La transmission glutamatergique cortico-accumbens : régulation et plasticité pré-synaptique

Glutamatergic synaptic transmission in the cortico-accumbens pathway : presynaptic regulation and plasticity

• Auteur / Autrice : Guillaume Casassus
• Direction : Christophe Mulle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et médicales. Neurosciences et neuropharmacologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Bordeaux 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasticité neuronale

Synapses

Récepteurs du glutamate

Résumé

Le noyau accumbens est souvent considéré comme une interface des systèmes moteurs et limbiques. Les neurones moyens épineux de ce noyau reçoivent une afférentation glutamatergique dense dont ils dépendent pour la genèse de potentiels d'action. Bien qu'un nombre croissant d'études impliquant l'activité du noyau accumbens dans les processus attentionnels, motivationnels ou les processus de récompense, les conditions physiologiques de régulation des afférences glutamatergiques sur les neurones efférents de ce noyau restent mal connues. Les autorécepteurs et le patron temporel d'activité afférent sont des acteurs essentiels de la régulation synaptique glutamatergique. L'étude de la transmission synaptique glutamatermique cortico-accumbens, par la technique du patch-clamp sur tranches aigues de cerveau de souris, nous a permis de mettre en évidence de nouveaux phénomènes de régulation de ces afférences : (1) les récepteurs kaïnate localisés au niveau présynaptique sur les afférences corticales modulent négativement la transmission glutamatergique, (2) l'augmentation tonique de l'activité de décharge synaptique facilite ou déprime la transmission glutamatergique dépendamment de la probabilité de libération initiale de la synapse, (3) l'activation des afférences corticales par des décharges en bouffées induit une augmentation cumulative de la transmission glutamatergique résultant d'une augmentation de la fiabilité de la propagation axonale des potentiels d'action, et (4) la stimulation prolongée (2 min) à 14 Hz des afférences corticales induit une potentialisation à long terme induite par l'activation de récepteurs ionotropiques du glutamate. L'ensemble de ces résultats met en évidence des phénomènes originaux permettant une régulation fine des entrées exitatrices corticales sur les neurones efférents du noyau accumbens.

The nucleus accumbens forms the ventral part of the striatum. It has been proposed to serve as an interface between the limbic system and the motor system. Medium spiny neurons of the nucleus accumbens, that depend on excitatory afferents to generate action potentials, receive a dense glutamatergic innervation from the prefrontal cortex and form various limbic structures, including the hippocampal formation, the basolateral amygdala and the thalamus. Despite growing evidence that the nucleus accumbens is involved in important brain functions such as motivation, attention or reward, physiological regulation of the glutamatergic input in medium spiny neurons is still largely unknown. The efficacy of excitatory glutamatergic synaptic transmission is highly dependent on the activation of presynaptic autoreceptors and on the temporal pattern of activity of afferents. Using patch-clamp whole-cell recordings in acute slices of the mouse nucleus accumbens, we have highlighted new forms of synaptic modulation of the cortico-accumbens pathway : (1) functional presynaptic kainate receptors on cortical afferrents fibers inhibited glutamatergic synaptic transmission, (2) increase in tonic frequency stimulation of the cortical input to the nucleus accumbens induced a presynaptic facilitation or depression of the synaptic transmission depending on the initial release probability, (3) burst stimulation of cortical afferent fibers lead to a cumulative increase of the glutamatergic synaptic input through presynaptic increase in axonal reliability of action potentials propagation, and (4) sustained stimulation (14 Hz, 2 min) of cortical afferent fibers, induced long-term potentiation of glutamatergic synaptic transmission through presynaptic mechanisms and activation of ionotropic glutamate receptors. These results demonstrtate new original phenomenons that modulate cortico-accumbens glutamatergic synaptic strength in nucleus accumbens efferent neurons.