Dissertations / Theses on the topic 'Synapses inhibitrices'

Le developpement des synapses formees par les interneurones inhibiteurs de la couche moleculaire du cervelet a ete etudie fonctionnellement. Des tranches de cervelet de rats ages de 10 a 40 jours post-natals ont ete employees. Les enregistrements ont ete effectues avec la technique du path-clamp. Le developpement de la synapse entre interneurone et cellule de purkinje a ete caracterise en enregistrant des paires de neurones synaptiquement connectees. Une decroissance d'un facteur 10 du poids moyen de la connexion synaptique, entre la seconde et la quatrieme semaine post-natale, a ete trouve. L'analyse des donnees nous a permis de montrer que des facteurs pre- et post-synaptiques sont impliques dans ce changement. Deux nouveaux types d'actions des interneurones sur eux-memes ont ete mis en evidence et caracterise. Le premier type est une auto-inhibition de l'interneurone via une synapse qu'il forme avec lui-meme, aussi appelee une autapse. Le second type d'action resulte de l'activation de recepteurs au gaba sur l'axone, par le gaba libere par l'axone, d'ou leur nom d'autorecepteurs.

Le thalamus, via les neurones glutamatergiques thalamocorticaux (TC), est le dernier relai dans le cheminement des informations de la périphérie vers le cortex. Le réseau intrathalamique repose sur les interactions entre ces neurones TC et des neurones GABAergiques regroupés dans le Noyau Réticulé Thalamique (NRT). Ces deux types de neurones contribuent au traitement des informations issues de la périphérie et à la genèse des activités oscillantes pendant le sommeil. Pendant les phases de sommeil à ondes lentes les neurones TC et NRT émettent de manière périodique et synchrone des bouffées de potentiels d'action à haute fréquence associées à de forts influx de calcium dus à l'activation des canaux calciques de type T. Au cours de ma thèse, j'ai cherché à déterminer si ces activités étaient susceptibles de modifier la force synaptique. En utilisant un protocole d'induction mimant l'excitabilité des neurones thalamiques durant le sommeil à ondes lentes, j'ai mis en évidence une dépression à long terme (LTD) de la synapse GABAergique entre les neurones NRT et TC. J'ai montré que cette LTD était d'origine post-synaptique et nécessitait en synergie 1) l'activation des récepteurs GABAA présents à la synapse, 2) une forte entrée de calcium dans les neurones TC spécifiquement par les canaux calciques de type T, 3) l'activation des récepteurs métabotropiques du glutamate. L'exigence d'une entrée massive de calcium par les canaux calciques de type T suggère que seules les activités thalamocorticales associées au sommeil à ondes lentes sont susceptibles de déclencher cette LTD<br>Thalamocortical (TC) glutamatergic neurons from the thalamus are the last relay in the flow of information from the periphery to the cortex. Intrathalamic network is based on the interactions between these TC neurons and the GABAergic neurons located in the Thalamic Reticularis Nucleus (TRN). These two types of neurons contribute to the processing of information arising from the periphery and to the generation of oscillatory activities during sleep. During slow-waves-sleep, NRT and TC neurons discharge rhythmically and synchronously high frequency bursts of action potentials associated with calcium influx occurring through T-type calcium channels. During my thesis, I sought to determine whether these activities were capable of changing synaptic strength. Using an induction protocol mimicking the excitability of thalamic neurons during slow-wave sleep, I highlighted a long-term depression (LTD) of the synapse between NRT GABAergic neurons and TC neurons. I showed that LTD induction had a postsynaptic origin and required synergistically 1) the synaptic activation of GABAA receptors, 2) a high calcium entry in TC neurons specifically through T-type calcium channels 3) the activation of metabotropic glutamate receptors. The requirement of calcium influx through the T-type calcium channels suggests that only thalamocortical activities associated with slow wave sleep may trigger this LTD

La microscopie optique stochastique de reconstruction (STORM) contourne la limite de diffraction en enregistrant des signaux monomoléculaires spatialement et temporellement séparés, atteignant une résolution de ~10-40 nm. Dans mon étude, j'ai développé une stratégie d'imagerie et d'analyse de données dSTORM bicolore afin d'étudier l'ultrastructure des synapses inhibitrices mixtes. Mes résultats ont montré que les GlyRs, les GABAARs, la géphyrine et RIM1/2 présentent une organisation intra-synaptique hétérogène et forment des domaines sous-synaptiques (SSDs). Les GlyR et les GABAAR ne sont pas complètement mélangés, mais peuvent occuper des espaces différents à la densité post-synaptique (PSD). De plus, les SSD de géphyrine postsynaptique sont alignées avec les SSD de RIM1/2 pré-synaptiques, formant des nanocolonnes trans-synaptiques. Au cours d'une activité neuronale élevée par traitement 4-AP, la corrélation spatiale entre les GlyRs, les GABAARs et la géphyrine a augmentée au PSD. De plus, la corrélation spatiale des GlyRs et RIM1/2 a également augmenté, tandis que celle des GABAARs et RIM1/2 n'a pas changé. Le nombre de SSD par synapse pour ces protéines synaptiques n'est pas modifié par 4-AP. Cette étude fourni un nouvel angle de compréhension des mécanismes sous-jacents à la co-transmission GABAergique/glycinergique<br>Stochastic optical reconstruction microscopy (STORM) bypasses the diffraction limit by recording spatially and temporally separated single molecule signals, achieving a resolution of ~10-40 nm. In my study, I have developed a two-color dSTORM imaging and data analysis strategy, in order to investigate the ultrastructure of mixed inhibitory synapses. My results show that GlyRs, GABAARs, gephyrin and RIM1/2 exhibit a heterogeneous intra-synaptic organization and form sub-synaptic domains (SSDs). GlyRs and GABAARs were not fully intermingled, but sometimes occupied different spaces at the post-synaptic density (PSD). In addition, post-synaptic gephyrin SSDs were aligned with pre-synaptic RIM1/2 SSDs, forming trans-synaptic nanocolumns. During elevated neuronal activity by 4-AP treatment, the spatial correlation between GlyRs, GABAARs and gephyrin was increased at the PSD. Moreover, the spatial correlation of GlyRs and RIM1/2 was also increased, while that of GABAARs and RIM1/2 did not change. The number of SSDs per synapse for these synaptic proteins was not changed by 4-AP. My study thus provides a new angle for understanding the mechanisms underlying GABAergic/glycinergic co-transmission

Dans les synapses inhibitrices, les récepteurs de la glycine (RGly) s’accumulent en microdomaines dont la formation est régulée par la gephyrine. Les mécanismes régulant la taille des co-agrégats synaptiques gephyrine-RGly ne sont pas totalement connus. Au cours de ma thèse, j’ai réalisé et caractérisé une lignée de souris « knock-in » qui exprime à un niveau endogène une gephyrine fluorescente immuno-isolable. J’ai également identifié par une expérience comparative de « pull-down » combinée à la spectrométrie de masse un nouveau partenaire de la gephyrine dans les complexes postsynaptiques inhibiteurs. La microscopie électronique a révélé que Hsc70 colocalise avec la gephyrine au voisinage de la densité postsynaptique inhibitrice. L’inhibition de Hsc70 induit une accumulation de la gephyrine aux synapses et une réduction de la mobilité latérale de RGly complexés à la gephyrine. Hsc70 participerait au contrôle de l’accumulation de la gephyrine sous-membranaire.

Ma thèse est consacrée à l’étude des réseaux neuronaux spinaux impliqués dans la motricité chez l’Homme est comprend deux chapitres. Des travaux récents effectués sur la moelle épinière du rat ont mis en évidence qu’au cours du développement chez les mammifères, les synapses GABAergiques et glycinergiques sont tout d’abord excitatrices avant de devenir inhibitrices et qu’une section de la moelle épinière ne permet pas cette transformation. Cette transition développementale semble due à l’action d’un transporteur transmembranaire (KCC2) au cours de développement qui diminue après section de la moelle épinière. La diminution de l’expression du KCC2 dépolarise l’action du GABA et de la glycine, ce qui conduit donc à une réduction de l'efficacité de synapse inhibitrice. Le but de ce projet est d’explorer si chez l’Homme une section traumatique de la moelle épinière qui prive les neurones inhibiteurs de leur contrôle suprasegmentaire a pour conséquence de modifier leur comportement synaptique, voire de les ramener à un fonctionnement « immature », c’est-à-dire de transformer des synapses inhibitrices en synapses facilitatrices. Pour tester cette hypothèse, nous avons étudié l’effet sur des synapses inhibitrices de la moelle épinière d’une prise per os de furosémide, un antagoniste de KCC2, et comparé ses effets chez des sujets sains et chez des patients porteurs d’une section de la moelle épinière. L’étude sur les sujets sains suggère que le furosémide (40 mg) a pour effet une réduction du fonctionnement des synapses inhibitrices. Cet effet du furosémide sur les synapses inhibitrices semble être réduit chez des patients. Les résultats obtenus chez les sujets sains indiquent que furosémide administré per os à des dose largement utilisé en clinique humain modifie sélectivement le fonctionnement des synapses inhibitrices et permet donc de disposer d’un mesure non-invasive de fonctionnement intrinsèque de la synapse inhibitrice. Les résultats préliminaires obtenus chez les patients porteurs d’une section de la moelle épinière suggèrent une réduction de l’efficacité de synapses inhibitrices qui probablement contribue à la spasticité. La stimulation électrique transcrânienne de courant continu encore appelée « transcranial direct current stimulation (tDCS) » par les anglo-saxons, a connu un essor considérable et constitue aujourd’hui une technique de référence pour moduler l’excitabilité du cortex chez l’Homme. En 2009, Roche et al. ont montré dans notre laboratoire, que la tDCS anodale appliquée sur l’hémisphère contralateral pouvait également modifier l’excitabilité des réseaux neuronaux spinaux (i.e. l’inhibition réciproque au niveau du poignet) enregistrée sur le côté dominant chez les sujets sains. L’existence de projection corticale ipsilatérale sur les réseaux neuronaux spinaux de la moelle épinière et leurs éventuelles modifications après lésion cortico-sous-corticale reste très controversée. Dans ce projet, nous avons testé les effets de la tDCS ipsi- et contralarérale du cortex non-lésé sur l’inhibition réciproque chez des patients AVC. La tDCS ipsilatérale n’induit pas de modifications de l’inhibition réciproque chez les sujets sains. Des résultats similaires enregistrés sur le membre supérieur lésé ont été observés chez des patients AVC, mais ces résultats mériteraient d’être confortés avec un plus grand nombre de sujets. La tDCS contralatérale chez les sujets sains n’induit pas de modifications de l’inhibition réciproque enregistrées sur le membre supérieur non-dominant. Ce résultat est différent de celui observé sur le membre supérieur dominant par Roche et al. (2009). Ce contrôle asymétrique sur l'inhibition réciproque est argument en faveur de l'hypothèse que l'inhibition inter-hémisphérique (IHI) entre les deux cortex moteurs est asymétrique. L’IHI à partir de l'hémisphère «dominant» est probablement plus importante<br>My thesis is devoted to the study of the spinal circuitry involved in motor functions using non-invasive electrophysiological methods in humans. It comprises two research projects.Studies in animals have shown that during neural development, GABAergic and glycinergic neurons are first excitatory, and then become inhibitory during maturation. This developmental transition is mainly due to the activation of co-transporter KCC2 at the mature state. A down-regulation of KCC2 was reported after spinal cord transection in the rat that leads to the depolarising (excitatory) action of GABA and glycine and thus results in a reduction of inhibitory synaptic efficiency. The aim of this project was to explore if spinal cord injury (SCI) in human reverses the pattern of GABAergic and glycinergic neurons back towards the immature state (primarily excitatory). To test this hypothesis, we studied the effects of furosemide (a KCC2 antagonist) on spinal inhibitory synaptic function, and compared the results obtained in healthy subjects and SCI patients. Results in healthy subjects suggest that furosemide (40 mg, orally-administrated) induces a reduction of inhibitory synapse functions. This effect of furosemide on inhibitory synapses seems to be reduced in SCI patients. Our results suggest that furosemide has the potential to test functions of inhibitory synapses in humans. The difference of furosemide effects on spinal inhibitory synapse excitability in healthy subjects and SCI patients favours the hypothesis of a decrease in inhibitory neuronal activity induced by down-regulation of KCC2 after SCI in humans that likely contributes to spasticity. Transcranial direct current stimulation (tDCS) has emerged as a method for exploring cortex excitability in humans. Roche et al. (2009) have shown in our laboratory that using anodal tDCS over contralateral motor cortex can also induce changes in spinal network excitability (i.e. reciprocal inhibition between forearm muscles) in the dominant limb in healthy subjects. It is unknown whether motor activity from the unaffected cerebral hemisphere could be employed after semi-brain damage in patients with hemiplegia. Moreover, little is known about the non-affected limb if it always functions like 'normal' after unilateral stroke. In this project, the ipsi- and contralateral corticospinal controls on reciprocal inhibition between forearm muscles were explored using anodal tDCS applied over the unaffected motor cortex of stroke patients and then compared to the results obtained in healthy subjects. Ipsilateral tDCS induces no change in reciprocal inhibition in healthy subjects. Similar results recorded on the affected upper limb are observed in stoke patients. However a larger number of patients is required to confirm the results. Contralateral anodal tDCS in healthy subjects shows no changes of reciprocal inhibition recorded in the non-dominant upper limb. This result is different from that observed in the dominant upper limb by Roche et al. (2009). This asymmetrical control on reciprocal inhibition would favour the hypothesis that the inter-hemispheric inhibition (IHI) between both motor cortices is asymmetric, with prominent IHI projections originating in the “dominant” left hemisphere. Contralateral anodal tDCS of the unaffected motor cortex induces a strong decrease in reciprocal inhibition in non-affected upper limb in stoke patients.This is different from that observed in both dominant and non-dominant upper limb in healthy subjects suggesting that the pathophysiological changes after unilateral stroke would probably not occur only on the hemiparesis side, but may also the non-affected side. A larger number of patients is still required to confirm the results

Nous avons etudie par des approches morphologiques en immunocytochimie ultrastructurale et confocale: i) l'agencement de terminaisons inhibitrices, excitatrices et peptidergiques a la surface d'un neurone central identifie, la cellule de mauthner; ii) l'organisation structurale des sites de liberation presynaptiques gabaergique et glycinergique, et iii) la distribution des recepteurs ionotropiques de l'acide gamma amino-butyrique et du glutamate. Dans un premier temps, nous avons montre que les boutons gabaergiques sont localises de maniere preponderante sur l'extremite de la dendrite laterale de la cellule de mauthner tandis que les afferences glycinergiques ont une distribution plus etendue a la surface neuronale et constituent la quasi-totalite des contacts synaptiques inhibiteurs au niveau du site d'initiation des potentiels d'action. Ces deux neurotransmetteurs coexistent dans une sous-population d'afferences contactant exclusivement les regions somatiques de cette cellule. Nous avons egalement etabli que les fibres primaires du nerf vestibulaire contiennent du glutamate et que l'innervation somatostatinergique est restreinte a l'extremite de la dendrite laterale. A ce niveau, la somatostatine est presente dans les boutons gabaergiques et les fibres glutamatergiques du huitieme nerf cranien. Dans un deuxieme temps, nous avons demontre que les caracteristiques structurales des sites de liberation des neurotransmetteurs inhibiteurs varient selon un gradient somato-dendritique. Au niveau dendritique, les zones actives ont des formes significativement plus complexes et leur surface moyenne est doublee par rapport au soma et aux regions perisomatiques. De plus, environ un tiers des afferences inhibitrices contactant la dendrite laterale possedent plusieurs (2 a 4) sites de liberation tandis qu'au niveau du corps cellulaire, la majorite des boutons inhibiteurs ne contiennent qu'une zone active. Les consequences fonctionnelles de cette organisation sont discutees. Dans un dernier temps, nous avons etabli que la sous-unite gamma-2 du recepteur ionotropique de l'acide gamma amino-butyrique est preferentiellement exprimee sur la dendrite laterale de la cellule de mauthner ou elle etait concentree en face des zones actives. Nous avons etendu nos observations aux noyaux moteurs de la corne anterieure de moelle epiniere de rat. Dans cette region, la sous-unite gamma-2 est majoritairement localisee dans les densites postsynaptiques des synapses axo-dendritiques mais aussi au niveau de synapses axo-axoniques. Les recepteurs du glutamate de type ampa et nmda ont une distribution heterogene a la surface de la cellule de mauthner. Les sous-unites ampa 2/3 et nmda 1 predominent tout le long de la dendrite ventrale, sur le soma et sur la partie distale de la dendrite laterale ou leur schema d'organisation membranaire est similaire. Les sous-unites ampa 1 et 4 sont faiblement exprimees a la membrane de ce neurone. Dans leur ensemble, ces resultats suggerent que les synapses chimiques possedent leur individualite definie par la combinaison de marqueurs presynaptiques (neurotransmetteurs, neuromodulateurs, morphologie des sites de liberation) et postsynaptiques (sous-unites des recepteurs ionotropiques), avec des organisations cellulaires qui leurs sont propres

Dans le système nerveux central, la plupart des récepteurs aux neurotransmetteurs sont accumulés dans les membranes postsynaptiques, en face des terminaisons présynaptiques excitatrices ou inhibitrices. La quantité de récepteurs aux synapses est l’un des déterminants de la force synaptique. Elle est modulée par les processus d’exocytose/endocytose et par la diffusion latérale dans la membrane. L’étude des processus contrôlant cette dynamique nous aide à comprendre certains aspects physiologiques et pathologiques de la régulation de la force synaptique. En particulier, la régulation de l’équilibre entre l’excitation et l’inhibition dans les neurones de la moelle épinière par l’environnement neuronal est mal compris. La thrombospondine-1 (TSP-1) est une protéine de la matrice extracellulaire sécrétée par les astrocytes pendant le développement et en condition inflammatoire. Nous avons constaté que la TSP-1 régule de manière opposée l’accumulation des récepteurs excitateurs et inhibiteurs aux synapses, stabilisant les récepteurs inhibiteurs et déstabilisant les récepteurs excitateurs. Nous avons reproduit des conditions inflammatoires dans notre modèle par l’ajout de TNF (tumor necrosis factor-alpha) dans le milieu de culture. Contrairement à la TSP-1, le TNF conduit, au niveau synaptique, à une augmentation de la quantité de récepteurs excitateurs et à une diminution de la quantité des récepteurs inhibiteurs. Lorsqu’ils sont appliqués ensemble, la TSP-1 induit une réversion de l’effet du TNF. Par conséquent, la TSP-1 régule l’excitabilité neuronale dans les neurones de la moelle épinière et pourrait jouer un rôle neuroprotecteur dans les maladies neuro-inflammatoires

Dans les cornes dorsales (CD), la transmission synaptique inhibitrice joue un rôle clef dans le traitement des informations nociceptives. Cette inhibition peut subir des changements plastiques menant à des symptômes d’hyperalgésie et d’allodynie liés aux douleurs neuropathiques. Dans les CD, les récepteurs NMDA sont recrutés suite à une lésion nerveuse, bien que leur rôle dans les phénomènes de plasticités de la synapse excitatrice soit bien étudié, leur implication dans la plasticité de l’inhibition spinale reste peu connue. Mon projet de thèse a visé à déterminer l’effet de l’activation des récepteurs NMDA sur l’inhibition synaptique spinale en condition normale et en condition de douleur neuropathique. Pour cela nous utilisons des approches d’électrophysiologies sur tranches aiguës de moelle épinière de souris adultes. Les résultats obtenus ont permis d'améliorer la compréhension des mécanismes de modulation et plasticité de l’inhibition au sein du réseau nociceptif spinal<br>In the dorsal horn (DH) of the spinal cord, inhibitory synaptic transmission plays a key role in the processing of nociceptive information. This inhibition can display plastic changes linked with hyperalgesia and allodynia associated with neuropathic pain. In the DH, NMDA receptors are recruited following a nerve injury. Although their role in plastic phenomenon is well established, little is known about their involvement in spinal inhibition plasticity. My research project aims at studying the effect of NMDA receptor activation on spinal synaptic inhibition in a normal state and during neuropathic pain. To do so we used an electrophysiological approach on acute spinal cord slices of adult mice. Results obtained allow a better understanding of the mechanism underlying the modulation and plasticity of inhibitory transmission within the spinal nociceptive network