Rôle d'Alix dans l'endocytose au niveau des boutons pré-synaptiques

Role of Alix in endocytosis at presynaptic boutons

• Auteur / Autrice : Kwangil Chi
• Direction : Rémy Sadoul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences neurobiologie
• Date : Soutenance le 15/01/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences de Grenoble
• Jury : Président / Présidente : Winfried Weissenhorn
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rémy Sadoul, Mireille Albrieux, Lydia Danglot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Michael Alan Cousin, Jean Gruenberg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs présynaptiques

Cellules -- Physiologie

Endocytose

Synapses

Mots clés libres

Synapses

Endocytose

Deformation membranaire

Souris

Alix

App

Synapses

Endocytosis

Membrane deformation

Mouse

Alix

App

Résumé

La neurotransmission nécessite la fusion de vésicules synaptiques (VS) avec la membrane pré-synaptique pour libérer les neurotransmetteurs qui vont activer les récepteurs du neurone post-synaptique. Le nombre de VS dans le bouton pré-synaptique est limité, ce qui nécessite des mécanismes efficaces pour régénérer ces vésicules. Parmi ces mécanismes, il existe l’endocytose dépendante de la clathrine, l'endocytose ultra-rapide et l'endocytose de masse (ADBE), ces deux dernières étant indépendantes de la clathrine. Dans cette étude, il est montré que l'absence d'Alix (ALG-2 interacting protein-X) entraîne des modifications morphologiques et fonctionnelles des synapses qui pourraient être la conséquence d’un recyclage défectueux des VS. Nous avons récemment montré que Alix et l’un de ses partenaires, l'endophiline-A, sont essentiels pour l'endocytose indépendante de la clathrine dans les fibroblastes, ce qui nous amène à penser que Alix pourrait jouer le même rôle dans le bouton pré-synaptique. Au cours de ce travail, j’ai montré que Alix se concentre au niveau des boutons pré-synaptiques après une stimulation à haute fréquence des neurones. En utilisant des formes mutantes d’Alix, j’ai montré que le recrutement d’Alix à la membrane pré-synaptique était dépendant de son interaction avec ALG-2 (protéine de liaison au calcium). De même la relocalisation de l’endophiline-A à la synapse est dépendante de son interaction avec Alix. Par ailleurs, l’absence d'Alix dans les neurones conduit à une altération de l'ADBE, qui peut être restaurée par l'expression d'Alix, mais pas avec ses mutants incapables d'interagir avec ALG-2 ou l'endophiline-A.Les résultats de cette étude démontrent qu'Alix est important pour l'endocytose indépendante de la clathrine dans les synapses, processus indispensable au recyclage des vésicules synaptiques au cours d'une activité neuronale normale.

Neurotransmission involves the fusion of synaptic vesicles (SVs) to the presynaptic membrane to release neurotransmitters that will bind receptors on the postsynaptic neuron. The number of SVs in central nerve terminals is limited, necessitating a set of reliable mechanisms to regenerate SVs. Among such mechanisms are clathrin-mediated endocytosis, ultrafast endocytosis and activity-dependent bulk endocytosis (ADBE), where the latter two are clathrin-independent. The present study reveals that the depletion of Alix (ALG-2 interacting protein-X) leads to morphological and functional changes of synapses that indicate defective SV recycling. Our recent finding that Alix and its major partner, endophilin-A, is crucial for clathrin-independent endocytosis in fibroblasts, led us to hypothesise that Alix may have such a role at the presynapse. The present study has allowed us to demonstrate that Alix concentrates at presynaptic boutons during intense stimulation. Using mutant forms of Alix, we demonstrate that this recruitment of Alix is depends on the ability of Alix to interact with the calcium binding protein, ALG-2. Endophilin-A is also recruited to presynaptic boutons and this recruitment is dependent on its capacity to interact with Alix. It is then revealed that the lack of Alix in neurons leads to impaired ADBE, suggesting the importance of Alix in ADBE. Such a role of Alix depends on its ability to interact with ALG-2 and endophilin since the impairment of ADBE was reversed upon rescuing the expression of wild-type Alix, but not with Alix mutants unable interact with ALG-2 or endophilin-A.The findings of this study demonstrate that Alix is important for clathrin-independent endocytosis at synapses, a process necessary for the recycling of synaptic vesicles during normal neuronal activity.