Homéostasie glutamatergique des synapses en calice de l’appareil vestibulaire : implication de plusieurs transporteurs du glutamate de la famille des EAAT

Calyx synapses glutamatergic homeostasis in the vestibular system : implication of several EAAT family glutamate transporters

• Auteur / Autrice : Antoine Dalet
• Direction : Christian Chabbert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 09/12/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : U 1051 - INM - Physiopathologie et thérapie des déficits sensoriels et moteurs
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Chabbert, Jean-Luc Puel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Serge Picaud, Jordi Llorens

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pli vestibulaire

Récepteurs du glutamate

Synapses

Mots clés libres

Vestibule

Synapse en calice

Ruban synaptique

Glutamate

Transporteurs du glutamate

Excitotoxicité

Vestibule

Calyx synapse

Synaptic ribbon

Glutamate

Glutamate transporters

Excitotoxicity

Résumé

L'homéostasie glutamatergique dans les fentes synaptiques régule la neurotransmission et préserve de l'excitotoxicité. Cela est particulièrement important dans l'oreille interne où il y a une libération soutenue de neurotransmetteur. Pour la plupart des cellules ciliées cochléaires et vestibulaires, la clairance du glutamate est assurée par les transporteurs du glutamate EAAT1 (GLAST) exprimés par les cellules de soutien. Un tel mécanisme n'est pas possible pour les cellules ciliées vestibulaires de type I car leur terminaison synaptique en calice empêche tout accès à la fente synaptique. Nous avons donc postulé qu'un ou plusieurs transporteurs du glutamate devaient être présents au niveau des cellules ciliées de type I ou du calice ou des deux.Grâce à des enregistrements électrophysiologiques, nous avons démontré qu'un courant anionique induit par le glutamate et bloqué par le DL-TBOA est présent dans les cellules ciliées de type I. Les techniques d'hybridation in situ et d'immunohistochimie ont révélé la présence d'EAAT4 et EAAT5. Ces deux transporteurs du glutamate, qui pourraient êtres à l'origine des courants enregistrés, sont exprimés par les cellules ciliées de type I et de type II. De plus, des expériences de RT-PCR et de microscopie électronique ont confirmé ces résultats et suggéré que ces transporteurs pourraient aussi être exprimés postsynaptiquement par le calice. Ces travaux de thèse montrent qu'EAAT4 et EAAT5, considérés respectivement comme spécifiques des tissus cérébelleux et rétiniens, ont une distribution plus large. Ces résultats posent la question des rôles potentiels de ces transporteurs dans l'homéostasie glutamatergique vestibulaire.

Glutamate homeostasis in synaptic clefts shape neurotransmission and prevent excitotoxicity. This may be particularly important in the inner ear where there is a continually high rate of neurotransmitter release. In the case of most cochlear and vestibular hair cells, clearance involves the diffusion of glutamate to supporting cells, where it is taken up by EAAT1 (GLAST), a glial glutamate transporter. A similar mechanism is unlikely to work in vestibular type I hair cells because the presence of calyx endings separates supporting cells from the synaptic zone. Based on this arrangement, we postulated that a glutamate transporter must be present in the type I hair cell, the calyx ending, or both. Using whole-cell patch-clamp recordings, we demonstrated that a glutamate-activated anion current blocked by DL-TBOA is expressed in type I hair cells. In situ hybridization and immunohistochemistry revealed that EAAT4 and EAAT5, two glutamate transporters that could support the anion current, are expressed in both type I and type II hair cells. Furthermore, RT-PCR and immunogold investigations confirmed those results and added that although preferentially expressed presynaptically, the transporters may also be present in the postsynaptic calyx membrane. Previously thought to be exclusively expressed in the cerebellum and retina respectively, this thesis work shows that EAAT4 and EAAT5 have a wider distribution. The potential role of these transporters in the glutamatergic homeostasis of the calyx synapse is then discussed.