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Rôle de la probabilité de libération & de la forme du (...)

Soutenance le 23 novembre 2006 10h30, salle des thèses.

Résumé

Dans le néocortex, les latences des événements synaptiques présentent de faibles variations de l’ordre de la milliseconde. Ces fluctuations sont souvent considérées comme fonctionnellement négligeables. Le but de ce travail est d’étudier et de comprendre les mécanismes qui régulent les latences des événements synaptiques entre les neurones pyramidaux de la couche V du cortex sensori-moteur de rat.
Dans une 1ère partie, nous avons démontré que la latence des synapses formées par des paires de neurones pyramidaux est déterminée par la probabilité de libération du glutamate : les latences synaptiques sont ainsi anti-corrélées aux amplitudes de la réponse post-synaptique et elles sont modulées par les manipulations de la probabilité de libération. Ces modifications de la latence des événements synaptiques sont également observées lors de régulations de la probabilité de libération par les plasticités à court et long terme. La dépression (PPD) et la facilitation évoquée par doubles stimulations (PPF) sont respectivement associées à une augmentation et à une réduction des latences synaptiques. De plus, une forme de dépression à long terme (LTD) d’origine présynaptique prolonge la latence des événements synaptiques excitateurs. L’augmentation de la latence synaptique, associée à une réduction de l’amplitude synaptique, affecte la décharge du neurone post-synaptique, ce qui indique que ces variations de la latence, dépendantes de la probabilité de libération, sont importantes pour le réseau cortical. Nous proposons que les variations de la latence des événements synaptiques représentent un nouveau code des dynamiques synaptiques à court et long terme au niveau des réseaux corticaux.
Dans une 2nde partie, nous avons démontré que la forme du PA présynaptique, qui reflète l’état biophysique des canaux ioniques dépendants du voltage, contrôle également la latence des événements synaptiques. La forme du PA présynaptique (amplitude et durée) est l’objet de régulations au cours du développement et peut varier lors de certains régimes d’activité neuronale. Nous avons ainsi démontré que la réduction de l’amplitude du PA présynaptique par le blocage partiel des canaux Nav par la TTX (15-30 nM) induit une réduction de la latence synaptique d’environ 0.5 ms. En revanche, l’élargissement du PA présynaptique par les ions Cs+ en intracellulaire augmente la latence synaptique de 2-3 ms. Cet effet n’est présent que si le PA enregistré dans l’axone est élargi. En effet, le TEA (2 mM) induit une augmentation massive de la durée du PA enregistré dans le soma, mais pas dans l’axone, et il n’a pas d’effet sur la latence synaptique. Par contre, la 4-AP (2 mM) augmente spécifiquement la durée du PA enregistré dans l’axone et produit un allongement spectaculaire de la latence synaptique. Ceci démontre que l’état biophysique des canaux Nav et Kv présynaptiques, responsables de la forme du PA dans l’axone, contrôle la latence des événements synaptiques dans le néocortex.
Cette étude démontre que la latence synaptique est régulée par la probabilité de libération et la forme du PA présynaptique. Ces deux mécanismes distincts sont mis en jeu dans des contextes physiologiques différents, mais pourraient contrôler de manière significative le « timing » des réponses synaptiques du cortex.

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