Conséquences d’une perturbation de l’expérience sensorimotrice sur la plasticité synaptique du cortex cérébral : implication de deux modifications post-traductionnelles, la phosphorylation et la O-GlcNAcylation

Consequences of sensorimotor perturbation on synaptic plasticity of the cerebral cortex : involvement of two post-translational modifications, phosphorylation and O-GlcNAcylation

• Auteur / Autrice : Julie Fourneau
• Direction : Marie-Hélène Canu, Erwan Dupont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neursciences
• Date : Soutenance le 15/10/2018
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de Recherche Pluridisciplinaire Sport, Santé, Société (Lille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synapses

Protéines -- Modifications posttraductionnelles

Glycosylation

Phosphorylation

Plasticité neuronale

Troubles de la posture

Troubles de la locomotion

Processus perceptivomoteurs

Mots clés libres

O-GlcNAcylation

Résumé

La sédentarité ou un alitement prolongé sont des situations ayant en commun une perturbation sensorimotrice (PSM), conduisant à une dégradation de la posture et la locomotion, dont l’origine est à la fois musculaire et nerveuse. Des études réalisées sur un modèle animal de PSM ont notamment montré des modifications biochimiques et morphologiques au niveau du cortex sensorimoteur. Cependant, les mécanismes sous-jacents ne sont tous pas élucidés. La O-GlcNAcylation, une glycosylation atypique, est une bonne candidate pour participer à cette neuroplasticité. Par interaction avec la phosphorylation, ces modifications post-traductionnelles sont impliquées dans des processus essentiels tels que l'activité synaptique ou la morphogenèse neuronale. L’objectif principal de cette thèse a été d’étudier les mécanismes moléculaires de la plasticité synaptique du cortex sensorimoteur et d’examiner l’implication potentielle de la O-GlcNAcylation au cours d’une période de PSM. Des changements d’activation et d’expression de protéines synaptiques ont été mis en évidence, montrant une diminution de la libération des neurotransmetteurs et une réduction de l’efficacité synaptique. La O-GlcNAcylation et la phosphorylation interviennent dans ces modifications en régulant finement l’activité de protéines spécifiques. La modulation des taux corticaux de O-GlcNAcylation permet de prévenir la réorganisation du cortex somesthésique, et prévient partiellement certaines altérations des performances sensorimotrices induite par une PSM. En conclusion, ces travaux montrent que la O-GlcNAcylation, en interaction avec la phosphorylation, participe activement à la plasticité synaptique induite par une PSM.

Sensorimotor perturbation (SMP) is frequently encountered in various situations, such as a sedentary lifestyle or prolonged bed rest. They all lead to postural and locomotor issues; whose origin is both muscular and nervous. Studies performed in a SMP animal model have shown changes in the sensorimotor cortex such as biochemical changes, somatotopic maps reorganization, morphological modifications of dendritic spines…. However, the underlying mechanisms are still unclear. O-GlcNAcylation, an atypical glycosylation, is a good candidate to participate in this neuroplasticity. By interplays with phosphorylation, these posttranslational modifications are both involved in essential cellular and physiological processes such as synaptic activity or neuronal morphogenesis. The main objective of this thesis was to study the molecular mechanisms of synaptic plasticity of the sensorimotor cortex and to examine the potential involvement of O-GlcNAcylation during a SMP period. We have shown that a period of SMP induces changes in activation and expression of synaptic proteins, leading to a decrease of neurotransmitters release and synaptic efficacy reduction. O-GlcNAcylation and phosphorylation appear to be involved in this synaptic plasticity by finely regulating the activity of specific synaptic proteins. Cortical modulation of O-GlcNAcylation level prevents somatosensory cortex reorganization, and prevents partially some alterations of sensorimotor performances induced by a SMP. In conclusion, all of these studies suggest that O-GlcNAcylation, in interaction with phosphorylation, participates actively in synaptic plasticity induced by SMP period.