Rôle des récepteurs kaïnate dans le transfert d'information dans l'hippocampe

Role of Kainate receptors in information transfer at the hippocampus

• Auteur / Autrice : Shankar Sachidhanandam
• Direction : Christophe Mulle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et médicales. Neurosciences et pharmacologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Bordeaux 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transmission nerveuse

Synapses

Récepteurs du glutamate

Hippocampe (anatomie)

Glutamine

Glutamate (ion)

Résumé

Les récepteurs kaïnate (KAR) sont des récepteurs ionotropiques du glutamate impliqués dans la régulation de la transmission synaptique et de l'excitabilité neuronale. Ils sont exprimés au niveau des synapses entre les fibres moussues du gyrus dentelé et les neurones pyramidaux de la région CA3 de l'hippocampe (synapse FM-CA3) dans les domaines pré- et post-synaptiques. En étudiant leurs rôles physiologiques dans le transfert de l'information par ces synapses dans l'hippocampe de souris, nous avons montré que les KAR post-synaptiques agissent de deux manières : par une action ionotropique directe impliquant GluR6 et par un mécanisme indirect métabotropique via un couplage à des protéines G, suite à la liaison du glutamate à KA2. Ceci inhibe transitoirement les courants à l'origine de l'hyperpolarisation lente après activité (IsAHP) et augmente l'excitabilité neuronale. Nous avons aussi pu montrer, en utilisant des souris transgéniques, que les KAR pré- et post-synaptiques agissent de concert pour amplifier les potentiels post-synaptiques excitateurs unitaires, permettant le déclenchement des potentiels d'action (PA) et améliorant leur précision temporelle pour des fréquences entre 3 et 50 Hz. La modulation de IsAHP par KA2 augmente le nombre de PA durant des trains prolongés de stimulations et les KAR permettent l'induction de la potentialisation à long terme des synapses associatives/commissurales. Les rôles des KAR mis en évidence par des stimuli contrôlés sont conservés durant des patrons de décharges physiologiques des fibres moussues afférentes. En conclusion, les KAR agissent comme des amplificateurs de la transmission synaptique FM-CA3.

Kainate receptors (KAR) are ionotropic glutamate receptors implicated in the regulation of synaptic transmission and neuronal excitability. At the mossy fiber (Mf) synapse, KARs can be expressed both pre and postsynaptically. In this study, we examined physiological role of KARs in information transfer at the Mf-CA3 pyramidal cell synapse in the mouse hippocampus. We show that KARs can operate in dual mode, by a direct ionotropic action via GluR6, and an indirect G-protein coupled mechanism requiring the binding of glutamate to KA2, to inhibit the slow afterhyperpolarization (IsAHP), hence enhancing neuronal excitability. Using mice deficient for the various KAR subunits, we show that postsynaptic KARs shape the waveform of unitary EPSPs, and pre and postsynaptic KARs act together to amplify unitary EPSPs, triggering spike discharge under conditions of sustained mossy fiber activity. KARs improve timing precision within a frequency range of 3 to 50 Hz and modulation of IsAHP by KA2 facilitates spike discharge in prolonged stimulus trains. KARs are permissive to the induction of LTP at the associative/commissural input. Physiological patterns of afferent input reproduce the output obtained with controlled stimulus inputs. Hence KARs act as amplifiers of synaptic transmission, to enhance the transfer of information at the Mf-CA3 pyramidal cell synapse.