Synaptogenèse et néosynaptogenèse dans le système olivo-cérébelleux des rongeurs

Abstract

Pendant le développement de la voie olivo-cérébelleuse, la sélection des partenaires synaptiques repose sur une compétition synaptique qui se traduit par (1) la multi-innervation des cellules de Purkinje (CPs) puis par (2) la stabilisation synaptique sélective d une fibre grimpante (FG) unique. L élimination définitive des FGs surnuméraires permet la formation de couples CP-neurone olivaire spécifiques. Pendant ma thèse, je me suis posé la question de savoir si les partenaires synaptiques seraient capables de s engager de nouveau dans un processus de sélection lors d une réinnervation tardive et si la stabilisation des nouvelles connexions interviendrait après une phase de compétition synaptique. Cette question est importante pour déterminer si des neurones matures sont capables de reformer des réseaux synaptiques spécifiques après une lésion. Avec une approche in vivo chez le rat, nous avons montré que les neurones dans le système olivo-cérébelleux survivant à une lésion unilatérale des axones olivaires sont capables de créer de nouvelles connexions synaptiques après injection de BDNF exogène dans le cervelet. La stabilisation de nouvelles synapses pendant la réinnervation tardive se traduit par la mono-innervation d emblée des CPs et ne fait donc pas intervenir la compétition synaptique observée pendant le développement normal ou pendant la réinnervation de cellules immatures greffées dans le même cervelet. L établissement d une mono-innervation traduit l existence d une sélection des partenaires synaptiques mais l absence de multi-innervation indique que cette sélection ne résulte pas d une compétition synaptique. Cette étude montre que la maturation de la CP conditionne le processus de sélection des FGs in vivo en participant au contrôle du nombre d afférences pendant la réinnervation. Parallèlement, nous avons caractérisé un modèle de synaptogenèse dans des explants de rhombencéphale de souris. Nous avons montré que les axones olivaires multi-innervent les cellules de Purkinje dans les explants en développement puis rentrent en compétition jusqu à l établissement de la monoinnervation. En réalisant des expériences de cocultures, nous avons trouvé que la multi-innervation transitoire des CPs n est pas reproduite si les deux partenaires synaptiques sont matures et ont déjà vécu la période d élimination synaptique, confirmant les résultats obtenus in vivo. En revanche, des CPs matures peuvent être multi-innervées si elles n ont jamais été innervées auparavant et/ou si elles sont innervées par des FGs immatures ; mais elles sont alors incapables de s engager dans un processus de sélection. Ainsi, la compétition synaptique intervient pendant une période critique du développement et induit des changements à long-terme. La sélection des partenaires pendant une réinnervation post-lésionnelle intervient indépendamment de la formation de synapses.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF