Rôle du trafic des récepteurs NMDA au cours de la maturation et plasticité synaptique

Abstract

La synapse glutamatergique assure la majeure partie de la transmission excitatrice du cerveau et des changements de sa force constituent un corrélat cellulaire des processus d’apprentissage et de mémoire. Ces processus adaptatifs nécessitent souvent l’activation des récepteurs ionotropiques au glutamate de type NMDA (NMDAR) et l’influx calcique dans le compartiment postsynaptique qui suit leur ouverture. Jusqu’alors, l’activation des voix de signalisations sous-jacentes était considérée comme le seul mécanisme essentiel à la plasticité synaptique. Il est apparu récemment que les NMDAR diffusent à la surface des neurones, assurant un remodelage dynamique de leur distribution. La possibilité que la dynamique de surface des NMDAR joue un rôle déterminant dans les propriétés plastiques des synapses a donc émergé. Au cours de ma thèse, je me suis intéressé à cette problématique à l’aide d’approches d’imagerie dynamique à haute-résolution (ex. suivi de nanoparticules uniques, FRAP) et d’outils moléculaires de haute spécificité (ex. ligand biomimétique, x-link de récepteurs via les anticorps). J’ai dans un premier temps étudié la dynamique de surface des NMDAR endogènes au cours de la plasticité synaptique au sein de réseaux neuronaux hippocampiques in vitro. Mes résultats révèlent que l’induction de la potentialisation à long terme (LTP) des synapses glutamatergiques s’accompagne d’une redistribution latérale des NMDAR de surface dans la région postsynaptique. De façon remarquable, la réduction de la diffusion de surface des NMDAR via des anticorps commerciaux, mais aussi des anticorps purifiés de patients atteints d’encéphalite auto-immune, ciblant des épitopes extracellulaires des NMDAR, bloque la LTP. Dans un second temps, je me suis intéressé à la régulation de cette dynamique des NMDAR. En collaboration avec le groupe de Stéphane Oliet (CRI, INSERM), nous avons découvert qu’une redistribution rapide de surface des NMDAR s’opère différemment sous l’effet des co-agonistes du récepteur, la glycine et la D-sérine, et cela de façon dépendante des sous-unités GluN2A/GluN2B des NMDAR. De plus, j’ai démontré que l’interaction directe entre les NMDAR et les récepteurs dopaminergiques D1 membranaires contrôle la distribution des deux types de récepteurs aux abords de la synapse et module la plasticité synaptique. L’ensemble de ces données indique que la dynamique de surface des NMDAR est régulée par la présence d’un neuromodulateur, la dopamine, et de co-agonistes, contrôlant de façon dynamique la fenêtre plastique des synapses.