Mécanismes moléculaires de la stabilisation synaptique des récepteurs du glutamate de type kaïnate dans les cellules pyramidales de CA3

Molecular mechanisms for the synaptic stabilization of kainate receptors in CA3 pyramidal cells

• Auteur / Autrice : Sabine Fievre
• Direction : Christophe Mulle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 19/11/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Interdisciplinaire de Neurosciences (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Thoumine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Geoffrey T Swanson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Crepel, Stéphane Martin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Région CA3 de l'hippocampe

Cadhérines

Récepteurs à l'acide kaïnique

Récepteurs du glutamate

Mots clés libres

Spécification synaptique

Ségrégation subcellulaire

Récepteur kaïnate

CA3

N-cadhérine

Synapse specification

Subcellular segregation

Kainate receptors

CA3

N-Cadherin

Résumé

Les récepteurs ionotropiques du glutamate peuvent être compartimentés de manière très spécifique au niveau des différentes afférences synaptiques d’un neurone. Dans les neurones pyramidaux de CA3, les récepteurs de type kaïnate (rKA) post-synaptiques sont localisés à la synapse formée entre les fibres moussues et les cellules pyramidales de CA3 (synapse FM-CA3) mais ils sont totalement absents des autres afférences glutamatergiques sur ce même neurone. Nous avons cherché à comprendre les mécanismes moléculaires de cette compartimentation subcellulaire. En réalisant une cartographie fonctionnelle des récepteurs du glutamate par décageage focalisé de glutamate dans les cellules pyramidales de CA3, nous avons montré que les rKA présentent une localisation subcellulaire strictement confinée dans les excroissances épineuses, éléments post-synaptiques des synapses FM-CA3, et sont exclus des compartiments somato-dendritiques, contrairement aux récepteurs AMPA. Nous avons identifié une séquence du domaine C-terminal de GluK2a nécessaire pour la stabilisation des rKA. Cette séquence est responsable d’une interaction avec la protéine d’adhérence N-cadhérine. L’altération de la fonction de la N-cadhérine dans les cellules pyramidales de CA3 entraine une déstabilisation des rKA à la synapse FM-CA3. Ces travaux suggèrent que plusieurs mécanismes participent à la compartimentation des rKA à la synapse FMCA3 impliquant le recrutement et la stabilisation des rKA par les N-cadhérines.

Distinct subtypes of ionotropic glutamate receptors can be segregate to specific synaptic inputs in a given neuron. In CA3 pyramidal cells (PCs), kainate receptors (KARs) are present at mossy fiber (mf) synapses and absent from other glutamatergic inputs. The mechanisms for such a constrained subcellular segregation is not known. We have investigated the molecular determinants responsible for the subcellular segregation of KARs at mf-CA3 synapses. Using functional mapping of glutamate receptors by focal glutamate uncaging we show that KARs display a strictly confined expression on thorny excrescences, the postsynaptic elements of mf-CA3 synapses, being excluded from extrasynaptic somatodendritic compartments, at variance with AMPA receptors. We have identified a sequence in the GluK2a C-terminal domain necessary for restricted expression of KARs which is responsible for GluK2a interaction with N-Cadherin. Targeted deletion of N-Cadherin or overexpression of a dominant negative N-Cadherin in CA3 PCs greatly induce a destabilization of KARs at the mf-CA3 synapses. Our findings suggest that multiple mechanisms combine to control the compartmentalization of KARs at mf-CA3 synapses, including a stringent control of the amount of GluK2 subunit in CA3 PCs, a limited number of slots for KARs, and the recruitment/stabilization of KARs by N-Cadherins.