Régulation du cycle vésiculaire et de l’approvisionnement en GABA des interneurones de l’hippocampe en fonction de l’activité

Regulation of GABA supply and vesicular cycle in function of activity of hippocampal interneurons

• Auteur / Autrice : Laurine Bonet
• Direction : Stéphane Supplisson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 30/09/2016
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie de l'École normale supérieure (Paris ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Boris Barbour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Supplisson, Boris Barbour, Dominique Debanne, David Perrais, Bruno Gasnier, Serge Marty
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Debanne, David Perrais

Mots clés

Mots clés contrôlés

GABA

Mots clés libres

Synapse

GABA

Transporteur

Recyclage vésiculaire

Électrophysiologie

Imagerie

Synapse

GABA

Transporter

Vesicle recycling

Electrophysiology

Imagery

Résumé

Les interneurones GABAergiques dans l’hippocampe forment de petites populations diverses de neurones inhibiteurs contrôlant le transfert d’informations dans de larges ensembles de cellules principales. Ils compensent leur infériorité numérique par de vastes arborisations axonales capables de maintenir une libération vésiculaire de GABA à haute fréquence, et d’ajuster précisément la balance entre excitation et inhibition pour différents régimes d’activité du réseau. Les petites synapses centrales contiennent un nombre limité de vésicules synaptiques dont le recyclage par endocytose est essentiel au maintien de la transmission pendant une activité répétée. Le remplissage en GABA de ces vésicules recyclées est dépendant d’un approvisionnement des terminaisons en GABA suffisant pour faire face à la demande de recyclage créée par l’activité. Nos résultats mettent en évidence de nouveaux mécanismes d’adaptation de l’approvisionnement aux besoins imposés par le recyclage vésiculaire selon le régime d’activité, ainsi qu’un couplage direct entre le cycle de neurotransmetteurs et le cycle vésiculaire. Nous montrons que les transporteurs de glutamine sont responsables d’une potentialisation de l’approvisionnement des varicosités en GABA lors d’une activité répétée, probablement par une augmentation du nombre de ces transporteurs à la membrane. En développant et en utilisant des paradigmes expérimentaux nouveaux, nous montrons que la régulation métabolique du cycle vésiculaire passe par une adaptation du pool de vésicules recyclantes à la disponibilité en neurotransmetteurs. La nature du senseur de cette régulation et sa localisation cytosolique ou luminale restent à déterminer

In the hippocampus, GABAergic interneurons represent only 10% of the neuronal population but are able to synchronize the activity of large neuronal networks. They compensate their numerical inferiority by a large axonal arborization to sustain synaptic activity at high frequency and adjust the balance between excitation and inhibition for different regime of activity. Since small central synapses contain a limited pool of vesicles, their recycling by endocytosis is essential to maintain transmission during repeated activity. The filling of recycling vesicles with GABA is dependent on its supply in terminals which should be adjusted to the demand imposed by vesicular recycling. Our results reveal new transporter mechanisms that adapt GABA supply to neuron activity, suggesting a direct coupling between the neurotransmitter and the vesicle cycles. We show that high recycling activity increases GABA supply, probably by increasing the number of glutamine transporters at the membrane. By developing and using FM5-95 and VGAT-pHluorin with a new experimental paradigm, we provide evidence for a metabolic regulation of the vesicle cycle that involves a dynamic adaptation of the recycling pool to the neurotransmitter availability. The nature of the sensor of this regulation and its cytosolic or luminal location remain to be determined.