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Thèse Philippe Vincent

"L'organisation spatiale des canaux calciques Cav1.3 détermine l'efficacité de l'exocytose des synapses à ruban dans les cellules ciliées de l'oreille interne."

Le 16 décembre 2015

Soutenance le 16 décembre 2015 à 13h, salle de Conférence de L'Institut Magendie, Université de Bordeaux. Travail de thèse dans le laboratoire de Didier DULON.
La thèse de Philippe Vincent a été financée par une bourse au mérite de l'Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé, Université de Bordeaux.

 
 L’organisation spatiale des canaux calciques Cav1.3 détermine l’efficacité de l’exocytose des synapses à ruban dans les cellules ciliées de l’oreille interne

 Résumé: Les cellules ciliées internes (CCIs) de la cochlée encodent les signaux acoustiques en impulsions électriques au niveau des synapses à ruban formées avec les fibres afférentes du nerf auditif. L'exocytose des vésicules glutamatergiques par les CCIs est déclenchée par l'activation des canaux calciques Cav1.3 et par l'otoferline, le senseur calcique intracellulaire présumé. Les mécanismes moléculaires précis régulant cette exocytose restent encore mal compris, notamment ceux à l’origine de sa précision temporelle, sa vitesse élevée en phase avec le signal acoustique ("phase-locking" jusqu'à 1-2 kHz) et son infatigabilité.

Nous montrons que la spécificité des synapses à ruban auditive et vestibulaire passe par une organisation spatiale spécifique des canaux Cav1.3 dans les zones actives. Les CCIs utilisent différentes isoformes de canaux Cav1.3, notamment des isoformes courtes tronquées dans leur partie C-terminale. Ces isoformes courtes (Cav1.343S et Cav1.342A) sont essentiellement impliquées dans le déclenchement et dans l'adaptation rapide de l'exocytose. Cette adaptation se réalise au niveau des canaux Cav1.3 à la fois en intracellulaire par le Ca2+ et en extracellulaire par les protons secrétés lors de l'exocytose. Les isoformes longues (Cav1.342L et Cav1.3D44), positionnées en périphérie du ruban, réguleraient le recrutement vésiculaire. Par ailleurs, nous montrons que l'organisation spatiale des canaux Cav1.3 est dépendante d'un cytosquelette d'actine-F au ruban synaptique. La clarine 1 (protéine Usher IIIA) interagirait avec l'actine-F, l'harmonine (protéine PDZ, Usher IC) et la sous-unité β2 des canaux calciques pour organiser les canaux Cav1.3 dans les zones actives.

 Mots clés: Audition; Vestibule; Cellules ciliées; Transmission synaptique; Otoferline; Canaux calciques Cav1.3; synapses à ruban; Syndrome d'Usher

 

 Spatial organization of the Cav1.3 channels underly the exocytosis efficiency of hair cell ribbon synapses in the inner ear

Abstract: Cochlear inner hair cells (IHCs) encode acoustic signals into nerve impulses at their ribbon synapses formed with the auditory afferent fibers. The exocytosis of glutamatergic vesicles is triggered by voltage activation of Cav1.3 channels and requires otoferlin, the putative intracellular Ca2+ sensor. The precise molecular mechanisms of exocytosis still remain elusive, notably the mechanisms allowing the temporal precision, the high rates of vesicular fusion (high frequency phase-locking with sound) and the indefatigability of the process.

We show here that exocytosis in auditory and vestibular hair cells relies on a specific tight spatial organization of Cav1.3 channels at the active zones. Auditory IHCs use different Cav1.3 isoforms, notably short C-terminal isoforms (Cav1.343S et Cav1.342A). These short Cav1.3 isoforms essentially trigger the RRP exocytosis (Readily Releasable Pool of vesicles) and are at the origin of its fast adaptation. This fast exocytotic adaptation is based both on an intracellular Ca2+ dependant inactivation of the Ca2+ current and on its extracellular block by exocytosed protons. Long Cav1.3 isoforms (Cav1.342L et Cav1.3D44) regulate the vesicular recruitment at the active zones. Furthermore, our results show that a synaptic actin cytoskeleton is essential for the tight spatial organization of the Cav1.3 channels at the ribbons. Clarin 1 (Usher IIIA protein), through its interactions with the F-actin network, harmonin (PDZ protein, Usher IC) and the Ca2+ channel β2 subunit, is required to maintain the tight organization of Cav1.3 channels at the ribbon synapses.

Keywords: Audition; Balance; Hair cells; Synaptic transmission; Otoferlin; Cav1.3 channels, Ribbon synapses; Usher Syndrom

 

Synaptic F-actin network controls otoferlin-dependent exocytosis in auditory inner hair cells.
Vincent PF, Bouleau Y, Petit C, Dulon D.
Elife. 2015 Nov 14;4. pii: e10988. doi: 10.7554/eLife.10988.

Exocytotic machineries of vestibular type I and cochlear ribbon synapses display similar intrinsic otoferlin-dependent Ca2+ sensitivity but a different coupling to Ca2+ channels.
Vincent PF, Bouleau Y, Safieddine S, Petit C, Dulon D.
J Neurosci. 2014 Aug 13;34(33):10853-69. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0947-14.2014.

 

Jury

Stéphane OLIET
DR CNRS
Université de Bordeaux Président
Christian CHABBERT
CR CNRS
Université Aix Marseille
Rapporteur
Serge PICAUD
DR INSERM
Institut de la vision Rapporteur
Saaid SAFIEDDINE
DR CNRS
Institut Pasteur Examinateur
Didier DULON
DR INSERM
Université de Bordeaux
Directeur de thèse

Directeur de thèse



Didier Dulon
Directeur de recherche Inserm

Laboratoire de Neurophysiologie de la Synapse Auditive
INSERM U1120
Université de Bordeaux
Hôpital Pellegrin 


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