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Un trafic de récepteurs post- synaptiques support dune forme dapprentissage associatif. S. Rumpel, J. Ledoux, A. Zador, R. Malinow Marianne Simon.

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1 Un trafic de récepteurs post- synaptiques support dune forme dapprentissage associatif. S. Rumpel, J. Ledoux, A. Zador, R. Malinow Marianne Simon

2 Introduction

3 Problématique LTP: transformation dun changement bref des patrons dactivité électrique en modifications de lefficacité synaptique Cette augmentation defficacité semble liée à une incorporation de récepteurs GluR1 dans la synapse (études précédentes). Quel est le rôle du trafic des récepteurs GluR1 vers les synapses thalamus – amygdale dans le phénomène de peurs associatives conditionnés? GluR1= une des sous unité du récepteur AMPA Peut former des récepteurs fonctionnels en homoquadrimères.

4 Amygdale et mémoire émotionnelle Structure spécialisée dans le décodage des émotions et stimuli dangereux pour lorganisme Information sensorielle depuis thalamus sensoriel (auditif…) ou cortex sensoriels Siège dune LTP Les connexions afférentes de lamygdale Lésions et traitements pharmacologiques: rôle de lamygdale dans lacquisition et le stockage des peurs mémorisées.

5 Modèle détude Structure cérébrale étudiée Les différents noyaux de lamygdale Etude des premières synapses de lamygdale recevant un stimulus Tranche damygdale présentant les localisations des électrodes de stimulation et denregistrement Étude du courant post-synaptique issu des récepteurs AMPA (synapse glutamatergique), après stimulation des fibres provenant du thalamus auditif. Synapses avec les neurones du thalamus auditif (voie rapide) Deux voies de traitement dun stimulus conduisant à la peur

6 Modèle détude Type de mémorisation étudié Test de la mémoire émotionnelle associative induite par un protocole de peur conditionnée. Protocole de peur conditionnée: shbam Conditionnement Test de mémoire à court terme (3h) ou long terme (24h) Mémoire associée à la peur conditionnée = mémoire à long terme shbam

7 Expériences et résultats

8 Méthode Expression de récepteurs recombinants dans les cellules de lamygdale latérale Expression contrôlée dans lespace et le temps. Vecteur = virus herpes simplex non réplicatif, injecté dans lamygdale latérale. Protéine recombinante par lesquelles les cellules sont transfectées Enregistrement (current clamp) dans un neurone infecté ou non infecté pendant des injections de courants de différentes intensités Linfection naltère pas les propriétés électrophysiologiques de base des neurones. Expression de la GFP dans lamygdale latérale transmissionépifluorescence

9 Méthode Le vecteur « marqueur de plasticité » Code un récepteur AMPA homomérique : sous-unité GluR1 uniquement. Entraîne une plus grande rectification que les récepteurs endogènes => les synapses incorporant le récepteur recombinant présentent une rectification accrue. => Marqueur de lincorporation des récepteurs. Mesure de la rectification dans des neurones infectés ou non, chez des rats naïfs Pas dincorporation de récepteurs GluR1 dans les synapses thalamus- amygdale des rats naïfs Méthode Le vecteur « marqueur de plasticité »

10 Méthode Le vecteur « bloqueur de plasticité » Mesures de lamplitude de courants post- synaptiques provoqués par AMPA dans des cellules transfectées ou non. P < 0,001 Evolution de lamplitude des courants post- synaptiques AMPA après une induction de la LTP Ce vecteur: Ne modifie pas lamplitude de la transmission AMPA chez des rats naïfs Empêche la LTP

11 Lapprentissage entraîne un trafic des récepteurs GluR1 Méthode: Test de mémoire sur les ratsMesures de rectification sur des tranches de cerveau Ce conditionnement stimule fortement lincorporation du récepteur GluR1 dans les synapses « thalamus auditif – amygdale latérale »

12 Le trafic de récepteurs, un élément de la LTP Le trafic de récepteurs concerne-t-il toutes les synapses dun neurone stimulé? Méthode: Stimulation de deux réseaux de fibres thalamiques individuelles => activation de synapses différentes. Mesure des rectifications des courants venant de chacune de ces deux voies dans une cellule. Pas de corrélation entre les indices de rectification de deux voies thalamiques dans une même cellule. De plus, 7 sur 10 neurones présentant une plasticité ont une rectification accrue dans une seule des 2 voies. Le trafic de récepteurs induit par le conditionnement ne concerne pas toute une cellule mais est spécifique de certaines synapses stimulées Comme la LTP

13 Le trafic de récepteurs, un élément de la LTP Lincorporation des récepteurs AMPA est nécessaire à lapprentissage Méthode: Injection du vecteur « bloqueur de plasticité » pour empêcher le trafic des récepteurs, ou de la GFP comme témoin (expérience en double aveugle). Conditionnement, test comportemental. Pas de lésion de lamygdale, de problème au niveau de la transmission synaptique Lincorporation de récepteurs AMPA dans des neurones de lamygdale latérale est indispensable à la formation dune mémoire associative

14 Estimation du nombre minimal de neurones de lamygdale présentant cette plasticité pour permettre la mémorisation Méthode: Test comportemental de chaque animal infecté par le vecteur « bloqueur de plasticité » Réalisation dune série de tranches de cerveau (=> étude en 3D) Dans chaque tranche, mesure de la surface exprimant la GFP => calcul de la fraction damygdale infectée pour chaque animal Plusieurs tranches marquées avec un anticorps anti-NeuN => visualisation des neurones infectés ou non => mesure de la fraction de neurones exprimant la GFP dans une surface infectée: κ Fraction de neurones infectés dans les 2 amygdales latérales dun animal = κ x fraction damygdale infectée Epifluorescence, amygdales latérales des 2 hémisphères, séries de coupes Microscopie confocale sur lamygdale latérale Vert: GFP Rouge: NeuN

15 Estimation du nombre minimal de neurones de lamygdale présentant cette plasticité pour permettre la mémorisation Pourcentage de neurones infectés selon le type dinjection Test comportemental sur des rats ayant subi les deux types dinjection Un blocage du trafic de récepteurs dans moins de 10% des neurones naltère pas la mémorisation. Un blocage dans 25% au moins des neurones des amygdales latérales altère la mémorisation. Même pourcentage de neurones infectés par la GFP seule ou le vecteur « bloqueur de plasticité » => Différence de mémorisation observée non due directement au niveau dinfection, mais bien au niveau dexpression du « bloqueur de plasticité »

16 Conclusion

17 Bilan Conditionnement par la peur => incorporation du récepteur GluR1 dans les synapses des neurones des amygdales latérales. Plasticité synapse spécifique => un même neurone peut participer à plusieurs mémorisations. Plasticité indispensable à la LTP Études complémentaires Souris GluR1 KO => diminution de la réponse à un protocole de « peur associative » conditionnée Souris dont GluR1 est muté sur ses sites de phosphorylation => plus dincorporation dans la synapse => déficit de réponse à ce même conditionnement Questions en suspens Quel mécanisme permet lincorporation des récepteurs AMPA dans les synapses? (quel promoteur pour le vecteur « marqueur de plasticité?)

18 Sources Publications: Postsynaptic Receptor Trafficking Underlying a Form of Associative Learning, S. Rumpel, J. LeDoux, A. Zador, R. Malinow, Science (2005) Sites internet: Wikipedia Le cerveau à tous les niveaux


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