Membrane traffic at synapses (MemTraS)
Trafic membranaire synaptique

Le trafic vésiculaire est l’une des caractéristiques les plus marquantes de la physiologie synaptique. Dans les minuscules synapses chimiques (~1 µm de large), les vésicules présynaptiques concentrent et libèrent des molécules de neurotransmetteurs qui se lient aux récepteurs post-synaptiques. L’exocytose et le recyclage des vésicules synaptiques constituent une caractéristique essentielle de la physiologie neuronale, hautement contrôlée dans le temps et l’espace. En outre, le trafic des membranes post-synaptiques, bien qu’il ne soit pas aussi important sur le plan quantitatif, est essentiel pour le maintien des complexes de transduction du signal qui soutiennent la transmission et la plasticité synaptiques. La plupart de nos connaissances sur la physiologie des synapses proviennent de l’étude des synapses glutamatergiques, qui représentent la majorité des synapses du cerveau. Néanmoins, d’autres types de synapses, telles que les synapses dopaminergiques neuromodulatrices, pourraient avoir une composition moléculaire très différente et fonctionner de manière différente. Cependant, comme elles représentent une petite minorité de synapses formées à partir d’un très petit nombre de neurones, leur analyse a été difficile par les méthodes cellulaires et moléculaires classiques.

L’objectif de l’équipe est d’utiliser les techniques d’imagerie par fluorescence les plus avancées ainsi qu’une purification raffinée des éléments synaptiques (synaptosomes) pour étudier les mécanismes de régulation de la fonction synaptique par le biais d’événements de trafic membranaire dans les compartiments pré- et post-synaptiques des neurones. Nous voulons déchiffrer ces mécanismes dans le cerveau normal ou au cours d’une maladie. Pour atteindre cet objectif, nous utilisons, en plus des techniques standard du laboratoire moderne de neurosciences (biologie moléculaire, biochimie, imagerie, électrophysiologie), deux expertises uniques développées par les deux PIs : premièrement, avec David Perrais, nous développons des méthodes pour détecter les événements individuels d’exocytose et d’endocytose et réaliser une imagerie quantitative. Deuxièmement, avec Etienne Herzog, nous purifions les synaptosomes d’animaux adultes grâce au tri des synaptosomes activé par fluorescence (FASS), ce qui permet des approches protéomiques, transcriptomiques et fonctionnelles puissantes. En outre, nous avons développé, ces dernières années, des collaborations fructueuses pour analyser les éléments structurels fins de diverses synapses, en particulier les synapses neuromodulatrices, à l’aide de la cryo-microscopie électronique et lumineuse corrélative (cryoCLEM). La cryo-MECL combinée à des modèles de synapses in-vitro et ex-vivo fournira de nouvelles informations importantes sur les mécanismes cellulaires et moléculaires de la neurotransmission et de la neuromodulation.

Dans l’ensemble, nous visons à identifier de nouvelles voies dans des synapses spécifiques et à tester leur pertinence pour la nanostructure et la fonction synaptiques dans le cerveau normal et malade.