Propriétés électrophysiologiques des synapses Purkinje ...

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THÈSE DE DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ PARIS VI



Spécialité

NEUROSCIENCES




Présentée par

David Andrés ORDUZ PÉREZ



Pour obtenir le grade de

DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE PARIS VI




Sujet de la thèse

Propriétés électrophysiologiques des synapses Purkinje-Purkinje du
cervelet de souris et caractérisation des dynamiques calciques des
boutons présynaptiques de leurs collatérales récurrentes






Soutenue le 28 Septembre 2007
devant le jury composé de :


Hervé DANIEL, rapporteur

Dominique DEBANNE, examinateur

Beat GÄHWILER, rapporteur

Régis C. LAMBERT, examinateur

Isabel LLANO, directrice de thèse Résumé : Il a été démontré par Cajal que les cellules de Purkinje (CP) contactent des CP
voisines via leurs collatérales récurrentes. Cependant les propriétés de ces synapses restent
mal connues. Nous avons étudié les synapses CP-CP sur des tranches de cervelet de souris
âgées de 15 à 20 jours par la méthode du «patch-clamp». Quatre approches ont été utilisées:
(1) la stimulation extracellulaire des axones des CP et l’analyse des courants synaptiques
évoqués, (2) la visualisation des collatérales axonales en imagerie par fluorescence, (3)
l’enregistrement de paires synaptiques CP-CP et (4) l'imagerie calcique des boutons
présynaptiques. L’analyse morphologique révèle principalement des contacts axo-somatiques,
avec 2 boutons en moyenne sur la CP ciblée par une collatérale. Les paires CP-CP sont peu
fréquentes ...
Publié le : mercredi 4 mai 2011
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THÈSE DE DOCTORAT DE LUNIVERSITÉ PARIS VI Spécialité NEUROSCIENCES Présentée par David Andrés ORDUZ PÉREZ Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE LUNIVERSITÉ DE PARIS VI Sujet de la thèse Propriétés électrophysiologiques des synapses Purkinje-Purkinje du cervelet de souris et caractérisation des dynamiques calciques des boutons présynaptiques de leurs collatérales récurrentes Soutenue le 28 Septembre 2007 devant le jury composé de : Hervé DANIEL, rapporteur Dominique DEBANNE, examinateur Beat GÄHWILER, rapporteur Régis C. LAMBERT, examinateur Isabel LLANO, directrice de thèse
Résumé :Il a été démontré par Cajal que les cellules de Purkinje (CP) contactent des CP voisines via leurs collatérales récurrentes. Cependant les propriétés de ces synapses restent mal connues. Nous avons étudié les synapses CP-CP sur des tranches de cervelet de souris âgées de 15 à 20 jours par la méthode du patch-clamp». Quatre approches ont été utilisées: (1) la stimulation extracellulaire des axones des CP et lanalyse des courants synaptiques évoqués, (2) la visualisation des collatérales axonales en imagerie par fluorescence, (3) lenregistrement de paires synaptiques CP-CP et (4) l'imagerie calcique des boutons présynaptiques. Lanalyse morphologique révèle principalement des contacts axo-somatiques, avec 2 boutons en moyenne sur la CP ciblée par une collatérale. Les paires CP-CP sontpeu fréquentes (10% des paires enregistrées). Les courants postsynaptiques inhibiteurs (CPSI) ont une amplitude de 54 ± 45 pA (n=9) et une cinétique de décroissance mono-exponentielle (τ=13.3 ± 5.8ms). Les CPSI ont un fort taux déchec (32 ± 5%) et un faible rapport entre la variance et la moyenne (30 ± 9pA). Aux intervalles courts ils facilitent: le rapport entre 2 CPSI à 3 ms dintervalle est de 1.8 ± 0.4. Par ailleurs, l'amplitude des CPSI ne décroit pas pendant des trains allant jusquà 100 Hz. Les transitoires calciques présynaptiques induits par des trains de potentiels daction ont une décroissance biexponentielle et une amplitude maximale qui augmente en fonction de la fréquence. Lensemble de ces résultats suggère que cette synapse permet une transmission fidèle de l'information à haute fréquence. Mots-clés: cervelet, cellules de Purkinje, synapse, calcium présynaptique Summary :Cajal described the connections made between Purkinje cells (PCs) via their recurrent collaterals, but little is known about the properties of these synapses. Using patch-clamp recording, we studied PC-PC synapses in cerebellar slices of mice aged 15-20 days. Four approaches were used: (1) extracellular stimulation of PC axons and analysis of the evoked synaptic currents, (2) visualization of axonal collaterals by fluorescence imaging, (3) recording of synaptically connected PC pairs and (4) calcium imaging of presynaptic boutons. Morphological analysis revealed mostly axo-somatic contacts, with a mean of 2 boutons from each collateral to the target PC. Connected PC-PC pairs were obtained with low probability (10% of trials). The inhibitorypostsynaptic currents (IPSCs) had a mean amplitude of 54 ± 45 pA (n=9) and decayed monoexpontentially (τ=13.3 ± 5.8ms). IPSCs had a high failure probability (32 ± 5%), a low variance-to-mean ratio (30 ± 9 pA) and they facilitated for short intervals (mean ratio between 2 IPSCs at 3ms intervals: 1.8 ± 0.4). IPSC amplitudes showed little decrement during trains of up to 100 Hz. Presynaptic calcium transients evoked by action potential trains had a biexponential decay and a peak amplitudes which increased as a function of frequency. These results suggest that PC-PC synapses allow for reliable transmission at high frequency. Key words: cerebellum, Purkinje cells, synapse, presynaptic calcium Adresse du Laboratoire : Laboratoire de Physiologie Cérébrale CNRS UMR8118 – Université René Descartes 45 rue des Saints Pères 75006 Paris, France
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