Diversité moléculaire et fonctionnelle des synapses entre cellules en grain et cellules de Purkinje – SynBin

La plasticité synaptique est essentielle à l'ensemble des processus d'apprentissage et de la formation des mémoires. La plasticité modifie la force synaptique et le mécanisme principal serait la régulation du nombre des récepteurs synaptiques. Des théories d'apprentissage simples suggèrent que les synapses d'un type donné aient des propriétés identiques sauf pour la variation du nombre de récepteurs résultant de l'apprentissage préalable. Mais des données dans la littérature suggèrent bien que d'autres protéines et propriétés fonctionnelles peuvent varier. Le sens de ces observations n'a pas été exploré, mais les variations pourraient sous-tendre plusieurs fonctions dont des algorithmes d'apprentissage plus efficaces. Nous émettons l'hypothèse que les synapses d'un type donné peuvent assumer des profils moléculaires et fonctionnels distincts et entre lesquels plusieurs protéines peuvent varier leur niveau d'expression de façon concertée. Nous projetons de caractériser ces profils par le biais d'immunohistochimie, de la microscopie super-résolutif 3D STED, des enregistrements patch-clamp de réponses synaptiques unitaires et de l'imagerie à haute vitesse de la signalisation calcique. Nous nous focaliserons sur la synapse cérébelleuse entre cellule en grain et cellule de Purkinje, qui est une synapse plastique importante en soi, mais pour laquelle il existe aussi des données suggérant qu'elle peut assumer des profils synaptiques complexes, potentiellement associés à des synapses silencieuses. En caractérisant les profils moléculaires et fonctionnels des synapses unitaires, nous confirmerons ou infirmerons l'hypothèse d'une majorité de synapses silencieuses. Notre projet inter-disciplinaire fournira une caractérisation étendue de la variation inter-synaptique, vérifiera l'existence des profils synaptiques distincts et décelera leur nature. Cette information constituera des fondations pour le création de futures hypothèses concernant les mécanismes de la computation et de la plasticité synaptique ainsi que leur rôle dans l'apprentissage et la formation de mémoires.