudotyped RABV ΔG). Using SCE we transfected a single CA3 pyramidal cell per slice with the plasmids encoding: the RABV envelope glycoprotein (RG), a fluorescent reporter, and TVA (the EnvA cognate surface receptor, which has no homologue in mammalian cells). The slices were subsequently infected with EnvA pseudotyped RABV ΔG. After 3-4 days, the RABV mono-trans-synaptic tracing revealed the presynaptic inputs of that single neuron. Then, we were able to establish paired recordings between connected GC-CA3 cells, as well as to quantify the presynaptic partners of the starter CA3 pyramidal cell.

Keywords Hippocampal Mossy Fiber, Short-Term Plasticity, TI-VAMP/VAMP7 KO mouse, Rabies Virus Tracing, Paired Recordings


Publication en cours
González i Llinares B., Danglot L., Verhage M., Galli T. and Mulle C. Phenotyping hippocampal mossy fiber synapses in TI-VAMP/VAMP7 KO mice (in preparation) 

 

 

 

 



 

Jury

Olivier THOUMINE
Directeur de recherche CNRS
Président

Rafael FERNÁNDEZ CHACÓN
Professeur Universidad de Sevilla
Rapporteur

Richard MILES
Directeur de recherche INSERM
Rapporteur

​Lydia DANGLOT​
​Chargée de recherche INSERM
Examinatrice​

​​Matthijs VERHAGE
Professeur VU Amsterdam
Co-directeur de thèse

Christophe MULLE
Directeur de recherche CNRS
Directeur de thèse

Directeurs de thèse



à gauche
Christophe MULLE
Directeur de recherche CNRS
Interdisciplinary Institute for Neuroscience
University of Bordeaux



Matthijs Verhage

Dept. of Functional Genomics, Faculty of Earth and Life Sciences (FALW) University Amsterdam (VU)

 


Co-directeur de thèse