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PLASTICITE DE L’EXCITABILITE NEURONALE ET EPILEPSIE

L’équipe développe 3 axes de recherche principaux : 1) la plasticité de l’excitabilité neuronale, 2) les déterminants de la synchronisation des neurones et 3) la fonction axonale.

La plasticité fonctionnelle dans le cerveau n’est pas uniquement d’origine synaptique et les canaux ioniques voltage-dépendants sont également régulés par l’activité neuronale. Une grande part de notre activité est dédiée à la compréhension des interactions existant entre les plasticités synaptiques et intrinsèques. Nous avons établi que les règles de plasticité décrites pour la transmission synaptique (BCM, STDP) sont également valides pour la plasticité de l’intégration synaptique (plasticité du couplage E-S) dans les neurones pyramidaux CA1 ( Daoudal et al., PNAS 2002  ; Campanac & Debanne, J Physiol 2008 ). Nous montrons que l’activité des canaux IH est réduite dans les dendrites à la suite de l’induction de la potentialisation de l’intégration synaptique ( Campanac et al., J Neurosci 2008 ).

Nous étudions les facteurs qui déterminent la synchronisation neuronale au niveau de 2 points stratégiques du neurone : la synapse et le segment initial de l’axone qui génère le potentiel d’action (PA). Nous avons montré récemment que le délai synaptique n’est pas fixe mais qu’il dépend étroitement de la probabilité de libération, susceptible de varier dans plusieurs formes de plasticité synaptique à court et long terme ( Boudkkazi et al., Neuron 2007 ). Nous avons également identifié l’importance des trajectoires de potentiel précédant le PA dans la précision temporelle de la décharge neuronale ( Sourdet et al. J Neurosci. 2003  ; Cudmore et al., en révision). Nous explorons également le rôle de l’activité synaptique inhibitrice dans la précision de la décharge neuronale (Caillard, en préparation).
Enfin, nos travaux en cours concernent aussi le rôle des canaux ioniques de l’axone dans la transmission de l’information neuronale ( Kopysova & Debanne, J. Neurosci 1998  ; Debanne, Nat Rev Neurosci 2004 ). Pour répondre à ces questions, nous avons développé récemment dans l’équipe les enregistrements électrophysiologiques de l’axone.

Equipe :
Actuellement l’équipe est composée de 5 chercheurs statutaires (neurophysiologistes et biologistes cellulaires), 1 ingénieur programmateur, 1 technicienne, 1 post-doctorant et 3 étudiants en thèse de doctorat

Outils :
Outre les différents équipements de Biologie Cellulaire et Moléculaire que nous partageons avec les autres équipes du laboratoire comme la station de transfert de gènes récemment implantée dans l’Unité, nous disposons de 5 postes d’électrophysiologie patch-clamp nous permettant de réaliser des enregistrements multiples (soma-soma, soma-dendrite ou soma-axone) sur tranches de cerveau ou cultures organotypiques. Certains de ces postes présentent des spécificités propres permettant de simuler à l’aide d’un amplificateur de courant imposé dynamique la présence de canaux ioniques voltage-dépendants dans un neurone biologique, de construire un réseau neuronal hybride, d’imager les mesures de calcium intracellulaires dans les neurones, ou de mesurer les variations de potentiel ou de calcium en microscopie confocale.

Programmes Informatiques :
Detectivent est un programme développé par Norbert Ankri. Celui-ci permet la detection et l’analyse d’évenements synaptiques.

Financements :
Notre équipe est soutenue par les organismes et fondations privées suivantes :


Principales Publications :

Pre & postsynaptic tuning of action potential timing by spontaneous GABAergic activity.
Caillard O.
PLoS One. 2011 ; 6(7):e22322

The role of hyperpolarization-activated cationic current in spike-time precision and intrinsic resonance in cortical neurons in vitro.
Gastrein P, Campanac E, Gasselin C, Cudmore RH, Bialowas A, Carlier E, Fronzaroli-Molinieres L, Ankri N, Debanne D.
J Physiol. 2011 : 589,3753-73.

Axon physiology.
Debanne D, Campanac E, Bialowas A, Carlier E, Alcaraz G.
Physiol Rev. 2011 : 91, 555-602.

Presynaptic action potential waveform determines cortical synaptic latency.
Boudkkazi S, Fronzaroli-Molinieres L, Debanne D.
J Physiol. 2011 : 589, 1117-31.

Spike-time precision and network synchrony are controlled by the homeostatic regulation of the D-type potassium current.
Cudmore RH, Fronzaroli-Molinieres L, Giraud P, Debanne D.
J. Neurosci. 2010 : 30, 2885-95

Paired-recordings from synaptically coupled cortical and hippocampal neurons in acute and cultured brain slices
Debanne D, Boudkkazi S., Campanac E., Cudmore R.H., Giraud P., Fronzaroli-Molinieres L., Carlier E. and Caillard O.
Nature Protocols. 2008 : 3, 1559-68

Downregulation of dendritic Ih in CA1 pyramidal neurons after LTP
Campanac E., Daoudal G., Ankri N. and Debanne D.
Journal of Neuroscience. 2008 : 23, 8635-43

Spike timing-dependent plasticity : a learning rule for dendritic integration in rat CA1 pyramidal neurons
Campanac E. and Debanne D.
Journal of Physiology (London). 2008 : 586, 779-793

Release-dependent variations in synaptic latency : a putative code for short- and long-term synaptic dynamics
Boudkkazi S., Carlier E., Ankri N., Caillard O., Giraud P., Fronzaroli-Molinieres L. and Debanne D.
Neuron. 2007 : 56 ,1048-60

Metabotropic glutamate receptor subtype 1 regulate sodium currents in rat neocortical pyramidal neurons
Carlier E., Sourdet V., Boudkkazi S., Déglise P., Ankri N., Fronzaroli-Molinieres L. and Debanne D.
Journal of Physiology (London). 2006 : 577, 141-154

Information processing in the axon
Debanne, D.
Nature Review Neuroscience. 2004 : 5, 304 - 16

Long-term enhancement of neuronal excitability and temporal fidelity mediated by metabotropic glutamate receptor subtype 5
Sourdet, V., Russier, M., Daoudal, G., Ankri, N. and Debanne, D.
Journal of Neuroscience. 2003 : 23, 10238 - 48

Bidirectional plasticity of excitatory postsynaptic potential (EPSP)-spike coupling in CA1 hippocampal pyramidal neurons
Daoudal, G., Hanada, Y., and Debanne, D.
Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 2002 : 99, 14512 - 17

GABA and glycine co-release optimizes functional inhibition in rat brainstem motoneurons in vitro
Russier, M., Kopysova, I. L., Ankri, N., Ferrand, N., and Debanne, D.
Journal of Physiology (London). 2002 : 541, 123 - 37

Critical role of axonal A-type K+ channels and axonal geometry in the gating of action potential propagation along CA3 pyramidal cell axons : a simulation study
Kopysova, I. L. and Debanne, D.
Journal of Neuroscience. 1998 : 18, 7436 - 51

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