Redéfinir le neurone GABAergique – GABAtransporter

La balance entre excitation et inhibition est critique pour le fonctionnement correct des circuits neuronaux. Des anomalies de fonctionnement des neurones GABAergiques peuvent provoquer de sévères troubles pathologiques, comme l’autisme, le syndrome de Rett, la schizophrénie ou l’épilepsie.
Le GABA est le principal neurotransmetteur inhibiteur dans le cerveau des vertébrés et est un neurotransmetteur multi-fonctionnel : il peut de lier soit aux récepteurs ionotropiques GABAA (intermédiaire de la transmission rapide) ou aux récepteurs métabotropiques GABAB (intermédiaire de la transmission lente) qui sont localisés en extra-, péri-, pré- et post-synaptiques.
Que ce soit chez les invertébrés ou les vertébrés, le phénotype GABAergique a été défini de façon traditionnelle par la présence de trois principaux acteurs : (i) l’enzyme responsable pour la synthèse du GABA à partir du glutamate (GAD/unc-25), (ii) le transporteur vésiculaire du GABA (VGAT/unc-47) et (iii) le transporteur membranaire du GABA (GAT/snf-11) qui capture le GABA au niveau de la fente synaptique après sa libération.
Le système nerveux du nématode C. elegans peut être considéré comme un microcosme de l’univers GABAergique car plus petit, plus simple et beaucoup plus accessible d’un point de vue expérimental. Pendant plus de 20 ans, seulement 26 des 302 neurones du ver étaient identifiés comme étant GABAergiques.
Cependant, au cours de mon post-doc, j’ai complètement revisité la vision classique que l’on avait du système nerveux GABAergique chez C. elegans. Après optimisation de l’immunomarquage anti-GABA et l’étude de l’expression de rapporteurs fluorescents, j’ai identifié 22 nouvelles cellules possédant du GABA dont 14 sont neuronales, amenant de nouvelles questions sur la transmission GABAergique chez le nématode.
En effet, en plus des 26 neurones GABAergiques qui expriment GAD, VGAT et GAT, j’ai identifié quatre nouveaux types de neurones qui sont positifs pour le GABA mais qui n’expriment pas toujours l’ensemble des trois acteurs qui définissent le phénotype GABAergique d’un neurone. Deux de ces types montrent de façon flagrante des modes de transport alternatif du GABA puisqu’ils ne possèdent ni VGAT/unc-47 et/ou GAT/snf-11 et ne synthétisent pas de GABA. De plus, chez les neurones dopaminergiques des vertébrés, des observations similaires ont été faites suggérant l’existence de mécanismes alternatifs de transport du GABA. Comprendre ces nouveaux mécanismes du transport du GABA apporterait un éclairage nouveau sur la régulation des réseaux neuronaux au travers de l’inhibition. Je propose de tirer avantage de C. elegans, un organisme model puissant de part sa génétique, pour identifier et caractériser de nouveaux acteurs présynaptiques de la transmission GABAergique, se concentrant principalement sur des transporteurs supposés ou caractérisés. Nous testerons par la suite les ortologues chez les vertébrés sachant que les composants connus de la machinerie GABAergique sont conservés entre les mammifères et les vers. De nouvelles fonctions pour des transporteurs déjà caractérisés pourraient être découvertes comme cela a été le cas pour le transporteur vésiculaire du glutamate 1 (VGLUT1) alias BNP1.
Pour atteindre ce but, mon projet de recherche sera organisé autour de deux axes : AXE1- Nouvel acteur pour le stockage du GABA dans les vésicules et AXE2-Nouvel acteur pour la capture du GABA.
L’ensemble de ce travail devrait étendre nos connaissances sur les mécanismes cellulaires sur lesquels reposent la transmission inhibitrice.