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Eric Boué-Grabot et al. dans Neuron

Un nouvel acteur de la plasticité dans l'hippocampe !

Le 17 juillet 2014

ATP P2X receptors down-regulate AMPA receptor trafficking and postsynaptic efficacy in hippocampal neurons.
Pougnet J-T*, Toulmé E*, Martinez A, Choquet D, Hosy E, and Boué-Grabot E.
Neuron (2014), doi : 10.1016/j.neuron.2014.06.005




L’équipe d’Eric Boué-Grabot de l’Institut des Maladies Neurodégénératives (IMN) de l’université de Bordeaux (CNRS UMR 5293) vient de découvrir un nouvel acteur de la plasticité synaptique dans l’hippocampe, processus et région du cerveau qui jouent des rôles clés dans les mécanismes d’apprentissage et la mémorisation. Cette étude vient d’être publiée dans le journal Neuron. Johan Till Pougnet et Estelle Toulmé (*co-premiers auteurs) ont démontré que les récepteurs P2X des neurones de l'hippocampe activés par l’ATP libéré dans l’espace extracellulaire par les cellules gliales environnantes déclenchent l’internalisation des récepteurs AMPA. Il en résulte une diminution du nombre de récepteurs AMPA à la synapse et une dépression de l’activité synaptique dans l’hippocampe. Ce travail a été réalisé en collaboration avec l’équipe de Daniel Choquet de l’IINS à Bordeaux.

P2X et plasticité synaptique


Pour assurer leur rôle de communication, les neurones disposent d’un système complexe basé sur l'activation de récepteurs par des molécules appelées neurotransmetteurs. Le point de contact entre deux neurones, la synapse, est le lieu de ces échanges. La diminution ou l’augmentation durable du nombre de récepteurs AMPA du glutamate à la synapse se traduit par une dépression ou une potentialisation à long terme de l’activité synaptique décrite comme le support moléculaire des processus de mémorisation. Les récepteurs NMDA du glutamate sont les principaux récepteurs déclenchant de manière activité-dépendante la régulation du trafic de surface des récepteurs AMPA. L’équipe d’Eric Boué-Grabot (IMN, Bordeaux) s’intéresse à une autre famille de récepteurs, les récepteurs P2X activés par l’ATP extracellulaire. Cette signalisation dite purinergique est impliquée dans de nombreuses fonctions physiologiques mais ses rôles dans le cerveau restent méconnus. Découvrir la fonction de ces récepteurs est un enjeu d’autant plus important que la signalisation purinergique semble impliquée dans de nombreuses pathologies telles que la douleur chronique, l’ischémie et les maladies neurodégénératives. En effet l’ATP est libéré de manière controlée comme un neurotransmetteur en condition normale, mais étant la source d’énergie commune à toutes les cellules, lors de tous stress ou traumatisme cellulaire, il est libéré massivement dans le milieu extracellulaire entrainant une sur-activation de la signalisation purinergique.

Dans ce travail, les chercheurs révèlent le rôle synaptique des récepteurs P2X de l’ATP et montrent que l’activation de ces récepteurs est capable de réguler le nombre de récepteurs AMPA à la synapse et d’induire des modifications de la communication synaptique à long terme. En outre, l’activation des récepteurs P2X engage une cascade de signalisation intracellulaire différente de celle utilisée par les récepteurs NMDA. Ainsi, l’effet des récepteurs P2X peut modifier la plasticité NMDA-dépendante. Ces résultats permettent de mieux comprendre les processus impliqués dans la régulation de la plasticité synaptique et illustre l’importance des cellules gliales dans ces phénomènes. Cette voie de signalisation étant présente dans de nombreuses cellules du cerveau, ce mécanisme de remodelage de l’activité synaptique pourrait se produire en réalité dans beaucoup d’autres régions du cerveau. Il pourrait aussi être impliqué dans certaines pathologies ou des altérations synaptiques interviennent tels que les déficits mnésiques, les phénomènes ischémiques ou les maladies neurodégénératives où la libération d’ATP dans le milieu extracellulaire et sa signalisation sont exacerbés.



Postsynaptic P2X receptors activated by glial ATP regulate AMPAR surface trafficking and synaptic strength in the hippocampus, providing a new regulatory mechanism of synaptic plasticity that may underlie learning and memory.

Pubmed Abstract
P2X receptors (P2XRs) are ATP-gated cation channels widely expressed in the brain where they mediate action of extracellular ATP released by neurons or glia. Although purinergic signaling has multiple effects on synaptic transmission and plasticity, the function of P2XR function at brain synapses remains to be established. Here, we show that activation of postsynaptic P2XRs by exogenous ATP or noradrenaline-dependent glial release of endogenous ATP decreases the amplitude of miniature excitatory postsynaptic currents and AMPA-evoked currents in cultured hippocampal neurons. We also observed a P2X-mediated depression of field potentials recorded in CA1 region from brain slices. P2X2Rs trigger dynamin-dependent internalization of AMPA receptors (AMPARs), leading to reduced surface AMPARs in dendrites and at synapses. AMPAR alteration required calcium influx through opened ATP-gated channels and phosphatase or CamKII activities. These findings indicate that postsynaptic P2XRs play a critical role in regulating the surface expression of AMPARs and thereby regulate the synaptic strength.  

 

Co-premiers auteurs




Johan Till Pougnet et Estelle Toulmé 

Post- doctorants dans l'équipe : Régulation moléculaire des récepteurs synaptiques d' Eric Boué-Grabot