Maturation morpho-fonctionnelle de la synapse fibre moussue/cellule pyramidale de CA3 dans l’hippocampe, Morpho-functional maturation of hippocampal mossy fiber synapses

Frédéric Lanore

Description

Sous la direction de Christophe Mulle
Thèse soutenue le 26 octobre 2010: Bordeaux 2
Les synapses se forment selon plusieurs étapes comprenant la stabilisation des contacts nouvellement formés et leur maturation. Ces différentes étapes dépendent d’une mise en place coordonnée entre la terminaison pré- et postsynaptique. Les protéines composant la présynapse et les récepteurs ionotropiques du glutamate ont des rôles clés dans ces processus. Lors de ma thèse, je me suis intéressé à l’implication de la protéine présynaptique Bassoon lors de la maturation des synapses glutamatergiques entre les fibres moussues et les cellules pyramidales de CA3 dans l’hippocampe. Cette synapse constitue un modèle attractif pour l’étude de la maturation synaptique car elle suit des étapes de maturation morphologique et fonctionnelle bien définies. Bassoon est une des premières protéines se mettant en place au niveau des contacts synaptiques nouvellement formés. Par des approches électrophysiologiques, nous avons montré que la protéine Bassoon était importante pour l’organisation du site de libération de neurotransmetteur durant les deux premières semaines de vie post-natale chez la souris.Les récepteurs kaïnate jouent un rôle important dans la régulation de l’activité de réseau au cours du développement post-natal. Cependant l’impact de l’activation de ces récepteurs sur la maturation synaptique est peu connu. J’ai pu mettre en évidence un délai dans la maturation fonctionnelle de la synapse fibre moussue/cellule pyramidale de CA3 chez les souris déficientes pour la sous-unité GluK2 des récepteurs kaïnate (GluK2-/-). Afin de comprendre si ce délai de maturation fonctionnelle est corrélé à un retard dans la maturation morphologique de cette synapse, nous avons mis en place des infections de lentivirus codant pour une protéine membranaire fluorescente (YFP) chez le souriceau nouveau-né (P1-P2). A l’aide de microscopie confocale et de reconstruction en 3D, nous avons ainsi pu décrire la maturation morphologique de la synapse fibre moussue/cellule pyramidale de CA3. Cela m’a également permis de corréler la maturation fonctionnelle à la maturation morphologique et mes résultats montrent également un retard dans la mise en place des synapses chez les souris GluK2-/-. L’ensemble de cette étude révèle l’importance de l’activité synaptique et de la coordination entre mise en place de la pré- et de la postsynapse au cours de la maturation synaptique.
-Bassoon
-Récepteurs kaïnate
-Synapse
-Maturation
-Fibre moussue
The formation of synapses follows different steps including synaptogenesis and maturation. These different steps depend on coordinated pre- and post-synaptic assembly. Pre-synaptic proteins and ionotropic glutamate receptors play a central role in these processes. During my thesis, I have been interested in the implication of the presynaptic protein Bassoon in the maturation of the hippocampal mossy fiber to CA3 pyramidal cell glutamatergic synapses. This synapse constitutes an attractive model for the study of synaptic maturation because it follows several steps of defined morphological and functional maturation. Bassoon in one of the first protein present at newly formed synaptic contacts. By electrophysiological approaches, we showed that Bassoon is important for the organization of the active zone during the first two postnatal weeks.Kainate receptors play an important role in the regulation of network activity during postnatal development. However, the impact of kainate receptors activation on synaptic maturation is less known. I showed a delay in functional maturation of mossy fiber synapses in mice deficient for the GluK2 subunit of kainate receptors (GluK2-/-). To know if this delay is correlated to morphological alterations of this synapse, we setup in vivo lentiviral infections of membrane fluorescent protein (YFP) in mouse pups (P1-P2). Using confocal microscopy and 3D reconstruction, we described the morphological maturation of mossy fiber synapses. We were able to correlate functional and morphological maturation and our results also showed an impairment in the formation of mossy fiber synapses in GluK2-/-. Together, these data reveal the importance of synaptic activity and of the coordination of pre- and post-synaptic assembly during synaptic maturation.
-Bassoon
-Kainate receptors
-Synapse
-Maturation
-Mossy fiber
Source: http://www.theses.fr/2010BOR21734/document

Sujets

• Synapse

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 86
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 9 Mo

Extrait

Université Victor Segalen Bordeaux 2

Année 2010 Thèse N°

THESE
pour le
DOCTORAT DE L’UNIVERSITE BORDEAUX 2

Mention : Sciences, Technologie, Santé
Option : Neurosciences

Présentée et soutenue publiquement
Le 26 Octobre 2010
Par Frédéric LANORE
Né le 1 Août 1982 à Montluçon

Maturation morpho-fonctionnelle de la synapse fibre
moussue/cellule pyramidale de CA3 dans l’hippocampe


Membres du jury :
Stéphane Oliet Directeur de recherche CNRS Président
Valérie Crépel Directeur de recherche INSERM Rapporteur
Dominique Muller Professeur Université de Genève Rapporteur
Xavier Leinekugel Chargé de recherche INSERM Examinateur
Jean Christophe Poncer Directeur de recherche INSERM Examinateur
Christophe Mulle Directeur de recherche CNRS Directeur de thèse
REMERCIEMENTS
REMERCIEMENTS

Je tiens tout d’abord à remercier les membres du jury qui ont accepté d’évaluer ce travail et m’honorent
de leur présence : le Dr Stéphane Oliet, le Dr Valérie Crépel, le Pr. Dominique Muller, le Dr Xavier
Leinekugel et le Dr Jean-Christophe Poncer.
Je remercie Christophe Mulle pour m’avoir donné l’opportunité de travailler dans son équipe, pour
m’avoir encadré, confié ce projet, pour avoir été à mon écoute et permis de partager mes données
dans de nombreux congrès. Et tout ça depuis mon Master 2,… et oui, cinq ans que tu me supportes !
Merci au consortium européen SYNSCAFF, au conseil régional d’Aquitaine et la Fondation pour la
Recherche Médicale pour leur soutien financier.

Un énorme merci à Eli avec qui toute cette histoire a commencé. Merci de m’avoir accompagné
jusqu'au bout, de m’avoir appris autant de choses (purement scientifiques bien sûr…). Merci d’avoir
mis autant d’animation dans les journées de travail. Merci pour tes cartes postales, tes magnifiques
cadeaux, pour ces interminables discussions scientifiques à l’animalerie qui resteront dans le cadre du
secret scientifique !
Merci à Virginie pour tes magnifiques immuno et pour ton aide, et surtout bon courage pour la suite du
projet.
Merci à mes camarades d’électrophy : Nelson, Mario, Christophe B, Sri et Jo (la seule fille, quel
courage !). Merci de m’avoir appris autant de choses, merci pour toutes ces discussions sur tout et
n’importe quoi. Merci Christophe (le roi des macros !) pour l’analyse. Merci pour faire de cette pièce
d’électrophy un lieu si convivial où on ne fait que travailler mais aussi se marrer !
Un grand merci à la « team animalerie », Eli (la chef !), Noëlle et Audrey, sans qui nous n’aurions pas
de souris !

Merci aux footballeurs du labo avec qui on aurait fait mieux que l’équipe de France à Knysna ! On
aurait eu au moins un terrain de football rien que pour nous !
!"2"!"
"REMERCIEMENTS
Merci aux membres de l’équipe de Daniel Choquet et à la plateforme d’imagerie (BIC) pour leurs
conseils en termes d’imagerie.
Merci à toutes les autres personnes du groupe, du laboratoire, à celles qui l’ont quitté mais également
aux personnes extérieures : Shank, Déb, Magali (sans e !), Ronan (El parasito), Alice, David,
Françoise, Thierry, Julien (Pepino, le meilleur imitateur de klaxon), Damien (thésard le jour, corbeau la
nuit), Silvia, Zsolt, Axel, Joana, Lenka, Pato, Fernando, Gaskon, Arnaud, Béa (qui ne gagne jamais un
match de tennis), Pierrot, Laurent, Greg, Olivier, Eric, JB, Yann,… et j’en ai sûrement oublié…
Petite dédicace aux ITA (je ne vais pas dire les plus vieilles mais les premières du labo !) : merci de
m’avoir appris à mettre une blouse, à choisir la bonne couleur de gants mais également la bonne
couleur de poubelle, la bonne couleur de blouse. Tout a un code couleur, c’est plus simple… Merci Eli
(elle est partout !), merci Delphine (qui en 5 ans ne m’a dit qu’une seule phrase : « tu penseras à
descendre le recyclage ») et merci Christelle (élue miss Hygiène et Sécurité 2006, 2007, 2008, 2009,
2010 et je pense encore pour de nombreuses années !).

Merci à ma famille et à la belle-famille, et à mes parents surtout (ça y est j’ai fini mes études !).

Et pour finir merci à ma Lucie, ma chérie, pour avoir tout partagé les bons comme les mauvais
moments. Heureusement que tu es là…

!"3"!"
"RESUME
RESUME

Les synapses se forment selon plusieurs étapes comprenant la stabilisation des contacts nouvellement
formés et leur maturation. Ces différentes étapes dépendent d’une mise en place coordonnée entre la
terminaison pré- et postsynaptique. Les protéines composant la présynapse et les récepteurs
ionotropiques du glutamate ont des rôles clés dans ces processus. Lors de ma thèse, je me suis
intéressé à l’implication de la protéine présynaptique Bassoon lors de la maturation des synapses
glutamatergiques entre les fibres moussues et les cellules pyramidales de CA3 dans l’hippocampe.
Cette synapse constitue un modèle attractif pour l’étude de la maturation synaptique car elle suit des
étapes de maturation morphologique et fonctionnelle bien définies. Bassoon est une des premières
protéines se mettant en place au niveau des contacts synaptiques nouvellement formés. Par des
approches électrophysiologiques, nous avons montré que la protéine Bassoon était importante pour
l’organisation du site de libération de neurotransmetteur durant les deux premières semaines de vie
post-natale chez la souris.
Les récepteurs kaïnate jouent un rôle important dans la régulation de l’activité de réseau au cours du
développement post-natal. Cependant l’impact de l’activation de ces récepteurs sur la maturation
synaptique est peu connu. J’ai pu mettre en évidence un délai dans la maturation fonctionnelle de la
synapse fibre moussue/cellule pyramidale de CA3 chez les souris déficientes pour la sous-unité GluK2
-/-des récepteurs kaïnate (GluK2 ). Afin de comprendre si ce délai de maturation fonctionnelle est corrélé
à un retard dans la maturation morphologique de cette synapse, nous avons mis en place des
infections de lentivirus codant pour une protéine membranaire fluorescente (YFP) chez le souriceau
nouveau-né (P1-P2). A l’aide de microscopie confocale et de reconstruction en 3D, nous avons ainsi pu
décrire la maturation morphologique de la synapse fibre moussue/cellule pyramidale de CA3. Cela m’a
également permis de corréler la maturation fonctionnelle à la maturation morphologique et mes
-/-résultats montrent également un retard dans la mise en place des synapses chez les souris GluK2 .
L’ensemble de cette étude révèle l’importance de l’activité synaptique et de la coordination entre mise
en place de la pré- et de la postsynapse au cours de la maturation synaptique.
MOTS CLES : Bassoon, récepteurs kaïnate, synapse, maturation, fibre moussue
Laboratoire : Physiologie Cellulaire de la Synapse, UMR5091, CNRS-Université Bordeaux 2
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"ABSTRACT
ABSTRACT

The formation of synapses follows different steps including synaptogenesis and maturation. These
different steps depend on coordinated pre- and post-synaptic assembly. Pre-synaptic proteins and
ionotropic glutamate receptors play a central role in these processes. During my thesis, I have been
interested in the implication of the presynaptic protein Bassoon in the maturation of the hippocampal
mossy fiber to CA3 pyramidal cell glutamatergic synapses. This synapse constitutes an attractive
model for the study of synaptic maturation because it follows several steps of defined morphological
and functional maturation. Bassoon in one of the first protein present at newly formed synaptic
contacts. By electrophysiological approaches, we showed that Bassoon is important for the
organization of the active zone during the first two postnatal weeks.
Kainate receptors play an important role in the regulation of network activity during postnatal
development. However, the impact of kainate receptors activation on synaptic maturation is less known.
I showed a delay in functional maturation of mossy fiber synapses in mice deficient for the GluK2
-/-subunit of kainate receptors (GluK2 ). To know if this delay is correlated to morphological alterations of
this synapse, we setup in vivo lentiviral infections of membrane fluorescent protein (YFP) in mouse
pups (P1-P2). Using confocal microscopy and 3D reconstruction, we described the morphological
maturation of mossy fiber synapses. We were able to correlate functional and morphological maturation
-/-and our results also showed an impairment in the formation of mossy fiber synapses in GluK