Plasticité présynaptique dans les circuits de l'hippocampe – PREPLASH

Le stockage et le rappel des informations dépendent de processus de plasticité synaptique dépendant de l'activité. Dans l'hippocampe, de nombreuses études ont été consacrées aux modifications à long terme de l'efficacité synaptique survenant du côté postsynaptique. En revanche, les mécanismes et les conséquences fonctionnelles de la plasticité présynaptique ont été beaucoup moins explorés, en particulier en relation avec la mémoire. Nous émettons l'hypothèse que la plasticité structurelle et fonctionnelle survenant du côté présynaptique, agissent de manière concertée pour façonner la dynamique des circuits de l'hippocampe qui sous-tendent les mécanismes d'encodage et de rappel de la mémoire. Ce thème occupe un domaine de recherche qui nous parait important mais en grande partie inexploré, car les travaux précédents ont considéré soit la plasticité structurelle soit la plasticité fonctionnelle mais pas les deux ensemble, et se sont principalement concentrées sur les formes de plasticité postsynaptiques à long terme. La plasticité présynaptique constitue un mécanisme très dynamique pour agir sur le transfert d’informations et la fonction des circuits neuronaux, à différentes échelles de temps allant de la centaine de millisecondes à plusieurs jours. De plus, la morphologie et la stabilité des synapses excitatrices et inhibitrices (y compris les terminaisons présynaptiques) sont très variables dans le temps, en particulier dans le cadre de l'apprentissage.
Nous examinerons ici les mécanismes par lesquels deux composantes moléculaires présynaptiques Syt7 et GluK2, contribuent à la plasticité présynaptique au niveau de synapses identifiées de l'hippocampe chez la souris. En outre, nous étudierons comment l’interaction étroite entre la plasticité structurelle et fonctionnelle présynaptique détermine la dynamique du traitement, du codage et du rappel de l’information dans une région du cerveau liée à la mémoire. Nous avons choisi de nous concentrer sur la région CA3 de l'hippocampe, une région clé pour les premières étapes de l'acquisition de la mémoire, et en particulier sur les connexions DG-CA3, qui constituent un point d'entrée majeur du cortex à l'hippocampe. Les questions suivantes seront abordées :
Objectif 1. Quels sont les mécanismes subcellulaires de facilitation à court terme au niveau des connexions DG-CA3 qui constituent un excellent modèle pour l'analyse structure-fonction de la plasticité présynaptique?
Objectif 2. Quels sont les caractéristiques et les mécanismes dynamiques de la plasticité structurelle au niveau des synapses DG-CA3?
Objectif 3. Comment les deux modalités de plasticité présynaptique se combinent-elles pour façonner le traitement de l’information et la fonction de mémoire dans CA3? Quel est l'impact de la plasticité présynaptique sur le transfert d'informations et le fonctionnement des circuits locaux de CA3 in vivo? La plasticité présynaptique est-elle impliquée dans le codage et le rappel de la mémoire?
Le projet PREPLASH est un projet scientifique fondamental visant à comprendre les mécanismes et les conséquences fonctionnelles de la plasticité présynaptique dans un circuit hippocampique dans le cadre de la mémoire. Il est étroitement lié aux thèmes du CES 16. Comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires de la plasticité neuronale reste l’un des défis les plus importants de la recherche en neuroscience. Grâce à l’application combinée d’approches expérimentales et analytiques innovantes, le projet devrait révéler de nouveaux mécanismes de plasticité, permettant ainsi de mieux comprendre les mécanismes cérébraux de base. Nous sommes convaincus que les résultats obtenus présenteront un grand intérêt dans le domaine des neurosciences et alimenteront les théories sur les mécanismes cérébraux de stockage et de rappel des informations.