L’étude de la Physiologie axonales chez les interneurones adultes du cortex cérébelleux – AxonalPhysiology

Dans le modèle conventionnel de l’intégration synaptique, les signaux synaptiques sont collectés dans le compartiment somatodendritique et intégrés par le segment initial de l’axone, donnant lieu à un signal tout-ou-rien, le potentiel d'action, qui est transmis par l’axone et qui déclenche une nouvelle vague de libération de neurotransmetteur dans les terminaisons présynaptiques. Selon cette vue, l'axone se comporte tout simplement comme un point de relais. Cependant, des études récentes indiquent des déviations importantes vis à vis de ce schéma, en particulier dans des petits neurones tels que des interneurones cérébelleux (appelés MLIs). Ces études suggèrent que l'axone peut effectuer des opérations complexes qui peuvent influencer l'intégration neuronale, la transmission du signal et l'efficacité synaptique. Le développement de méthodes électrophysiologiques et de microscopie a certainement contribué au regain d'intérêt pour l'axone, car ces méthodes permettent de cibler et d'enregistrer ce compartiment neuronal petit avec une très haute résolution temporelle.

Ce projet propose des enregistrements simultanés du soma et de terminaisons présynaptiques d'interneurones à axone court du cortex cérébelleux, les MLIs.

Avec cette approche nous visons à:

a) Évaluer les effets du couplage électrique passif entre les compartiments somatique et axonal (la "signalisation analogique") sur l'intégration synaptique. La signalisation analogique a été décrite récemment dans les neurones de vertébrés et elle apparaît sous deux formes: la signalisation analogique "orthodromique", où l'activité infraliminaire dans les dendrites peut être transmise passivement vers l'axone et vers les terminaisons présynaptiques, où elle a des effets sur la quantité de neurotransmetteur libérée; la signalisation analogique "antidromique", dans laquelle l'information en provenance de l'axone peut se propager vers le soma et avoir un effet sur l'intégration neuronale. Dans ce projet, nous allons réaliser des enregistrements intracellulaires simultanés du soma et de l'axone, combinés à du décageage laser de GABA et de glutamate de façon à: quantifier le degré de couplage entre les différents compartiments neuronaux, évaluer le rôle des conductances axonales Ih et INaP et, finalement, évaluer les effets du couplage physiologique (des EPSP et des IPSP authentiques) sur la libération synaptique.

b) Déterminer comment les potentiels d'action axonaux ectopiques sont générés dans les MLI et étudier leur effet sur la libération du neurotransmetteur. Les potentiels d'action axonaux ectopiques ont été décrits dans une multitude de conditions pathologiques, mais leur fréquence réelle dans des conditions non pathologiques n'est pas connue. Nos résultats préliminaires indiquent que l'axone des MLI est capable de produire des potentiels d'action de façon indépendante du soma. Dans ce projet nous étudierons deux questions fondamentales en ce qui concerne les conditions d'apparition des potentiels d'action ectopiques: comment ils sont générés et quel est leur effet sur la libération du neurontransmetteur.

Somme toute, notre étude permettra de mieux comprendre le phénomène d'intégration synaptique en fournissant de nouvelles données par rapport aux mécanismes cellulaires de la signalisation analogique et de l'activité ectopique axonale. Ce nouvel aperçu sera potentiellement applicable à d'autres neurones centraux de petite taille. En fournissant de nouvelles données détaillées sur la fonction de l'axone, ce projet aura aussi des répercussions sur notre compréhension de certaines maladies neurologiques où l'excitabilité et la conduction axonales sont anormales.