Influences de l'activateur tissulaire du plasminogène à la synapse neuronale

Influence of tissue-type plasminogen activateur (tPA) at the glutamatergic synapse

• Auteur / Autrice : Alexandre Varangot
• Direction : Denis Vivien
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiopathologie et imagerie des troubles neurologiques (Caen ; 2017-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Gonzalez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Vivien, Lydia Danglot, Laurent Groc, Matthijs Verhage, Frédéric Saudou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lydia Danglot, Laurent Groc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tauopathies

Protéine VGLUT1

Synaptobrévine 2

Activateur tissulaire du plasminogène

Mots clés libres

Trafic vésiculaire

Tissue plasminogen activator

Vesicle-associated membrane protein 2

Vesicular glutamate transport protein 1

Tauopathies

Vesicular trafficking

Résumé

La découverte de l'expression neuronale de l'activateur tissulaire du plasminogène (tPA) a ouvert de nouvelles voies de recherche, par des fonctions importantes dans la physiopathologie du système nerveux central. Par exemple, ses interactions avec les récepteurs synaptiques (NMDAR, LRP1, Annexine II et EGFR) et son rôle dans la maturation du BDNF lui donne la capacité de moduler la plasticité synaptique et la survie neuronale. Ainsi, une meilleure description des mécanismes régulant le trafic neuronal du tPA serait importante pour mieux comprendre comment il peut influencer le fonctionnement physiologique et pathologique cerveau. Dans cette étude, par l’utilisation l'imagerie de cellules vivantes en haute résolution et un panel d'approches génétiques innovantes, nous avons révélé que l'activité neuronale contrôle directement le trafic dendritique et axonal du tPA. Nous avons en premier lieu décrit précisément le trafic dendritique et axonal des vésicules contenant le tPA sous différents paradigmes d'activations et d'inhibitions neuronales. Nous avons remarqué que l’activation neuronale affecte le transport et la libération dendritique et axonal des vésicules contenant le tPA. Étonnamment, l'inhibition neuronale n'a eu aucun effet sur le trafic et l’exocytose du tPA, mettant en évidence un mécanisme de sécrétion constitutif de tPA dans les neurones corticaux. De plus, les vésicules antérogrades axonales du tPA montrent des similitudes avec les vésicules contenant VAMP2 en conditions de repos et d’activation des neurones suggérant un co-trafic dans les mêmes vésicules. Nous avons également observé que la libération synaptique de tPA entraînait une augmentation de l'exocytose des vésicules VGlut1 positives contenant du glutamate. Enfin, nous avons décrit des altérations du trafic et de l'exocytose du tPA neuronal dans un modèle de maladie d'Alzheimer. Ensemble, ces données fournissent de nouvelles informations sur le trafic neuronal du tPA, contribuant à une meilleure compréhension de ses implications dans le contrôle de la neurotransmission glutamatergique.

The discovery of the neuronal expression of the serine protease tissue type plasminogen activator (tPA) has opened new avenues of research, with important functions of tPA in the physiopathology of the central nervous system. For example, its interactions with synaptic receptors (NMDAR, LRP1, Annexin II, and EGFR) and its role in the maturation of BDNF have been reported to mediate its ability to control synaptic plasticity and neuronal survival. Thus, a better description of the mechanisms regulating the neuronal trafficking of tPA is important to better understand how tPA can influence brain functions and dysfunctions.Here, using high-resolution live cell imaging and a panel of innovative genetic approaches, we revealed that neuronal activity directly control the dendritic and axonal trafficking of tPA. We first unmasked the dynamic characteristics of the dendritic and axonal trafficking of tPA-containing vesicles under different paradigms of neuronal activations and inhibitions. We described that neuronal activity affect dendritic and axonal tPA trafficking, in particular in an activating state. Surprisingly, neuronal inhibition had no effect on tPA vesicles trafficking and exocytosis, highlighting a constitutive secretion mechanism of tPA in cortical neurons. Moreover, the axonal anterograde vesicles of tPA shown similarities with VAMP2 positives vesicles in resting and activating state of neurons suggesting a cotrafficking in the same vesicles. We also observed that the synaptic release of tPA led to an increase of the exocytosis of VGlut1 positives vesicles containing glutamate. Finally, we described alterations of the trafficking and exocytosis of the neuronal tPA in an Alzheimer disease (AD) model. Altogether, these data provide new insights about the neuronal trafficking of tPA, contributing to a better knowledge in the understanding of its implications in the control of the glutamatergic neurotransmission and subsequent brain functions and dysfunctions.