Identification des mécanismes moléculaires de régulation du transport intracellulaire de récepteurs du glutamate : une nouvelle voie de contrôle de la plasticité synaptique

Live extracellular labeling of neosynthesized GluA1 90 minutes after release from the endoplasmic reticulum. Green: GluA1 in the endoplasmic reticulum, Red: externalized GluA1 — Marquage extracellulaire de GluA1 néo-synthétisé 90 minutes après sa libération du réticulum endoplasmique. Vert : GluA1 dans le réticulum endoplasmique, Rouge : GluA1 externalisé

La modulation de l’efficacité de la transmission synaptique entre neurones est un des processus fondamentaux des phénomènes de mémoire et d’apprentissage. Cette régulation de la force de la transmission synaptique est en grande partie dictée par des changements du nombre de récepteurs présents à la synapse. Dans cette étude, des scientifiques de l’équipe de Daniel Choquet (IINS) ont identifié un nouveau mécanisme de contrôle de la mise en place des récepteurs au niveau de la synapse par l’intermédiaire du contrôle de leur transport intracellulaire.

Les récepteurs de neurotransmetteurs, et en particulier les récepteurs du glutamate, sont concentrés dans les synapses en face de zones de libération de neurotransmetteur. Cependant, dans le processus de leur biogénèse, ces récepteurs sont synthétisés au niveau du réticulum endoplasmique, la majorité du temps à plusieurs centaines de microns des synapses. Ils doivent donc être acheminés vers les synapses. Les travaux antérieurs des auteur.e.s avaient permis de visualiser pour la première fois le transport intracellulaire des récepteurs du glutamate de type AMPA, responsables de la majorité de la transmission excitatrice rapide entre neurones. Ces récepteurs sont transportés rapidement (1-2 microns par seconde) dans des vésicules circulant sur les microtubules à l’aide de moteurs moléculaires. Les auteur.e.s avaient observé que, de manière surprenante, ce transport était fortement régulé par l’activité neuronale.

Dans cette nouvelle étude, les auteur.e.s ont identifié les mécanismes moléculaires responsables de ces régulations. Le domaine C-terminal cytosolique de la sous-unité GluA1 des AMPAR est spécifiquement associé à deux protéines, 4.1 N et SAP97. Les auteur.e.s ont analysé comment les interactions entre GluA1 et 4.1N ou SAP97 régulent le transport de GluA1 et son exocytose dans des conditions basales et après induction de plasticité synaptique (LTP). Leurs résultats identifient des rôles différentiels de 4.1N et de SAP97 dans le contrôle des différentes phases de transport et d’intégration à la membrane de GluA1.

Cette étude ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes moléculaires qui contrôlent la mise en place et le maintien des récepteurs du glutamate à la synapse au cours de la plasticité synaptique.