|
||
|
||
| Fin des années 90, le dogme : Les variations de recyclage des récepteurs AMPA sont le substrat de la plasticité synaptique... | ||
| Une publication d'Enrica Maria Petrini dans NEURON , Juillet 2009... |
 |
Vidéo: trace du mouvement d’un récepteur AMPA attaché à une nano-particule (quantum dot) à la surface d’un neurone. Celui-ci exprime également deux marqueurs fluorescents (en vert un marqueur de la post-synapse, en rouge un marqueur de puits d’endocytose qui est juxtaposé à la densité synaptique). Le récepteur AMPA entre et sort de la synapse par diffusion latérale. Une image par 50 ms. Echelle 160 nm par pixel. |
Endocytic Trafficking and Recycling Maintain a Pool of Mobile Surface AMPA Receptors Required for Synaptic Potentiation. Enrica Maria Petrini, Jiuyi Lu, Laurent Cognet, Brahim Lounis, Michael D. Ehlers, Daniel Choquet Neuron 63, 92 - 105, July 16 , 2009 |
|
 |
|||
 |
INB Enrica Petrini Les récepteurs du glutamate de type AMPA, comme la plupart des récepteurs de neurotransmetteurs, ne sont pas stables dans la membrane plasmique, mais recyclent en permanence par les processus d’endocytose et d’exocytose. Le temps moyen de séjour d’un récepteur AMPA à la surface d’un neurone est ainsi de l’ordre de quelques dizaine de minutes, et nom pas de plusieurs heures comme on le pensait au cours des années 80. Ces phénomènes de recyclage rapide, mis en évidence pour la première fois à la fin des années 1990 par de nombreux laboratoires, sont régulés par l’activité synaptique. Réciproquement, les variations de recyclage des récepteurs AMPA conduisent à des modifications importante du nombre de récepteurs présent au niveau des synapses, et donc à l’efficacité de la transmission synaptique. Ces observations ont conduit à suggérer que les phénomènes de dépression et de potentiation synaptique à long terme d’origine post-synaptique sont principalement dus à des modifications du recyclage des récepteurs. Cette hypothèse a été à l’époque une rupture conceptuelle par rapport aux modèles mettant en avant les modifications post-traductionnelles des récepteurs comme source principal de la plasticité. Pour la première fois, il était proposé que la variation du nombre de récepteurs, et non pas de leurs propriétés biophysiques, pouvait être un substrat de la plasticité. Quelle à été la spécificité des années 2000 dans ce domaine ? Enrica Petrini C'est l’émergence du concept de diffusion latérale ! Ce modèle, basé uniquement sur le recyclage des récepteurs, présentait cependant de nombreuses lacunes. En particulier, on comprenait mal comment des vésicules intracellulaires contenant les récepteurs AMPA pouvaient être insérés, ou endocytées, directement au niveau de la densité synaptique. |
||
 |
Cette structure très organisée et dense en protéines est en effet peu à même de laisser le passage au trafic vésiculaire. C’est une des raison qui nous a poussé à l’époque à explorer la possibilité qu’il existe une voie alternative d’entrée et de sortie des récepteurs AMPA des synapses par diffusion latérale. Nous avons effectivement trouvé cette voie et démontré ces dernières années toute son importance. Dans le même temps, Michael Ehlers s’attachait à caractériser plus en détail les voies de recyclage et démontrait d’une part qu’aux synapses glutamatergiques excitatrices, il existe des zones postsynaptique d’endocytose spécialisée (EZ) qui sont adjacentes, mais éloignées d’une centaine de nanomètres, de la densité postsynaptiques (PSD). Ces EZ sont responsables de l’endocytose clathrin-dependente des récepteurs AMPA et sont maintenues à proximité de la PSD par un lien moléculaire complexe qui implique la dynamine 3. L’éloignement de ces zones d’endocytose spécialisées de la PSD implique forcément que les récepteurs AMPA doivent diffuser à la surface du neurone pour passer de la synapse au compartiment de recyclage par endocytose. |
||
Quelle est la théorie aujourd'hui ? Enrica Petrini Différents auteurs ont souvent opposé les phénomènes d’endo/exocytose aux processus de diffusion latérale dans l’interprétation des phénomènes de plasticité synaptique. Pour notre part, nous avons toujours subodoré que ces deux types de processus étaient en fait complémentaires. Le passage de Michael Ehlers dans notre laboratoire il y a trois ans a été l’occasion d’un remue-méninge posant les bases d’expériences permettant d’évaluer les relations entre recyclage et diffusion. Daniel Choquet , quel rôle à joué Enrica dans ces travaux ? Daniel Choquet Enrica Maria Petrini, scientifique italienne débutant son post-doc à l’époque dans mon groupe, se saisit alors de cette opportunité et commença à jongler en parallèle avec simultanément la mesure de diffusion des récepteurs par suivi de molécule individuelle et la mesure de recyclage des récepteurs en temps réel avec la GFP sensible au pH. Mettant à profit les outils moléculaires développés par M. Ehlers et avec l’aide de Laurent Cognet pour l’analyse des données, Enrica a fait une première observation princeps et complètement contre-intuitive : la suppression des zones d’endocytose du voisinage de la synapse conduit à une disparition quasi-totale des récepteurs mobiles ! Nos hypothèses postulaient le contraire. A force d’acharnement et de tours de forces expérimentaux, Enrica a pu comprendre et démontrer que les récepteurs mobiles proviennent en grande partie de récepteurs nouvellement exocytés. Or, ceux-ci proviennent majoritairement des compartiments de recyclage. La présence des EZ à proximité des synapses permet donc de remplir le compartiment de recyclage des récepteurs et par conséquence de maintenir une large population de récepteurs mobiles aux synapses. En outre, la potentiation synaptique est accompagnée d'une accumulation et de l'immobilisation des récepteurs AMPA aux synapses résultant à la fois de leur exocytose et de stabilisation sur la PSD. |
|||
Ainsi, nous démontrons dans ce travail que le recyclage des récepteurs est crucial pour le maintien d’une population mobile de récepteurs à la surface des neurones. Cette population mobile de récepteurs peut alors être recrutée aux synapses pour permettre des augmentations de l’efficacité de la transmission synaptique. Notre nouvelle théorie réunit deux processus initialement opposés et démontre que la régulation du nombre de récepteurs présents aux synapses est le fruit d’un équilibre complexe entre de multiples compartiments membranaires et intracellulaires. |
|||
| Contact / daniel.choquet(a)u-bordeaux2.fr; Enrica.Petrini(a)iit.it | |||
 |
|||
|
 |
|
| Com INB Yves Deris 17 juillet 2009 |
Image : modèle du trafic des récepteurs AMPA au niveau des épines synaptiques. Les récepteurs entrent et sortent de la densité synaptique par diffusion latérale dans la membrane plasmique. Ils sont internalisés au niveau des zones d’endocytose en périphérie de la densité synaptique et entrent alors dans le compartiment de recyclage présent au niveau de l’épine. Les récepteurs peuvent alors être à nouveau inséré dans la membrane par exocytose. Ainsi, le contrôle du nombre de récepteurs au niveau de la densité synaptique dépend d’un équilibre complexe entre les membranes synaptiques, extrasynaptiques et les compartiments intracellulaires de recyclage. |
|