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Thèse Yohan-Till Pougnet

Régulation du trafic des récepteurs AMPA et de la plasticité synaptique induite par les récepteurs P2X

Le 13 décembre 2013

Yohan-Till Pougnet 
Equipe de lIMN : Molecular regulations of synaptic receptors. Soutenance au Neurocentre Magendie 14h , Université Bordeaux Segalen, campus Carreire.


Les récepteurs ionotropiques AMPA (AMPAR) activés par le glutamate sont les principaux acteurs de la transmission synaptique excitatrice rapide dans le cerveau des mammifères.
 Ils jouent également un rôle crucial dans les processus de plasticité synaptique qui sont largement reconnus pour être à la base de fonctions cognitives essentielles, tels que l'apprentissage et la mémoire. Les récepteurs P2X sont des canaux cationiques activés par l'adénosine-5'-triphosphate (ATP) extracellulaire libéré par les neurones ou les cellules gliales. Ils sont largement exprimés dans le cerveau en périphérie des synapses glutamatergiques, où ils participent à l’excitabilité neuronale et modulent la transmission synaptique ainsi que la plasticité synaptique. Bien que la signalisation purinergique ait de multiples effets sur la transmission et la plasticité synaptique la fonction des récepteurs P2X au niveau des synapses du cerveau reste à établir. Ici, nous montrons dans les neurones d'hippocampe en culture que l'activation des récepteurs P2X postsynaptiques par l'ATP exogène ou via la libération d'ATP endogène par les cellules gliales diminue l'amplitude des courants miniatures et évoqués des AMPAR postsynaptiques. En utilisant une combinaison d’approches électrophysiologique, de biochimie et d'imagerie en temps réel, nous démontrons que l'afflux de calcium passant par les canaux P2X déclenche l’internalisation des AMPAR par un mécanisme d’endocytose clathrine et dynamine dépendante. Cette diminution de surface altère par conséquent la transmission synaptique médiée par les AMPAR. Nous avons aussi démontré par des approches moléculaires et pharmacologiques la cascade de signalisation engagée dans l’altération du trafic des AMPAR de surface après activation des récepteurs P2X. Cette inhibition par les récepteurs P2X, serait dépendante de l’activation de protéine kinase et des protéines phosphatases qui régulent le niveau de phosphorylation des AMPAR. Nos travaux de recherche suggèrent ainsi, que les récepteurs postsynaptiques P2X jouent un rôle essentiel dans la régulation de l'expression de surface des AMPAR et régulent ainsi la force et la plasticité synaptique.

 

ATP P2X receptors down-regulate AMPA receptor  trafficking and postsynaptic efficacy in hippocampal neurons

Ionotropic AMPA receptors (AMPAR) activated by glutamate are the main actors of the fast excitatory synaptic transmission in the mammalian brain. They also play a crucial role in the process of synaptic plasticity that are widely recognized to be the basis of key cognitive functions such as learning and memory. P2X receptors are ATP-gated cation channels widely expressed in the brain where they mediate action of extracellular adenosine-5’-triphosphate (ATP) released by neurons or glia. P2X receptors are located et the periphery of glutamatergic synapses and although purinergic signaling has multiple effects on synaptic transmission and plasticity, the function of P2X receptors at brain synapses remains to be established. Here, we show in cultured hippocampal neurons that activation of postsynaptic P2X receptors by exogenous ATP or glial release of endogenous ATP decreases the amplitude of miniature excitatory postsynaptic currents and AMPA-evoked currents. Using a combination of electrophysiology, surface or internalization assays and real time imaging, we demonstrate that the calcium influx through the ATP-gated channels triggers AMPA receptor internalization through clathrin-mediated dynamin-dependent endocytosis leading to reduced surface AMPA receptors and therefore, altered AMPA-mediated current. We also identified by molecular and pharmacological approaches the signaling cascade involved in the P2X-mediated alteration of surface AMPAR trafficking. P2X-mediated AMPAR internalization is dependent on the activation of protein kinase CamKII and protein phosphatases which regulate the phosphorylation level of AMPARs.. Our finding indicates that postsynaptic P2X receptors play a critical role in regulating the surface expression of AMPAR and thereby regulate the synaptic strength. 



Jury

S. OLIET, DR CNRS,
Bordeaux Président
R. CUNHA, PU CNC,
Coimbra Rapporteur
T. GRUTTER, DR CNRS,
Strasbourg Rapporteur
F. COUSSEN, DR CNRS,
Bordeaux Examinateur
S. LEVI, CR INSERM,
Paris Examinateur
E. BOUE-GRABOT CR CNRS,
Bordeaux Directeur de thèse

Directeur de thèse



Eric Boué-Grabot
Chargé de recherche - PhD

CNRS
Responsable de l'Equipe - Régulation moléculaire des récepteurs synaptiques
IMN
Publications E Boué-Grabot