Les mouvements de récepteurs sous les feux de la rampe
Ce vendredi 12 juin parait dans Science la revue « Linking glutamate receptor movements and synapse function » par Daniel Choquet et Laurent Groc. Dans cet article, les auteurs décrivent comment le mouvement membranaire des récepteurs neuronaux régule la plasticité synaptique, les fonctions cognitives et joue vraisemblablement un rôle clé dans certaines maladies neuropsychiatriques.
Résumé
Le contrôle du contenu des récepteurs de neurotransmetteurs au niveau des synapses est obtenu grâce à un équilibre dynamique entre la biogenèse et les voies de dégradation, la stabilisation des récepteurs au niveau des sites synaptiques, et le trafic des récepteurs vers et depuis les synapses. Au cours des 20 dernières années, les mouvements des récepteurs vers et depuis les synapses sont apparus comme une série de processus hautement régulés servant de médiateurs à la plasticité postsynaptique. Notre compréhension des propriétés et des rôles des mouvements des récepteurs a bénéficié des progrès technologiques dans les capacités d’étiquetage et de suivi des récepteurs, ainsi que de nouvelles méthodes pour interférer avec leurs mouvements. En nous concentrant sur deux récepteurs glutamatergiques clés, nous passons en revue ici nos dernières connaissances des caractéristiques des mouvements des récepteurs et de leur rôle dans le contrôle efficacité de la transmission synaptique dans le cerveau sain et malade.
Référence
Linking glutamate receptor movements and synapse function
Laurent Groc & Daniel Choquet
Science 368, eaay4631 , June 2020
Doi : 10.1126/science.aay4631
Contact
Laurent Groc :
Daniel Choquet :
Explications
Notre cerveau est formé par un réseau de cellules fortement interconnectées. Les neurones, qui communiquent au niveau de sites de contact appelés synapses, ont été l’objet d’intenses recherches afin d’identifier leur composition moléculaire et leurs rôles dans le fonctionnement cérébral. Dans cet article, nous décrivons comment le mouvement membranaire des récepteurs neuronaux régule la plasticité synaptique, les fonctions cognitives et joue vraisemblablement un rôle clé dans certaines maladies neuropsychiatriques.
Comprendre comment les sites de contact entre neurones, appelés synapses, sont formés à l’échelle moléculaire, fonctionnent et s’adaptent au cours de la vie et en fonction de l’activité cérébrale, a été, et reste, un des grands challenges de la science moderne. La découverte que l’efficacité de la transmission synaptique peut être modifiée par l’activité neuronale a sans aucun doute été une étape majeure dans la compréhension des fonctions cérébrales, comme l’apprentissage, la mémorisation et notre représentation sensorielle du monde. Les différentes formes de plasticité synaptique dépendante de l’activité ont été très tôt proposées comme le substrat biologique de l’apprentissage et la mémoire. Cela a encouragé les neurophysiologistes à comprendre les mécanismes de la plasticité synaptique, initialement dans le seul cadre des propriétés quantiques de la libération de l’émetteur, ignorant largement la révolution de la biologie cellulaire qui se produisait en parallèle. Dans les années 70, en même temps que la plasticité synaptique était découverte, la fluidité des membranes cellulaires était établie. Étonnamment, ces découvertes contemporaines ont rarement été croisées. Alors que les biologistes cellulaires établissaient le rôle du trafic des récepteurs dans différentes fonctions cellulaires, les neuroscientifiques considéraient largement la fonction de synapse comme basée sur les propriétés unitaires du récepteur et le contrôle de la libération de l’émetteur. Il y a seulement environ 20 ans, les deux champs se sont mutuellement fécondés et la régulation des mouvements des récepteurs dans et hors des synapses est devenue un mécanisme fondamental de la plasticité synaptique.
La synapse excitatrice glutamatergique, qui représente environ 80 % de la transmission synaptique dans le cerveau, a été l’objet d’étude principal. Au cours des 2 dernières décennies, notre travail, ainsi que celui d’autres laboratoires à travers le monde, a montré que le mouvement membranaire des récepteurs glutamatergiques n’est pas seulement important pour apporter les récepteurs à la synapse, mais aussi à la base des processus de plasticité synaptique à court- et long-terme. L’universalité de ce processus a été renforcée par le fait que la plasticité synaptique à long-terme et la capacité de mémorisation dépend de la dynamique membranaire de 2 familles de récepteurs glutamatergiques, AMPA et NMDA. Donc, la mobilité des récepteurs est un des paramètres clés de la capacité d’une synapse à s’adapter et permettre l’encodage d’information dans le cerveau !
Un nombre grandissant d’observations a montré que la transmission synaptique est altérée dans diverses maladies neurologiques et psychiatriques, faisant émerger l’hypothèse que ces maladies sont des « synaptopathies », c’est-à-dire des pathologies dans lesquelles le dysfonctionnement de la synapse participe grandement à l’étiologie. En lien avec le rôle essentiel de la dynamique membranaire des récepteurs dans la physiologie synaptique, nous avons montré dans une série d’études qu’une altération de la dynamique membranaire des récepteurs est associée à différents modèles de maladies neurologiques et psychiatriques. Par exemple, la présence d’autoanticorps dirigés contre le récepteur NMDA dans le cerveau de patients induit des troubles psychotiques. A l’échelle moléculaire, ces autoanticorps pathologiques perturbent massivement le mouvement membranaire des récepteurs, sans agir sur l’activité canal du récepteur per se. Une altération du mouvement peut donc engendrer une dysfonction synaptique et une palette de désordres neurologiques et psychiatriques chez l’homme.
Dans l’avenir, le développement de nouvelles méthodes de visualisation du mouvement des récepteurs dans le cerveau intact et d’outils moléculaires et pharmacologiques pour contrôler ce mouvement conduiront probablement au développement d’une nouvelle pharmacopée cérébrale pour améliorer le fonctionnement du cerveau malade.
Un sujet à la une !
Le mouvement des récepteurs est actuellement à l’honneur dans notre communauté avec plusieurs articles parus récemment. Nous y reviendrons très prochainement !
– Review on “AMPA receptor nanoscale dynamic organization and synaptic plasticities »
D. Choquet, E. Hozy ;
Current Opinion in Neurobiology – Volume 63, August 2020, p 137-145
https://doi.org/10.1016/j.conb.2020.04.003
– Nanoscale co-organization and coactivation of AMPAR, NMDAR, and mGluR at excitatory synapses
Julia Goncalves, Tomas M. Bartol, Côme Camus, Florian Levet, Ana Paula Menegolla, Terrence J. Sejnowski, Jean-Baptiste Sibarita, Michel Vivaudou, Daniel Choquet, Eric Hosy
Proc Natl Acad Sci USA. – 2020-06-08 : 201922563
DOI: 10.1073/pnas.1922563117
Mot clés
Imagerie cellulaire, Neurologie, Plasticité synaptique, Psychiatrie, trafic de récepteurs
Mise à jour: 03/07/20