Nouveaux aspects de la fonction axonale dans le néocortex et l'hippocampe de rat

• Auteur / Autrice : Andrzej Bialowas
• Direction : Dominique Debanne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 20/09/2012
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de neurobiologie des canaux ioniques et de la synapse
• Jury : Président / Présidente : André Nieoullon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Debanne, André Nieoullon, Enrico Cherubini, Urs Gerber, Valérie Crépel, Maarten Kole
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Enrico Cherubini, Urs Gerber

Mots clés

Mots clés contrôlés

Canaux potassiques calcium-dépendants de petite conductance

Canaux calciques

Canaux potassiques voltage-dépendants

Région CA3 de l'hippocampe

Cellules pyramidales

composition chimique

Axones

Conduction nerveuse

Potentiels d'action

Mots clés libres

Axone

Transmission synaptique

Potentiel d'action

Signalisation analogue-digitale

Neurones pyramidaux

Patch-clamp

Enregistrements doubles

Neocortex

Hippocampe

Axon

Synaptic transmission

Action potential

Analog-digital signaling

Pyramidal neurons

Patch-clamp

Paired recordings

Neocortex

Hippocampus

Résumé

Le neurone est une cellule polarisée qui se divise en deux compartiments spécialisés : le compartiment somato-dendritique et le compartiment axonal. Généralement, le premier reçoit l'information en provenance d'autres neurones et le second génère un message en sortie lorsque la somme des entrées dépasse une valeur seuil au segment initial de l'axone. Ce signal de nature discrète appelé potentiel d'action (PA) est propagé activement jusqu'à la terminaison synaptique où il déclenche la transmission chimique de l'information. Cependant, la fonction axonale ne se résume pas à la simple transmission des séquences de PA à l'image d'un câble de télégraphe. L'axone est également capable de transmettre des variations continues de signaux électriques infraliminaires dit analogues et les combiner avec l'information digitale véhiculée par le PA. J'ai consacré la majorité de mon travail de thèse à l'étude de ce nouvel aspect de la fonction axonale dans le cadre de la transmission synaptique entre les neurones pyramidaux au sein du réseau excitateur CA3 de l'hippocampe de rat. Les résultats obtenus à partir d'enregistrements de paires de neurones pendant ma thèse mettent en évidence deux sortes de signalisation analogue et digitale qui aboutissent à la facilitation de la transmission synaptique. La facilitation analogue-digitale (FAD) a été observée lors d'une dépolarisation prolongée, mais également à la suite d'une hyperpolarisation transitoire au niveau du corps cellulaire. Ce sont deux versants d'une même plasticité à court-terme qui découle de l'état biophysique des canaux ioniques sensibles au voltage étant à l'origine du PA.

The neuron is a polarised cell divided into two specialized compartments: the somato-dendritic and the axonal compartment. Generally, the first one receives information arriving from other neurones and the second generates an output message, when the sum of inputs exceeds a threshold value at the axon initial segment. This all-or-none signal, called the action potential (AP) is propagated actively to the synaptic terminal where it triggers chemical transmission of information. However, axonal function is not limited to transmission of AP sequences like a telegraph cable. The axon is also capable of transmitting continuously changing sub-threshold electric signals called analogue signals and to combine them with the digital information carried by the AP. I devoted the majority of my thesis work to the study of these novel aspects of axonal function in the framework of synaptic transmission between pyramidal neurons in the CA3 excitatory network of the rat hippocampus. The results obtained through paired recordings brought to light two kinds of analogue and digital signalling that lead to a facilitation of synaptic transmission. Analogue-digital facilitation (ADF) was observed during prolonged presynaptic depolarization and also after a transient hyperpolarization of the neuronal cell body. These are two sides of the same form of short-term synaptic plasticity depending on the biophysical state of voltage gated ion channels responsible for AP generation. The first variant of ADF induced by depolarization (ADFD) is due to AP broadening and involves Kv1 potassium channels.