Rôle du calcium dans les vésicules synaptiques et implication dans la transmission synaptique

Synaptic vesicle luminal calcium and its role in synaptic strength

• Auteur / Autrice : Agathe Moret
• Direction : Jaime De juan-sanz
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du cerveau et de la moelle épinière
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Molecular Physiology of Synaptic Bioenergetics

Mots clés

Mots clés libres

Calcium

Vésicule synaptique

Glutamate

Calcium

Synapic vesicle

Glutamte

Résumé

Les vésicules synaptiques (SV) jouent un rôle essentiel dans le contrôle de la transmission synaptique. Les SV contiennent du calcium (Ca2+) en grande quantité et expriment des canaux ioniques et pompes afin de réguler ce calcium. Cependant, en raison du manque d'outils adaptés pour mesurer directement la dynamique du Ca2+ vésiculaire dans les synapses, la réelle participation de SV Ca2+ sur la physiologie synaptique reste controversée. Au cours de mon stage de master M2, j'ai développé de nouveaux outils optiques génétiquement encodés pour mesurer le Ca2+ dans des environnements acides. Grâce à cette technologie, nous pouvons maintenant générer pour la première fois un capteur Ca2+ intraluminal de vésicules synaptiques, ce qui permet pour la première fois d'aborder directement deux questions de longue date : 1) Les vésicules synaptiques peuvent-elles agir comme puits ou sources de Ca2+ ? et ainsi moduler l'exocytose du SV ? 2) Le SV Ca2+ est-il impliqué dans la modulation de l'incorporation du glutamate dans les vésicules et dans le contrôle de la force synaptique ?

Neuronal communication at synapses drives all cognitive activities, including movement, perception, learning, and memory. Synaptic vesicles (SV) play an essential role in controlling robustness of neurontransmission and much effort in the past decades has been spent in dissecting the molecular underpinnings controlling their function. SV contain large amounts of Ca2+ in their lumen and are well equipped with ion channels and pumps to potentially uptake or release Ca2+ on demand. However, due to the lack of suitable tools to directly measure vesicular Ca2+ dynamics in firing synapses, the real participation of SV Ca2+ on synaptic physiology remains controversial and under debate. During my M2 master internship I developed novel genetically-encoded optical tools to measure Ca2+ at high micromolar levels in acidic environments. Using this technology we can now generate for the first time a synaptic vesicle intraluminal Ca2+ sensor, which allows for the first time to directly approach two long-standing questions in the field: 1) Can synaptic vesicles act as sink or sources of Ca2+ during firing to modulate SV exocytosis? 2) Is SV Ca2+ involved in modulating glutamate incorporation in vesicles and controlling synaptic strength? This PhD work will increase our basic understanding of the fundamental neuronal mechanisms regulating neurotransmission, providing a framework for the future studies of SV Ca2+ and its role in synaptic physiology.