Remodelage des granules ARN en réponse à l’activité neuronale

Une des questions les plus fascinantes – et les plus ouvertes – en neuroscience est de comprendre comment les cellules neuronales contribuent a la formation, le maintien puis le rappel des souvenirs. Des travaux anterieurs ont montre que la formation de la memoire a long-terme (MLT) requiert la synthese de novo de proteines, impliquant non seulement la traduction d’ARNs nouvellement transcrits, mais aussi la traduction locale, induite par l’experience, d’ARNms latents transportes et stockes dans les synapses. En vue de leur transport et du controle de leur traduction, les ARNms sont empaquetes avec des proteines de liaison aux ARNs (RBP), qui sont majoritairement des represseurs de traduction, dans des granules ribonucleoproteiques (RNP). La maniere dont les granules RNP neuronaux sont remodeles en reponse a l’activite neuronale pour lever la repression traductionelle des ARNms est pour l’instant peu claire. En outre, l’impact fonctionnel d’un tel remodelage sur l’etablissement de la MLT reste a demontrer in vivo. L’objectif de mon doctorat etait 1) d’etudier les mecanismes in vivo qui sous-tendent le remodelage des granules RNP neuronaux ; 2) de tester l’hypothese que les granules RNP pourraient etre impliques dans les mecanismes de renforcement de la MLT en regulant l’expression genetique. Dans cette optique, j’ai utilise comme modele des granules RNP contenant la RBP conservee Imp chez la drosophile. Tout d’abord, j’ai etudie l’impact de l’activite neuronale sur les proprietes des granules RNP Imp, en traitant des explants de cerveau soit avec du KCl, soit avec le neuromodulateur Tyramine. Dans les deux cas, un desassemblage des granules RNP Imp - caracterise par une de-granulation a la fois de Imp et d’autres composants – est observe. Le desassemblage des granules RNP est reversible apres retrait de la tyramine, et n’a pas ete observe dans les neurones hyperpolarises. Il ne depend pas strictement du domaine de type prion qui se trouve a l’extremite carboxy-terminale de Imp, un domaine connu pour etre implique dans l’homeostasie des granules RNP. De plus, mes donnees suggerent que ce desassemblage soit lie a une augmentation de la traduction des ARNms associes, ce qui est coherent avec un modele dans lequel le remodelage des granules RNP induit par l’activite des neurones induit une de-repression de la traduction. Ensuite, j’ai recherche les mecanismes controlant le remodelage des granules RNP. Un candidat pour cette regulation etait CamkII, une kinase conservee activee par le calcium, et identifiee comme partenaire de Imp dans une analyse d’immunoprecipitation-spectrometrie de masse. Au cours de mon doctorat, j’ai pu valider l’interaction Imp-CamkII et montrer qu’elle n’est pas mediee par l’ARN, mais depend de l’activite de CamkII. De plus, j’ai montre qu’inhiber l’activite de CamkII empeche le desassemblage des granules RNP Imp observe lors de l’activation neuronale, suggerant que CamkII pourrait etre impliquee dans le remodelage des granules RNP Imp induit par l’activite neuronale. Ces resutats sont particulierement interessants dans le contexte de l’etablissement de la MLT, car CamkII est depuis longtemps reconnue comme y etant essentielle. Plus encore, nous avons recemment demontre chez la drosophile qu’inactiver la fonction de Imp dans une population de neurones du cerveau central impliquee dans l’apprentissage et la memoire – les neurones du Mushroom Body – altere radicalement la MLT. En conclusion, mes resultats sont coherents avec un modele ou le remodelage des granules RNP Imp en reponse a l’activation neuronale depend de CamkII, et pourrait contribuer a la formation de la MLT in vivo.