Impact de l’activité postsynaptique sur le développement et le maintien de la jonction neuromusculaire de C. elegans

Impact of postsynaptic activity on the development and maintenance of the neuromuscular junction of C. elegans

• Auteur / Autrice : Alexis Weinreb
• Direction : Jean-Louis Bessereau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 11/09/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut NeuroMyoGène
• Jury : Président / Présidente : Bénédicte Durand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Laurent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sonia Garel, Vincent Bertrand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurobiologie

Plasticité neuronale

Caenorhabditis elegans

Plaque motrice

Mots clés libres

Jonction neuromusculaire

Activité musculaire

Morphologie neuronale

Morphologie axonale

Caenorhabditis elegans

Période critique

Plasticité morphologique

Plasticité axonale

Neuromuscular junction

Muscle activity

Neuron morphology

Axon morphology

Caenorhabditis elegans

Critical period

Morphological plasticity

Axonal plasticity

Résumé

Au cours du développement du système nerveux, l'activité des cibles post-synaptiques permet le raffinement du nombre et de la force des connexions neuronales. En employant la jonction neuromusculaire de Caenorhabditis elegans comme système modèle, nous avons étudié deux aspects de la mise en place de ces connexions. D'une part, nous montrons que le nombre de récepteurs présents à la jonction neuromusculaire est contrôlé par l'activité musculaire : une augmentation de l'activation synaptique entraîne une régulation différentielle des trois types de récepteurs présents à la jonction neuromusculaire. D'autre part, nous avons étudié les changements de la morphologie de certains motoneurones de la tête du ver, appelés neurones SAB, en fonction de l’activité musculaire. Une diminution de l’activité musculaire durant une période critique du développement entraîne une surcroissance axonale des neurones SAB. À travers différentes approches, nous avons pu identifier la suppression de la surcroissance axonale dans des mutants où la biosynthèse des neuropeptides est perturbée. Enfin, nous avons mis en évidence que la surcroissance axonale apparait également lors de perturbations plus générales de la physiologie cellulaire, telles qu'un choc thermique ou la surexpression d'un transgène, ce qui suggère que le système SAB est plastique et particulièrement sensible au cours du développement

Throughout nervous system development, activity of the post-synaptic targets can regulate the connectivity of neural networks, affecting both the number and strength of synapses. Using the neuromuscular junction of Caenorhabditis elegans as a model system, we studied two processes displaying such plasticity. First, we show that the number of receptors present at the neuromuscular synapse is regulated by muscle activity: an increase in synaptic activity can lead to a differential regulation of the three types of receptors present at the neuromuscular junction. Second, we studied the activity-dependent morphological changes of one type of motor neurons in the worm’s head, called the SAB neurons. A decrease of muscle activity during a critical developmental phase leads to SAB axonal overgrowth. Using several approaches, we were able to observe suppression of SAB axonal overgrowth in mutants with a disruption of neuropeptides biosynthesis. Finally, we give evidence that axonal overgrowth also occurs following more general disruptions of cell physiology, such as a heat-shock or transgene overexpression, which suggest that the SAB system is plastic and sensitive during development