Lieu : Centre Broca
Langue de la soutenance : anglais
Anaël Erhardt
IINS
Directeur de thèse: Christophe Mulle
Titre
Fonctions physiologiques de la Protéine Précurseur Amyloïde (App) dans les circuits locaux de la région Ca3 de l’hippocampe
Résumé
La protéine précurseur amyloïde (APP), un acteur clé de la maladie d’Alzheimer (MA), est exprimée de manière ubiquitaire dans une grande majorité de neurones, incluant les cellules pyramidales (CPs) excitatrices et les interneurones GABAergiques (INTs) de l’hippocampe (HPC). L’APP est exprimée à la présynapse, où elle interagit avec le système vésiculaire de libération de neurotransmetteurs. De plus, des études récentes ont mis en évidence une perturbation de la plasticité hippocampique lors de la suppression conditionnelle (KO) de l’APP dans les neurones GABAergiques du cerveau antérieur. Cependant, le rôle physiologique de l’APP au niveau des synapses excitatrices et au sein des INTs pour équilibrer l’activité neuronale dans l’HPC reste largement méconnu. Par ailleurs, l’inhibition locale exercée par des sous-populations spécifiques d’interneurones influence les rythmes cérébraux dans les circuits hippocampiques. Dans ce contexte, j’ai étudié la fonction physiologique de l’APP, d’abord au niveau des synapses excitatrices formées par les fibres moussues (FMs) – terminaisons axonales des cellules granulaires du gyrus denté – contactant les CPs dans la région CA3, puis au niveau des synapses inhibitrices, dans le but de définir son implication dans l’activité neuronale à l’échelle cellulaire, ainsi que plus globalement dans les circuits de l’HPC. En couplant de l’électrophysiologie ex vivo à de l’analyse protéomique des synaptosomes FM-CA3 CP, nous avons mis en évidence l’altération de certaines formes de plasticité à court terme qui dépendent de l’activité présynaptique, associées à une dérégulation de la composante présynaptique. Nous avons en effet identifié des cibles moléculaires dont les niveaux d’expression sont modifiés, contribuant en partie au phénotype observé en l’absence d’APP (et de son homologue APLP2, afin d’empêcher tout mécanisme compensatoire) au niveau des MFs des cellules granulaires. De plus, nous avons observé que la délétion sélective de l’APP (et de l’APLP2) dans les INTs de la zone CA3 modifie la cinétique des courants inhibiteurs spontanés dans les CPs. À l’aide d’une reconstruction morphologique neuronale, complétée par une caractérisation électrophysiologique, nous avons classé en différents clusters les cellules GABAergiques enregistrés, qui pourraient correspondre à des sous-types connus d’INTs. Nous avons constaté des différences morpho-fonctionnelles subtiles mais significatives (à savoir l’excitabilité cellulaire et la complexité dendritique) entre les conditions contrôle et KO, spécifiquement au sein d’une des sous-population décrites. Enfin, nous avons réalisé des enregistrements électrophysiologiques in vivo dans la région CA3 chez des souris éveillées afin d’étudier les potentiels effets de la délétion d’APP/APLP2 sur l’activité globale du circuit et la synchronicité cellulaire. L’exploration des composantes oscillatoires et de l’activité unitaire des CPs et INTs putatifs n’a montré aucuns changements dans les taux de décharge au sien des populations neuronales respectives en fonction de l’activité de l’animal, ni dans l’activité coordonnée d’ensembles neuronaux excitateurs. Par ailleurs, notre étude a révélé des altérations dans le couplage fonctionnel spécifique à certaines fréquences d’activité rythmique ainsi que dans la force synaptique au niveau des connections inhibitrices entre interneurones. Nos travaux contribuent à une meilleure compréhension de l’implication fonctionnelle de l’APP dans l’activité des réseaux neuronaux et dans le maintien de l’équilibre excitateur/inhibiteur au sein des circuits de l’hippocampe, qui sont altérés dans la MA.
Mots clés : protéine précurseur amyloïde, plasticité à court-terme, fibres moussues, interneurones, circuits locaux de CA3, intégration synaptique, oscillations cérébrales
Jury
Président: Jérôme Baufreton
Rapportrice 1: Silvia Viana Da Silva
Rapportrice 2: Paola Pousinha
Examinateur: Manuel Valero
Directeur de thèse: Christophe Mulle