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Nathalie Guérineau "Remodelage physiologique des communications intercellulaires au cours de la synaptogenèse : une nouvelle fonction pour l'agrine".

Abstract :


In contrast to its well-established actions as an organizer of synaptic differentiation at the neuromuscular junction (NMJ), the proteoglycan agrin is still in search of a function in the nervous system.
We recently reported an entirely unanticipated role for agrin in the dual modulation of electrical and chemical intercellular communication that occurs during the critical period of synapse formation. When applied at the developing splanchnic nerve-chromaffin cell cholinergic synapse in rat adrenal acute slices, agrin rapidly modified cell-to-cell communication mechanisms. Specifically, it led to decreased gap junction-mediated electrical coupling that preceded an increase in nicotinic synaptic transmission. This developmental switch from predominantly electrical to chemical communication was fully operational within one hour and depended on the activation of Src family-related tyrosine kinases. Hence, agrin may play a pivotal role in synaptogenesis in promoting a rapid switch between electrical coupling and synaptic neurotransmission.

 

Elucider les mécanismes impliqués dans l’établissement, le maintien et la plasticité des connexions neuronales au sein du système nerveux est un challenge quotidien pour les neurobiologistes. Au cours du développement du système nerveux, la période de synaptogenèse s’accompagne de remaniements cellulaires et moléculaires importants. Les neurones subissent notamment des modifications de leur mode de communication, essentielles à la maturation des réseaux neuronaux. Tôt au cours de l’embryogenèse, et précédant la mise en place des synapses, l’échange d’informations entre neurones s’effectue principalement via des jonctions communicantes particulières appelées jonctions gap, médiant notamment la propagation de signaux de nature électrique. Puis, le nombre de jonctions gap ainsi que le couplage électrique interneuronal diminuent pour laisser place à l’établissement des contacts synaptiques. Jusqu’à très récemment, les facteurs impliqués dans cette transition entre couplage électrique jonctionnel et transmission synaptique restaient encore à élucider.
Nous avons récemment mis en évidence le rôle-clé joué par la protéine agrine dans la régulation des communications intercellulaires au cours de la synaptogenèse. Jusqu’à présent, l’agrine était une protéine surtout connue pour son implication dans l’agrégation des récepteurs ionotropiques à l’acétylcholine de la jonction neuromusculaire. Sur le modèle de la synapse cholinergique entre le nerf splanchnique et les cellules chromaffines de la glande médullo-surrénale de rat nouveau-né, nous montrons que l’agrine remodèle de façon séquentielle et opposée le couplage électrique jonctionnel et la transmission synaptique. En quelques minutes l’agrine diminue le couplage électrique entre les cellules chromaffines, puis dans l’heure qui suit, elle favorise la transmission synaptique cholinergique, contribuant ainsi à la synaptogenèse de synapses matures et fonctionnelles.
Plus généralement, ce nouveau rôle de l’agrine en tant qu’acteur central du remodelage physiologique des voies de communications intercellulaires pourrait être étendu au développement d’autres synapses. En effet, l’expression élevée d’agrine observée dans plusieurs régions du système nerveux central au cours du développement laisserait supposer un mécanisme d’action comparable de cette protéine lors de la synaptogenèse de nombreux tissus neuronaux.

Selected publications

Agnès O. Martin, Gérard Alonso and Nathalie C. Guérineau.
"Agrin mediates a rapid switch from electrical coupling to synaptic transmission during synaptogenesis."
J. Cell Biol., 169:503-514, 2005.
Martin AO, Alonso G, Guerineau NC.
"Un nouveau rôle pour l’agrine dans la régulation des communications intercellulaires au cours de la synaptogenèse"
Med Sci (Paris). 2005 Nov;21(11):913-5.
Agnès O. Martin, Marie-Noëlle Mathieu and Nathalie C. Guérineau.
Evidence for long-lasting cholinergic control of gap junctional communication between adrenal chromaffin cells.
J. Neurosci., 23:3669-3678, 2003
Agnès O. Martin, Marie-Noëlle Mathieu, Claude Chevillard and Nathalie C. Guérineau.
Gap junctions mediate electrical signaling and ensuing cytosolic Ca2+ increases between chromaffin cells in adrenal slices: a role in catecholamine release.
J. Neurosci., 21:5397-5405, 2001

Maurice Garret