Fondements structurels et fonctionnels de changements d'efficacité synaptique dans des synapses centrales uniques de mammifères – PLASTICAZ

On pense généralement que les changements à long terme de l'efficacité synaptique sous-tendent l'apprentissage et la mémoire. Bien qu'un consensus ait été atteint pour reconnaître que de nombreuses formes de changements synaptiques à long terme impliquent des récepteurs et des structures postsynaptiques, on sait très peu de choses sur les modifications qui se produisent au niveau de la présynapse quelques heures ou quelques jours après une activité passée. Ici, nous visons à caractériser les changements fonctionnels et structurels au sein d'une seule zone active présynaptique (AZ) à la suite d'une forme bien documentée de potentialisation à long terme : la LTP sensible à l'AMP cyclique (AMPc).

De plus en plus de preuves indiquent que chaque AZ contient plusieurs sites d'amarrage où les vésicules synaptiques se lient avant d'être libérées. Le Demandeur (Shigemoto) a développé des techniques de microscopie électronique (EM) pour marquer avec une efficacité élevée (jusqu'à 100 %) des protéines spécifiques, y compris les canaux calciques voltage-dépendants (VGCC) dans la membrane de l’AZ. Le Partenaire 1 (Marty) a développé des techniques électrophysiologiques pour déterminer le nombre de sites d'amarrage dans une seule AZ et pour caractériser leur fonction dans la plasticité synaptique à court terme. En combinant ces techniques dans une collaboration précédente, nous avons proposé qu'au niveau des AZ, chaque groupe de VGCC définit un site d'amarrage. Dans ce projet, nous aborderons plus en détail la relation entre les VGCC et les sites d'amarrage après le traitement à la forskoline et la LTP induite par un train de stimulations optogénétiques. Nous utiliserons des synapses formées par des fibres parallèles cérébelleuses (PF) sur des cellules de Purkinje (PC) et sur des interneurones de la couche moléculaire (MLI), où une LTP dépendante de l'AMPc a été rapportée. Les expérimentations sont organisées en 5 work packages (WP) qui seront menés en parallèle par les deux partenaires.

WP1 examinera le nombre de VGCC après l'induction de la LTP, ainsi que les changements associés dans la signalisation calcique présynaptique. Le WP2 évaluera les modifications apportées à l'amarrage des vésicules pendant la LTP. Dans le WP3, nous étendrons la fenêtre temporelle de nos mesures pour déterminer si le nombre de sites d'amarrage et le nombre de clusters de VGCC augmentent pendant les phases tardives de LTP. Le WP4 examinera si la distance entre les sites de fusion vésiculaire et les VGCC change au cours de la LTP, sur la base d'une nouvelle méthode qui nous permet de mesurer directement cette distance dans des répliques d’EM en cryofracture. Le WP5 examinera le rôle de deux variantes d'épissage des VGCC présynaptiques, EFa et EFb, pendant la LTP.

Sur la base de ces WP, ce projet fournira pour la première fois une vue structurelle et fonctionnelle intégrée de la plasticité synaptique à long terme au niveau des AZ individuelles des synapses centrales des mammifères. Il fournira également un aperçu des mécanismes cellulaires sous-jacents à la LTP présynaptique.