May Bakr et David Perrais dans Cell Reports

Les synapses, éléments de base des réseaux de neurones, sont à la fois très stables mais aussi capables de modifications rapides et durables, phénomènes connus sous le nom de plasticité synaptique. La modification d’une synapse passe souvent par l’ajout de récepteurs synaptiques (potentialisation à long terme ou PLT, ou LTP en anglais) ou le retrait d’une partie des récepteurs synaptiques (dépression à long terme ou DLT, ou LTD en anglais). Cette plasticité rapide est possible notamment parce que les récepteurs synaptiques ne sont pas immobiles dans la synapse mais voyagent vers des compartiments intracellulaires appelés endosomes de recyclage (ER). La régulation du trafic des ER est donc devenu un sujet d’étude important pour comprendre les mécanismes de la plasticité synaptique.

Dans cette étude, nous avons recherché les protéines impliquées dans ces phénomènes, notamment celles responsables de l’exocytose (la fusion des ER avec surface des neurones qui permet d’apporter les récepteurs aux synapses). La protéine VAMP2, cible de la toxine tétanique (libérée par la bacterie responsable du tétanos et l’une des plus mortelles chez l’homme), était connue pour bloquer la LTP. Cependant, à notre grande surprise, elle n’affectait que très marginalement l’exocytose des ER. Nous avons donc recherché d’autres protéines de la même famille et nous avons trouvé la protéine VAMP4 qui est responsable de la majorité de l’exocytose des ER alors que VAMP2 n’est impliquée que dans une petite fraction de l’exocytose, mais joue un rôle majeur pour l’exocytose des ER contenant les récepteurs post-synaptiques de type AMPA (voir Figure). De plus, la suppression de VAMP4 altère aussi le trafic des récepteurs AMPA qui sont en plus grande quantité à la surface des neurones, augmentant la transmission synaptique et limitant sa plasticité par occlusion.

Ce travail montre la grande diversité des mécanismes de trafic membranaire dans les dendrites des neurones qui permet d’acheminer les récepteurs au moment et à l’endroit où ils sont nécessaires pour réguler des synapses individuelles. Il a été le fruit d’un travail de longue haleine, sur plus de huit ans, de nombreux étudiants, ingénieurs et chercheurs de l’IINS.

Référence

The vSNAREs VAMP2 and VAMP4 control recycling and intracellular sorting of post-synaptic receptors in neuronal dendrites
Bakr M, Jullié D, Krapivkina J, Paget-Blanc V, Bouit L, Petersen JD, Retailleau N, Breillat C, Herzog E, Choquet D & Perrais D.
Cell Reports ; 7 September 2021

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109678

Auteurs

David Perrais (dernier auteur) et May Bakr (première auteure, ayant soutenu sa thèse en décembre 2020), et les autres coauteurs, de gauche à droite : Damien Jullié, Julia Krapivkina, Vincent Paget-Blanc V, Lou Bouit, Jennifer Petersen, Natacha Retailleau, Christelle Breillat, Etienne Herzog, Daniel Choquet.