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Mathieu Letellier et al dans Plos Biology

Differential role of pre and postsynaptic neurons in the activity-dependent control of synaptic strengths across dendrites

Letellier M, Levet F, Thoumine O, Goda Y (2019) Differential role of pre- and postsynaptic neurons in the activity-dependent control of synaptic strengths across dendrites. PLoS Biol 17(6): e2006223. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2006223

Mathieu Letellier1,2,3,#, Florian Levet2-6, Olivier Thoumine2,3 and Yukiko Goda1,7,#

1 RIKEN Brain Science Institute, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, JAPAN
2 Interdisciplinary Institute for Neuroscience, University of Bordeaux, Bordeaux, France.
3 InterdisciplinaryInstitute for Neuroscience, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR 5297, Bordeaux, France.
4 Bordeaux Imaging Center, University of Bordeaux, Bordeaux, France.
5 Bordeaux Imaging Center, CNRS UMS 3420, Bordeaux, France.
6 Bordeaux Imaging Center, INSERM US04, Bordeaux, France.
7 Present affiliation: RIKEN Center for Brain Science, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, JAPAN

Correspondance :

Commentaire

Les neurones communiquent entre eux via les nombreuses synapses qu’ils arborent au niveau de leurs dendrites. L’efficacité avec laquelle chacune de ces synapses transfert l’information, également appelée force synaptique, dépend à la fois de paramètres pré-syna (fiabilité avec laquelle l’information est transmise), et de paramètres post-synaptiques tels que le nombre de récepteurs activés par synapse (sensibilité du neurone postsynaptique). Chacun de ces paramètres est susceptible d’être modifié sur le long-terme en réponse à l’activation répétée des synapses, un phénomène appelé plasticité synaptique et qui participe vraisemblablement aux processus de mémorisation. Pourtant, la contribution respective des neurones pré et postsynaptiques et la façon dont ils interagissent pour intégrer l’information demeurent très controversées.

Dans cette étude, nous avons utilisé des techniques d’électrophysiologie et d’imagerie permettant de contrôler et de mesurer l’efficacité de connexions et de synapses individuelles dans des systèmes de cultures primaires et de tranches organotypiques d’hippocampe.
Nos résultats montrent que les paramètres pré et postsynaptique contrôlant l’efficacité synaptique sont principalement déterminés par la localisation dendritique des synapses et que l’identité du neurone pré-synaptique n’influence le contenu en récepteurs postsynaptiques que localement, c’est-à-dire à l’échelle de la branche dendritique. Nos résultats montrent également que la dépression postsynaptique à long-terme induite par la stimulation répétée de connexions individuelles est en partie compensée par une augmentation de la probabilité de libération de neurotransmetteur aux synapses stimulées spécifiquement.
Cette observation inattendue indique que ces synapses transmettent un signal d’amplitude plus faible mais de manière plus fiable. De plus, nous montrons que la dépression postsynaptique se propage localement aux synapses voisines et s’inverse aux synapses plus distantes sur le même segment dendritique. En dévoilant l’existence d’interactions complexes et locales entre connexions distinctes, notre étude montre donc que la branche dendritique du neurone postsynaptique est l’unité fonctionnelle qui permet à la fois d’intégrer l’information transmise par des partenaires pré-synaptiques multiples et de maintenir l’homéostasie neuronale.

25/06/19