Development and plasticity of Purkinje cell connections

Le cervelet est un petit cerveau dans le cerveau. Il contient plus de la moitie du nombre total de neurones du cerveau. Sa structure tres reguliere est bien connue, toutefois son role demeure mysterieux. Le developpement essentiellement postnatal du cervelet chez les rongeurs permet d’y etudier la formation activite-dependante du reseau de neurones. C’est aussi le siege ou s’operent diverses formes de plasticite synaptique, ce qui en fait un modele d’etude ideal pour la plasticite synaptique developpementale et adulte. Au cours de cette these, a l’aide d’enregistrements electophysiologiques en patch-clamp et en extracellulaire sur des tranches aigues de cervelet de souris et grâce aux techniques immunohistochimiques, j’ai etudie trois acteurs importants de la plasticite synaptique et du developpement des cellules de Purkinje, les neurones centraux du cortex cerebelleux. Nous avons demontre que l’activation du recepteur metabotropique glutamatergique de type 1 (mGlu1) declenche l’activation et l’ouverture de GluD2, un recepteur necessaire au developpement et a la plasticite des synapse des cellules de Purkinje (CPs). Nous avons egalement mis en evidence que les Pannexines 1, des canaux potentiellement implique dans la synchronisation neuronale recemment decouverts et encore mal caracterises, sont exprimees par les cellules de Purkinje Zebrine II –immunopositives, suivant les bandes parasagittales que delimitent les microdomaines du cervelet. Enfin, nous avons etudie la physiologie du cortex cerebelleux des souris neonatales, cherchant a caracteriser les differents acteurs essentiels a l’activite neuronale de ce cortex en developpement tres particulier et peu etudie. L’activation du recepteur GluD2 mediee par mGlu1 dans la synapse entre Fibre Parallele et cellule de Purkinje (synapse PF-PC). GluD2 est classifie parmi les recepteurs ionotropiques glutamatergique, pourtant aucun ligand n’est capable d’induire l’ouverture de son canal. Nous avons identifie pour la premiere fois un mecanisme physiologique d’ouverture du canal de GluD2 en demontrant que l’activation de mGlu1 declenche l’ouverture du canal de GluD2 pour une voie intracellulaire, aussi bien dans un systeme d’expression en culture que dans les tranches aigues de cervelet murin. Cela nous permettra d’etudier la contribution du courant medie a travers GluD2 dans la plasticite a long terme, avec des perspectives totalement nouvelles. L’expression de Pannexine 1 par les CPs se superpose aux stries Zebrine II- immunopositives du cervelet. Les CPs adultes constituent une population heterogenes, les differents sous-types etant organises sur le plan parasagittal. Nous avons montre que l’expression des proteines Pannexine 1 (Panx1) We have shown that Pannexin1 (Panx1) dessine un gradient rostrocaudal discontinu dans les lobules de tranches parasagittales. Sur les coupes coronales, leur distribution forme une serie de bandes parasagittales. Les canaux Panx1 medient la liberation d’ATP en reponse a divers stimuli et pourrais de cette facon contribuer a une activite neuronale orientee sur le plan parasagittal en reponse aux signaux des fibres paralleles. Caracterisation de l’activite GABAergique des CPs immatures dans les souris neonatales. Le cortex cerebelleux entre les jours postnataux P0 et P4 consistent principalement en une multicouche dense de CPs fortement interconnectees. A cet âge, les CPs sont remplies de GABA extrasynapstique qui est libere dans le milieu extracellulaire par un mecanisme qui n’est pas clairement identifie. Nos recherches preliminaires sur la premiere semaine de developpment postnatal, nous montrons que l’activation de recepteur au GABA de type A induit une reponse excitatrice chez les CPs. Avec notre preparation, cet effet est independant de la presence de corps cetoniques ou de lactate comme substrats energetiques dans le milieu extracellulaire. (...)