Étude de la transmission GABAergique et des propriétés des canaux PKD2L1 dans les neurones au contact du liquide cérébro-spinal chez la souris

Study of the GABAergic transmission and PKD2L1 channel properties in mouse cerebrospinal fluid-contacting neurons

• Auteur / Autrice : Priscille Riondel
• Direction : Nicolas Wanaverbecq, Riad Seddik
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Neurosciences
• Date : Soutenance le 29/06/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Neurosciences de la Timone
• Jury : Président / Présidente : Pascal Legendre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sandrine Bertrand, Christophe Porcher
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvain Hugel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Souris de laboratoire

Liquide cérébro-spinal

Récepteurs GABA

Neurosciences

Mots clés libres

Neurones qui contactent le liquide cérébrospinal

Gaba

Nkcc1

Kcc2

Pkd2l1

Moelle épinière

Cerebrospinal fluid contacting neurons

Gaba

Nkcc1

Kcc2

Pkd2l1

Spinal cord

Résumé

Les neurones de contact du liquide cérébrospinal (Nc-LCS) forment une population neuronale localisée autour du canal central bulbo-spinal. Les Nc-LCS ont un petit corps cellulaire et une courte dendrite dont l’extrémité est en contact direct avec le LCS. Ces neurones sont connus depuis des décennies mais leur rôle physiologique chez le mammifère demeure peu étudié. Mon travail de doctorat a pour objectif d’identifier les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans l’excitabilité des Nc-LCS. Ces neurones sont intégrés dans un réseau neuronal et reçoivent notamment des entrées synaptiques GABAergiques, qui mettent en jeu les récepteurs ionotropiques GABAA et métabotropiques GABAB. Ils expriment également des marqueurs d’immaturité neuronale chez l’adulte mais les conséquences fonctionnelles de cette immaturité n’ont pas été décrites. Les résultats de cette thèse montrent pour la première fois que l’activation des récepteurs GABAA provoque une dépolarisation dans les Nc-LCS de souris adulte, indiquant que la transmission GABAergique reste immature dans ces neurones. La dépolarisation induite par le GABA est capable de déclencher des potentiels d’action et d’induire une élévation du calcium intracellulaire, un signal cellulaire qui pourrait permettre la maturation des Nc-LCS et leur intégration dans le réseau neuronal. Par ailleurs, les Nc-LCS expriment sélectivement le canal ionique PKD2L1 (Polycystic Kidney Disease 2-like 1) qui joue un rôle central dans leur physiologie. À l’échelle du canal unitaire, PKD2L1 agit comme un générateur de potentiels d’action et régule leur niveau d’excitabilité. Mon équipe de recherche a précédemment montré que dans les Nc-LCS bulbaires murins, PKD2L1 est inhibé par une acidification extracellulaire tandis qu’il est activé par une alcalinisation. Les résultats de cette thèse montrent que les Nc-LCS de la moelle épinière cervicale, thoracique et lombaire conservent les mêmes propriétés chémosensibles

Cerebrospinal fluid contacting neurons (CSF-cNs) constitute a neuronal population located around the central canal of the spinal cord and brainstem. CSF-cNs are characterized by a small cell body and a dendritic extension that ends with a large protrusion in direct contact with the cerebrospinal fluid. Despite being known for decades, the physiological role of CSF-cNs in mammals remain poorly understood. My doctoral research seeks to identify cellular and molecular mechanisms involved in the modulation of CSF-cNs excitability. CSF-cNs are integrated into a functional neuronal network and thus receive synaptic GABAergic inputs involving inotropic GABAA receptors as well as metabotropic GABAB receptors. Additionally, CSF-cNs express immature markers into adulthood but the functional relevance of such immaturity was not addressed. The results of my PhD demonstrate for the first time that activation of GABAA receptors mediates depolarizations in CSF-cNs of adult mice, hence indicating that CSF-cNs have an immature GABAergic transmission. GABA-mediated depolarizations trigger action potentials and induce elevations of intracellular calcium concentration, which may promote the maturation of CSF-cNs and their integration in the neural circuit. Moreover, CSF-cNs selectively express the ion channel PKD2L1 (Polycystic Kidney Disease 2-like 1), which plays a central role in their physiology. PKD2L1 acts, at the unitary channel level, as a generator of action potentials in CSF-cNs and therefore has a major role in the regulation of their excitability. My research team has previously shown that PKD2L1 activity is inhibited by extracellular acidification and stimulated by alkalinization in CSF-cNs of mouse brainstem. My PhD work reveals that CSF-cNs localized in the cervical, thoracic and lumbar part of the spinal cord have similar chemosensitive properties