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P. Vincent, D.Dulon et al. dans eLife

Un réseau d'actine synaptique contrôle l'exocytose des cellules ciliées auditives

Le 14 décembre 2015

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


L'actine-F régule à la fois la mobilité vésiculaire et la tension membranaire dans de nombreux types cellulaires (cellules endocrines et neurones du système nerveux central). Le but de notre étude était d’étudier son rôle à la fois dans l’organisation des canaux calciques Cav1.3 et dans le trafic des vésicules synaptiques des cellules ciliées internes du système auditif. Dans ce but, nous avons disloqué l’actine-F synaptique par l’utilisation de la toxine latrunculine-A et nous avons étudié le rôle de la tension du cytosquelette sur l'exocytose en faisant varier la pression hydrostatique intracellulaire.


Notre étude montre que:


➢ L'actine-F forme des cages micrométriques autour de chacune des zones actives de fusion, c'est-à-dire autour de chaque ruban synaptique.
➢ Ce réseau d'actine est essentiel pour le maintien d'une organisation resserrée des canaux calciques Cav1.3 au ruban synaptique.
➢ Les filaments d’actine régulent l’exocytose et la mobilité vésiculaire.
➢ L’augmentation de la pression hydrostatique intracellulaire induit une augmentation et une facilitation de l’ensemble des paramètres biophysiques des courants calciques suggérant une mécano-sensibilité des canaux Cav1.3.
➢ L’exocytose est facilité par l’augmentation de la pression hydrostatique intracellulaire.

Conclusion
Notre étude propose donc que le réseau d’actine synaptique des cellules ciliées permet de contrôler le flux de vésicules jusqu’aux sites de fusion par la formation de cage autour de chacune des zones actives. Ce réseau est aussi essentiel dans la régulation de la tension membranaire des zones actives en conférant à l'exocytose une sensibilité à la pression hydrostatique intracellulaire. De plus le cytosquelette d’actine apparait important pour maintenir les canaux calciques sous chaque ruban et réguler ainsi l’efficacité de l’exocytose des CCIs.



Background
To faithfully encode high frequency sound signals into phase-locked electrical impulses at their contacting afferent nerve fibers, auditory hair cells must be able to sustain, undefatigably, extremely high rates of exocytosis (the fusion of several hundred of synaptic vesicles per second at their presynaptic active zones). The synaptic vesicles contain the neurotransmitter glutamate. Exocytosis is triggered by Ca2+ ions entering into the hair cell presynaptic zone during the voltage-activation of L-type Ca2+ channels. One of the most important question of hearing is to understand how do hair cells can so rapidly and constantly supply their active zones with synaptic vesicles.

Main findings of the study
Here, we describe for the first time, the organization of a F-actin network that forms micrometric cages surrounding each of the presynaptic active zones of the auditory hair cells (each active zone contains one ribbon to which are attached several hundred of vesicles and a cluster of calcium channels). We show that this synaptic F-actin network controls the rate of vesicle exocytosis by both contributing to the spatial organization of the Ca2+ channels and by regulating the trafficking of the synaptic vesicles toward the presynaptic active zones. We worked on living explants of mouse organ of Corti in vitro to record, using the whole cell patch clamp technique, the exocytotic synaptic activity (fusion of synaptic vesicles to the plasma membrane of the active zones) of the auditory hair cells. We disrupted the synaptic F-actin network of the hair cells with latrunculin-A, a toxin purified from the red sea sponge Latrunculia magnifica that prevents actin repolymerization into F-actin.

Contact / Didier Dulon / DR Inserm/ Responsable d'Equipe - Neurophysiologie de la synapse auditive / didier.dulon(at)inserm.fr
Dernière mise à jour le 15.12.2015

1er Auteur



Philippe Vincent
a soutenu thèse le  le 16 décembre 2015 au Neurocampus/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.