Étude du contrôle des activités neuronales de réseaux par les astrocytes

Les astrocytes regulent l'activite neuronale a travers le controle de la liberation de neurotransmetteurs, la regulation de la concentration extracellulaire d'ions et de l'activation des recepteurs et canaux neuronaux. Les astrocytes detectent l'activite neuronale a travers l'activation des nombreux recepteurs, canaux et transporteurs qu'ils expriment, qui se traduit par une signalisation calcique intracellulaire complexe. La communication intercellulaire astrocytaire mediee par les jonctions communicantes permet le controle simultane de populations de neurones, favorisant la synchronisation. Si la modulation des fonctions synaptiques est connue, la maniere dont les astrocytes regulent les reseaux neuronaux est peu documentees. De plus, les mecanismes permettant l'augmentation de la concentration calcique menant a la liberation de molecules neuroactives sont toujours debattus. La liberation de gliotransmetteurs peut etre mediee par les canaux formes par les connexines (Cx) et les pannexines (Px). Il a ete montre que les Cxs modulent la transmission synaptique et la coordination neuronale; durant ma these, j'ai participe a une etude montrant que reciproquement, les niveaux de la proteine Cx30 et leur localisation perisynaptique sont controles par l'activite neuronale, et que l'activation des canaux Cx30 est declenchee par l'activite neuronale. D'autre part, notre connaissance des fonctions des Pxs dans le systeme nerveux central est encore vague. Dans le cadre d'une etude a laquelle j'ai participe, nous avons identifie Px1 comme etant un protagoniste majeur des troubles epileptiques. En utilisant des tissus cerebraux provenant de patients ayant subi une intervention chirurgicale, nous avons montre la participation de Px1 a l'induction et la maintenance des evenements ictaux en liberant de l'ATP, qui se lie ensuite aux recepteurs P2. Nous avons ensuite revele que les inhibiteurs de Px1 mefloquine et probenecide ont un effet protecteur contre les crises epileptiques. Les Px1 ont ete principalement etudiees independamment du type cellulaire dans lequel elles sont exprimees, nous avons donc examine l'expression and l'activation de Px1, ainsi que ses fonctions dans le controle de l'activite neuronale in situ. J'ai demontre que l'expression de Px1 est regulee au cours du developpement et que son activation est modulee par l'activite neuronale. De maniere surprenante, et en contraste avec l'effet global de l'activation des canaux Px1 dans tous les types cellulaires, l'activation specifique des canaux Px1 astrogliaux inhibent les reseaux neuronaux hippocampiques a travers un mecanisme peu conventionnel controlant l'activation des canaux HCN. La modulation de l'activite neuronale induite par la gliotransmission se produirait suite a une augmentation de la concentration intracellulaire de Ca2+, qui a ete pendant longtemps attribuee a l'activation des recepteurs IP3R2 du reticulum endoplasmique. Des etudes contradictoires concernant les effets de la deletion de IP3R2 sur l'activite calcique et les fonctions neuronales ont remis en question l'impact physiologique de l'activite calcique astrocytaire sur la physiologie cerebrale. En chelatant le Ca2+ astroglial, j'ai demontre que les activites de type sharp wave-ripples (SPW-R) - une synchronisation neuronale physiologique qui se produit dans l'hippocampe pendant le sommeil lent - depend du Ca2+ astrocytaire, confirmant sa pertinence physiologique. J"ai aussi mis en evidence l'expression de IP3R1 and IP3R2 dans les astrocytes, et sa regulation au cours du developpement. L'ablation de IP3R2 altere l'activite SPW-R, suggerant une regulation de l'activite neuronale de reseau par les IP3Rs. Enfin, afin d'examiner la contribution de IP3R1 et IP3R2 au cours du developpement et dans differents regimes d'activite, j'ai developpe des outils moleculaires pour supprimer l'expression de IP3R1 et IP3R2 specifiquement dans les astrocytes, ce qui permettra d'etudier les proprietes fonctionnelles des IP3Rs.