Titre: Déterminants cellulaires de la dynamique du calcium présynaptique à des synapses individuelles – CalcSynFun

Nous proposons d'identifier et de caractériser dans un circuit nerveux fonctionnel divers déterminants cellulaires de la dynamique du calcium dans les terminaisons présynaptiques et dans la transmission synaptique. La force, le décours et la plasticité des signaux synaptiques sont considérés comme les paramètres essentiels du traitement de l'information et de sa conservation, mais les mécanismes cellulaires sous-jacents sont mal compris. Un aspect critique de la transmission synaptique qui n'a pas été caractérisé est l'évolution temporelle et spatiale du gradient de calcium que produit l'invasion de la terminaison nerveuse par un potentiel d'action. On estime généralement que ce gradient détermine l'amplitude et le décours de la libération de transmetteur, mais pour des réseaux particuliers comme le cervelet, la connaissance des propriétés fonctionnelles de base de certaines synapses et le comportement de contacts individuels restent inconnus.//Nos recherches se focaliseront sur deux aspects de la signalisation synaptique à des contacts individuels: 1) les déterminants biophysiques des signaux calciques rapides et de la libération de neurotransmetteur et 2) les propriétés synaptiques influençant le transfert d'information à l'entrée du cervelet. Notre compréhension de la fonction de synapses individuelles est souvent inférée d'enregistrements électrophysiologiques dans lesquels plusieurs contacts synaptiques sont activés, ce qui renseigne sur le comportement global des des synapses. Mais, pour comprendre le transfert de l'information, il faut aussi connaître le fonctionnement d'une synapse individuelle. Malheureusement cette approche est est un défi technique parce que les signaux synaptiques impliquent une échelle spatiale submicrométrique et une échelle temporelle en dessous de la milliseconde. Nous avons mis au point une méthode qui nous permet d'examiner le rôle de la diffusion et des tampons rapides dans les domaines submicrométrique et inférieurs à la milliseconde. Nous appliquerons cette technique à l'étude du lien entre la dynamique calcique présynaptique et la libération de transmetteur sur une synapse modèle, le calice de Held.
La stimulation et l'enregistrement de contacts individuels rencontrent une difficulté supplémentaire s'ils s'effectuent à l'intérieur d'un réseau. Dans le vestibulo-cervelet, où les entrées sensorielles sont bien identifiées, le cheminement de l'information excitatrice à travers le réseau n'est pas complètement compris. Dans cette région un type cellulaire particulièrement représenté est la cellule unipolaire en brosse, dont on soupçonne qu'elle joue un rôle amplificateur mais dont les sorties n'ont pas été caractérisées. Pour analyser la connectivité deces cellules, et leurs liens avec les cellules en grain, nous utiliserons des souris transgéniques exprimant de fluorophores codés génétiquement qui nous guideront dans l'identification des contacts synaptiques.
//Dans le calice de Held nous étudierons l'influence de la dynamique calcique sur les changements de force synaptique qui se produisent au cours du développement. Ces résultats devraient avancer la compréhension de la libération de neurotransmetteurs et de leur modulation au cours du développement.

L'étude des cellules unipolaires en brosse devrait fournir les premiers éléments de la compréhension du rôle de ces cellules dans le transfert d'information au niveau de l'étage d'entrée dans le vestibulo-cervelet. En particulier la comparaison de l'effet sur les grains des entrées directes et des entrées relayées par les cellules en brosse devrait nous permettre de confirmer le rôle amplificateur de ces cellules.

Enfin nous examinerons l'éventuelle hétérogénéité des dynamiques calciques et des forces synaptiques dans les deux types de synapses anatomiquement distinctes que font les axones ascendants et les fibres parallèles des cellules en grain.