Signalisation GABAergique et l'intégration synaptique des neurons générés chez l'adulte

GABAergic signaling and synaptic integration of adult-generated neurons

• Auteur / Autrice : Marta Pallotto
• Direction : Pierre-Marie Lledo, Marco Sassoè-Pognetto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neuroscience
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6 en cotutelle avec Unversità degli studi di Torino

Mots clés

Mots clés contrôlés

Développement neurologique

Synapses

Bulbe olfactif

Résumé

La neurogenèse adulte représente une forme unique de plasticité neuronale, qui, chez les mammifères, est limitée à l’hippocampe et au système olfactif. Dans le bulbe olfactif (BO) les neurones s’intègrent sans cesse aux réseaux préexistants et se différentient. La majorité de ces cellules forment une population d’interneurones GABAergique : Les cellules granulaires (GCs). Dans ce travail, j’ai étudié l’intégration synaptique des GCs nouvellement générées dans le BO de souris adultes. Afin de visualiser ces cellules, j’ai injecté un vecteur viral codant pour l’eGFP dans le courant de migration menant les cellules vers le BO. J’ai ainsi pu suivre leur développement en les observant à différents jours post-injection (jpi). J’ai pu constater que les jeunes GCs commencent à recevoir des contacts synaptiques dés qu’elles atteignent leur destination finale dans le BO. En effet les premiers contacts synaptiques sur des cellules GFP+ sont détectés dans la couche des cellules granulaires à 3 jpi. J’ai aussi constaté que, durant une première phase, les synapses GABAergiques sont plus nombreuses que les synapses glutamatergique. Ceci m’a conduit à émettre l’hypothèse suivante : Puisque la transmission GABAergique est prédominante dans les premières phases du développement des GCs nouveau-nées, elle pourrait jouer un rôle important dans leur intégration synaptique, leur maturation et leur survie. Afin de vérifier cette hypothèse, j’ai utilisé la délétion conditionnelle (CRE-LoxP) du gène Gabra2 codant pour la sous-unité α2 du récepteur GABA (GABAAR) qui est la principale sous-unité exprimée par les GCs. Utilisant deux modèles de souris transgéniques permettant la délétion spécifique dans une population de cellules produites chez l’adulte, j'ai vérifié que l'ablation de la sous-unité α2 est accompagnée par une réduction dramatique de fréquence et d’amplitude des courants synaptiques GABAergiques reçues par les GCs. Cette activité GABAergique réduite n’affecte pas la survie des GCs, mais retarde dramatiquement leur maturation. Dans les cellules mutantes, la complexité de l’arborisation dendritique et la densité des épines sont réduites. Ces altérations sont accompagnées par un déplacement des synapses excitatrices, des épines vers les troncs dendritiques. De plus, la délétion de la sous-unité α2 réduit la plasticité structurale des cellules normalement induite par la manipulation de l’environnement sensoriel olfactif et donc de l’activité perçue par les cellules. Ces résultats montrent qu'une signalisation GABAergique adéquate est requise pour le développement morphologique et l'intégration synaptique des GCs produites chez l’adulte, et révèle un rôle inattendu des synapses GABAergiques dans la formation de l’arborisation dendritique et dans la synaptogenèse glutamatergique.

Adult neurogenesis represents a unique form of brain plasticity. In mammals the genesis of new neurons is mainly restricted to the dentate gyrus of the hippocampus and the olfactory bulbs. In the olfactory bulb (OB), neurons are continuously added to pre-existing networks and differentiate mainly into GABAergic local interneurons: granule cells (GCs) and periglomerular cells (PGCs). These interneurons mature and integrate in the OB network acquiring an adult phenotype. In the present work, I investigated the synaptic integration of adult-generated GCs in the mouse OB. I took advantage of local injections of eGFP encoding lentiviral vector to visualize through GFP fluorscent labelling new-born GCs in the adult OB at different times after their genesis. I found that adult-generated GCs start to receive synaptic contacts as soon as they reach their final destination in the OB. In fact, the first synaptic inputs onto GFP-positive cells were detected in the granule cell layer at 3 days post-injection (dpi). Interestingly, I found that at early stages GABAergic synapses were more abundant than glutamatergic contacts, suggesting that GABA may play an important role in the synaptic integration, maturation and survival of newborn GCs. To verify this hypothesis, I used Cre-mediated conditional deletion of the Gabra2 gene encoding for the 2 subunit of the GABAA receptor (GABAAR) to functionally disrupt afferent GABAergic transmission in migrating GC precursors. Using two different transgenic mouse models, I found that ablation of the 2-subunit was accompanied by a dramatic reduction in the frequency and amplitude of spontaneous or evoked GABAergic IPSCs. Remarkably, this reduced GABAergic activity did not affect GC survival but delayed dramatically their maturation. In mutant cells, dendritic branching and spine density were reduced, and spine loss was accompanied by a mislocation of excitatory synapses from spine heads to dendritic shafts. Moreover, deletion of the 2 subunit occluded structural plasticity of spines inducible by odor-enrichment and odor-deprivation protocols. These results show that proper GABAergic signaling is required for the morphological development and synaptic integration of adult-born GCs, and reveal an unexpected function of early GABAergic inputs in controlling spine formation and glutamatergic synaptogenesis