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Les neurones inhibiteurs dans le striatum : à chacun son rôle !

le 9 octobre 2018
Recherche, Sciences de la Vie et Santé

Les microcircuits GABAergiques contrôlent des territoires fonctionnels distincts dans le striatum.

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En combinant des approches optogénétiques et électrophysiologiques, un travail collaboratif entre l’équipe « Dynamiques Intracellulaires et Neurodégénérescence » dirigée par Frédéric Saudou) et le laboratoire « Dynamique et physiopathologie des réseaux neuronaux (CIRB, Collège de France, Paris) a montré une spécificité dans l’inhibition locale des réseaux striataux en fonction de leur composition et de leurs propriétés.

Dans le système nerveux central, les ganglions de la base sont responsables de la mise en place d’un comportement, depuis le contrôle moteur, la sélection d’une action jusqu’à l’apprentissage d’automatismes moteurs. En tant que porte d’entrée de ce groupe de structures, le striatum a pour rôle d’intégrer, filtrer et sélectionner les informations corticales les plus pertinentes à relayer pour initier ou adapter une action. Pour cela le striatum reçoit de l’ensemble des aires corticales, qui initient ainsi des boucles fonctionnelles distinctes. Au sein du striatum, les zones de convergence fonctionnelle définissent des grands territoires, le striatum dorsomedial (DMS) ou dorsolateral (DLS) responsables respectivement des aspects cognitifs et sensori-moteurs d’une action. Ces territoires fonctionnels sont engagés dans le traitement d’informations de nature très différente (cognitive vs. motrice) et pourtant rien d’évident dans l’anatomie ou la composition des réseaux neuronaux ne permet de comprendre ce qui fait la spécificité de traitement dans les deux régions striatales.

Comme de nombreuses structures cérébrales, les neurones principaux du striatum sont régulés par des microcircuits GABAergiques locaux formés par différents types d’interneurones (qui représentent 5% de la population neuronal totale du striatum), les deux principaux étant les interneurones à parvalbumine (PV), les interneurones à somatostatine (SOM). Dans cette étude, les chercheurs ont testé l’hypothèse que ces différents microcircuits GABAergiques locaux pourraient jouer un rôle dans la spécification des propriétés des réseaux neuronaux du DMS et du DLS.

Tout d’abord, l’équipe a mis en évidence des différences de densité cellulaire, de morphologie, de propriétés électrophysiologiques et de connectivité des deux microcircuits en fonction de leur appartenance au DMS ou DLS. Grâce à une combinaison d’approches électrophysiologiques (in vivo et ex vivo) et d’optogénétique, les chercheurs ont exploré si ces propriétés entraînaient des différences dans leur fonction au sein du DMS et du DLS. L’optogénétique permet de contrôler l’activité de neurones ciblés avec de la lumière ; les interneurones PV et SOM peuvent donc indépendamment être activés ou inhibés pour évaluer leur impact sur l’activité du striatum ou de ses structures cibles. L’utilisation de cette technique a permis de montrer que les deux microcircuits GABAergiques ont des fonctions différentes dans le DMS et le DLS : les interneurones PV exercent un contrôle efficace du DLS alors que les interneurones SOM ont un rôle prépondérant dans le DMS. Il existe donc une répartition des tâches au sein des microcircuits GABAergiques dans le contrôle de l’activité striatale, directement relié aux propriétés des interneurones. Cette sélectivité des microcircuits GABAergiques participe ainsi à la spécification des propriétés des réseaux cognitifs ou sensori-moteurs du striatum.
 
 

Les deux types d’interneurones dans le striatum peuvent exprimer la channelrhodopsine (ChR2), un canal sensible à la lumière. Les interneurones expriment la parvalbumine (à gauche) ou la somatostatine (à droite) en vert et la ChR2 (en rouge), leur co-expression est visualisée en jaune. Ceci montre une expression spécifique de la ChR2 dans une population ou l’autre et donc un contrôle sélectif de leur activité avec la lumière par la technique d’optogénétique.

Référence :

Region-specific and state-dependent action of striatal GABAergic interneurons.
Fino E, Vandecasteele M, Perez S, Saudou F, Venance L.
Nat Commun. 2018 Aug 21; 9(1):3339.


Mise à jour le 23 octobre 2018

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