Enhancement of GABA release by activation of presynaptic GABA(A) receptors – GABA loop

Des données récentes indiquent que dans le système nerveux central des mammifères, l'incidence de récepteurs présynaptiques de type GABAA (GABAAR) est beaucoup plus forte que ce qui était antérieurement admis et de plus, que ces récepteurs ont une action excitatrice tant sur l'émission de potentiels d'action que sur la probabilité de libération du neurone présynaptique qui les porte. En particulier notre laboratoire a mis en évidence de tels récepteurs dans les interneurones de la couche moléculaire (ICM) du cervelet durant la phase de mise en place de cette structure. Dans ce projet, nous développerons une nouvelle approche expérimentale où les GABAAR de terminaisons axonales des ICM seront spécifiquement activés par la photolyse locale d'un nouveau précurseur du GABA, le DPNI-GABA. Nos résultats préliminaires, en accord avec nos études antérieures sur la propagation électrotonique de signaux électriques le long de l'axone de ces cellules, indiquent que les courants ioniques correspondants peuvent être mesurés dans le soma. Cette approche nous permettra de dresser une cartographie de la densité des GABAAR dans le compartiment axonal. Elle permettra également d'examiner la pharmacologie des GABAAR de ce compartiment et de la comparer avec celle des récepteurs du compartiment somatodendritique. Enfin, elle permettra de mesurer le potentiel d'inversion des GABAAR dans le compartiment axonal et d'en déduire la concentration intracellulaire des ions chlorures dans ce compartiment. Cette dernière expérience permettra de tester l'hypothèse selon laquelle les effets excitateurs des récepteurs axonaux sont dûs à une forte concentration des ions chlorures dans l'axone. Nous examinerons ensuite comment une dépolarisation modérée mais soutenue du compartiment axonal modifie la signalisation calcique et la probabilité de libération du GABA. La commande dépolarisante sera appliquée au soma, mais du fait du fort couplage électrotonique entre compartiments somatique et axonal dans les ICM, elle sera transmise presque intégralement à l'axone. Nous examinerons les effets de dépolarisations d'une part sur le niveau moyen de la concentration calcique axonale, et d'autre part sur la fréquence de transitoires calciques locaux axonaux appelés SCaTs, que nous avons décrits dans cette préparation. Par ailleurs nous vérifierons si une dépolarisation soutenue modifie l'amplitude de transitoires calciques axonaux induits par un potentiel d'action. Pour estimer la probabilité de libération du neurotransmetteur, nous mesurerons soit les courants générés par une autoactivation des GABAAR axonaux, soit les courants postsynaptiques recueillis dans des enregistrements de paires d'interneurones connectés. L'ensemble de ces expériences permettra de comprendre comment des dépolarisations induites par l'activation de GABAAR axonaux influencent la probabilité de libération du neurotransmetteur. Un troisième aspect du projet consistera à tenter de mesurer les courants unitaires présynaptiques dûs à la libération d'une seule vésicule de neurotransmetteur. Nous supposons qu'une sous-classe de signaux sensibles aux bloquants des GABAAR, d'amplitude nettement plus faibles que celle des courants miniatures classiques, pourrait correspondre à ces événements présynaptiques supposés. Nous testerons la sensibilité des miniatures de grande et de petite amplitude à des manipulations présynaptiques (changements de concentration calcique, ou dépolarisations modérées) qui devraient seulement affecter la deuxième classe de signaux si notre hypothèse est correcte. Nous vérifierons dans des paires d'interneurones connectés si les petits événements du neurone présynaptique sont en coïncidence temporelle avec des miniatures enregistrés dans le neurone postsynaptique. Par ces manipulations nous espérons établir la nature présynaptique des petits courants miniatures. Ces courants pourraient constituer un élément clé d'une boucle autoentretenue qui permettrait d'augmenter la probabilité