Codage synaptique de l’information dans le cortex cérébelleux

Frédéric Doussau, Bernard Poulain & Philippe Isope

Présentation

Frédéric Doussau (CRHC)

L’essentiel de la communication entre les neurones se fait au niveau de connexions spécialisées appelé synapses. Dans les réseaux de neurones, la force de la transmission synaptique est modulée en permanence par les activités antérieures et par la fréquence à laquelle sont émis les potentiels d’action. Or, dans le cortex cérébelleux, les informations sensorimotrices sont véhiculées sous la forme de trains de potentiels d’action émis à des fréquences extrêmement élevées. La transmission et le codage de ces informations met probablement en jeu des mécanismes synaptiques spécifiquement adaptés aux hautes fréquences. Le but de notre projet de recherche est de décrypter ces mécanismes et de comprendre comment il se diversifient en fonction de la nature des modalités sensorielles qui sont traitées.

Nous nous intéressons plus particulièrement aux questions suivantes :
• Mécanismes présynaptiques du codage de l’information sensorimotrice par les synapses du cortex cérébelleux
• Organisation spatiale et fonctionnelle des connexions synaptiques dans le cortex cérébelleux

Notre travail de recherche repose sur une longue expertise sur les mécanismes cellulaires et moléculaires de la transmission synaptique (trafic des vésicules synaptiques, libération des neurotransmetteurs, plasticité synaptique). Expérimentalement, nous combinons des approches électrophysiologiques à des techniques d’optogénétique et d’imagerie synaptique. A cela est associée une approche histologique pour comprendre l’organisation subcellulaire de plusieurs types synaptiques du cortex cérébelleux. Ces expériences sont notamment menées sur des souris transgéniques dans lesquelles le fonctionnement de la transmission synaptique est perturbé.

Techniques:

• Electrophysiologie in vitro (patch-clamp)
• Imagerie bi-photonique
• Optogénétique
• Transfection in vivo

• Immunohistochimie
• Microscopie confocale
• Microscopie par expansion

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Philippe Isope (DR1, HDR)

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Bernard Poulain (DRCE, HDR)

Membres
Alice Basile (doctorante)

Les fibres moussues véhiculent différentes informations sensorielles et motrices vers le cortex cérébelleux sous la forme de bouffées de potentiels d’action émises à très hautes fréquence. Les terminaisons présynaptiques des fibres moussues sont capables de soutenir la libération de glutamate à ces fréquences extrêmes ce qui implique une organisation particulière de la machinerie présynaptique de la neurotransmission. Lors de ma thèse, je cherche à caractériser les relations structure-fonction de ces terminaisons présynaptiques en me focalisant sur le rôle du réseau d’actine et de ses modulateurs telles que les GTPases monomériques de la famille Rho. Pour cela, je combine des techniques de transfections ciblées des fibres moussue avec une approche histologique (immunohistochimie, microscopie par expansion, microscopie confocale) ou électrophysiologique.

Collaborations
  • David Digregorio (Institut Pasteur, Paris)
  • Stéphane Gasman (INCI, Strasbourg)
  • Jean Livet (Institut de la Vision, Paris)
Publications choisies

Short-term plasticity at cerebellar granule cell to molecular layer interneuron synapses expands information processing.
Dorgans K, Demais V, Bailly Y, Poulain B, Isope P, Doussau F. eLife, 2019 May 13;8. pii: e41586. PMID: 31081751

Frequency-dependent mobilization of heterogeneous pools of synaptic vesicles shapes presynaptic plasticity.
Doussau F, Schmidt H, Dorgans K, Valera AM, Poulain B, Isope P. eLife, 2017 Oct 9;6. pii: e28935. PMID: 28990927

Financements
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