Venue: Centre Broca
Juan Garcia Ruiz
Thèse dirigée par Aude Panatier
titre
Étude du rôle respectif du glucose et du lactate sur l’excitabilité et la transmission synaptique basale dans le système somatosensoriel du rat adulte.
Résumé
Le cerveau représente 2% du poids corporel mais consomme 20% du glucose de l’organisme : environ 80% est utilisé par les neurones et 20% par les astrocytes et les autres cellules gliales. Les neurones ont été longtemps considérés comme dépendants exclusivement du glucose, qu’ils peuvent capter via les transporteurs GLUT3. Toutefois, des données accumulées au cours des dernières décennies ont souligné un rôle clé du lactate dérivé des astrocytes comme substrat énergétique. Les astrocytes, situés stratégiquement entre les vaisseaux sanguins et les synapses, captent le glucose et le convertissent en lactate. Le lactate est ensuite libéré via les transporteurs MCT1/MCT4, puis capté par les neurones via MCT2. Une fois dans les neurones, il est reconverti en pyruvate et métabolisé pour produire de l’ATP. Comprendre les conditions dans lesquelles les neurones métabolisent le glucose et le lactate demeure une question fondamentale en neuroénergétique.
L’activité neuronale couvre un spectre de besoins énergétiques. Les potentiels d’action représentent une charge énergétique relativement modérée, tandis que la transmission synaptique est fortement consommatrice d’énergie et représente environ 70% du budget énergétique du signal, principalement en raison du maintien et de la restauration des gradients ioniques dissipés lors de la communication neuronale.
Notre objectif est de déterminer si le choix du substrat énergétique dépend de la demande énergétique neuronale. En plus de son rôle dans la production d’ATP, nous avons également examiné si le glucose pouvait soutenir la fonction neuronale via des voies métaboliques alternatives, telles que la voie des pentoses phosphates (PPP), qui contribue à l’homéostasie rédox et aux processus de biosynthèse.
Pour répondre à ces questions, nous avons utilisé une approche virale afin de diminuer l’expression soit du transporteur neuronal du glucose GLUT3, soit du transporteur neuronal du lactate MCT2, soit des transporteurs astrocytaires du lactate MCT1/MCT4 dans le cortex somatosensoriel du rat. Lors d’enregistrements en patch-clamp en configuration cellule entière, l’excitabilité neuronale a été évaluée par la fréquence de décharge, tandis que la transmission synaptique basale a été mesurée via les événements postsynaptiques excitateurs miniatures.
L’excitabilité neuronale semble dépendre spécifiquement du glucose via la voie de la PPP plutôt que la production d’ATP elle-même. D’autre part, le glucose et le lactate contribuent tous deux au maintien de la transmission synaptique basale. Ces résultats mettent en évidence des rôles distincts et complémentaires du glucose et du lactate dans la fonction neuronale.
Jury
Président : Jérôme Baufreton, Directeur de recherche, Institut de Maladies Neurodégénératives, Bordeaux
Rapportrice : Armelle Rancillac, Chargée de recherche, Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie, Paris
Rapporteur : Pierre-Yves Plaçais, Directeur de recherche, École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles, Paris
Directrice : Aude Panatier, Directrice de recherche, Neurocentre Magendie, Bordeaux