Functional diversity of glutamate release at individual cerebellar granule cell boutons

Diversité fonctionnelle de la libération de glutamate aux terminaisons des cellules en grains du cervelet

• Auteur / Autrice : Théo Rossi
• Direction : Philippe Isope
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences cellulaires et intégratives (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Marie-France Bader
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Di Gregorio, Frédéric Lanore
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Charrier, Stéphane Dieudonné

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasticité neuronale

Métabolisme -- Régulation

Cervelet

Récepteurs du glutamate

Mots clés libres

Cellule en grain

Fibre parallèle

Cellule de Purkinje

Imagerie biphotonique

Plasticité à court terme

Synapse

Neurosciences

Granule cell

Parallel fiber

Purkinje cell

Tow-photon imaging

Short-term plasticity

Synapse

Neuroscience

Résumé

Les cellules de Purkinje (CP) intègrent les informations sensorimotrices des fibres moussues (FM) via les axones des cellules en grains (CG), les fibres parallèles (FP). Les informations circulent à hautes fréquences, déclenchant la plasticité à court terme (PCT). La PCT façonne la force synaptique pour encoder temporellement l’information et contrôler l’activité des CPs. L’objectif est de comprendre comment la PCT s’organise aux boutons de la FP pour un codage temporel spécifique dans le cortex cérébelleux. L’imagerie biphotonique d’un senseur fluorescent du glutamate dans les CGs a permis d’identifier la PCT pendant une stimulation à haute fréquence. La PCT est hétérogène le long de la FP et n'est pas fixée par l'identité de la cellule postsynaptique. En haut [Ca2+], les boutons libèrent une grande population de vésicules pour soutenir la libération de glutamate et normaliser la PCT. Enfin, la modulation des vésicules affecte de manière hétérogène la PCT sans réduire sa diversité.

In motor coordination, Purkinje cells (PC) integrate sensorimotor information from mossy fibers (MF) via axons of granule cells (GC), the parallel fibers (PF). PFs also inhibit PCs via interneurons. Information flows at high frequencies, triggering short-term plasticity (STP). STP rapidly shapes synaptic strength so that temporal coding of information controls PC activity. The goal is to understand how STP is organized at unitary boutons along the PF to provide specific temporal coding of information in the cerebellar cortex. Two-photon imaging of a fluorescent glutamate sensor expressed in GCs allowed STP monitoring during high frequency stimulation. Results demonstrate that STP is heterogeneous along the PF and is not set by the postsynaptic cell identity. Under high [Ca2+], boutons release a large population of synaptic vesicles to sustain glutamate release and standardize STP. Finally, modulation of the vesicle population heterogeneously affected STP without reducing its diversity.