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Les vésicules synaptiques se déplacent de manière autonome dans les neurones

le 25 octobre 2016

Mise en évidence d’un nouveau mode de régulation énergétique du transport axonal

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Les vésicules synaptiques sont capables de produire leur propre énergie et de se déplacer de manière autonome pour libérer les molécules actives au niveau des terminaisons nerveuses. C’est ce que vient de prouver l’équipe de Frédéric Saudou, responsable de l’équipe « dynamiques intracellulaires et neurodégénérescence » au Grenoble Institut des Neurosciences (GIN – Inserm/UGA). Cette étude, réalisée en association avec d’autres chercheurs, a été publiée dans la revue Nature Communications le 24/10/2016.

Un des axes de recherche mené au sein du laboratoire par l’équipe de Frédéric Saudou, concerne les mécanismes qui régulent le transport intracellulaire des molécules actives dans les neurones. Ce transport de molécules actives (Neurotransmetteurs, facteurs neuroprotecteurs ...) dans les axones[1]  est en effet un processus capital pour la survie de ces cellules et le bon fonctionnement du système nerveux. Celui-ci est assuré par des vésicules qui se déplacent rapidement grâce à des moteurs moléculaires qui ont besoin d’énergie. Ces mécanismes de transport se trouvent altérés dans un grand nombre de pathologies neurodégénératives comme les maladies d’Alzheimer, Parkinson ou de Huntington.

Lors de précédents travaux, Frédéric Saudou avait identifié la protéine huntingtine comme jouant un rôle essentiel dans le transport des vésicules en contrôlant l’activité de ces moteurs moléculaires et l’apport énergétique. Ainsi, lorsque la protéine est mutée elle ne fonctionne plus correctement, les vésicules ne transportent alors plus les facteurs indispensables à la survie des cellules, induisant ainsi leur mort.

En 2016, en collaboration avec des chercheurs de l’Interdisciplinary institute for neuroscience de Bordeaux et du Biotechnology center de Dresden en Allemagne, l’équipe de Frédéric Saudou vient de mettre en évidence que des vésicules purifiées[2]  étaient capable de produire de l’ATP à partir du glucose et de l’ADP, le précurseur de l’ATP[3] . Victoria Hinckelmann, étudiante en thèse dans l’équipe a notamment démontré par une approche biochimique que des vésicules purifiées sont capables de bouger le long de microtubules[4]  dans un système reconstitué lorsqu’on active la glycolyse[5]  en présence d’ADP, en particulier, sans la présence de mitochondries qui sont la source majeure d’énergie pour la cellule. Ainsi, les vésicules sont capables de produire leur propre énergie et se déplacer de manière autonome pour libérer les molécules actives au niveau des terminaisons nerveuses.

La mise en évidence de ces processus énergétiques est indispensable à la compréhension du fonctionnement neuronal et de leur rôle dans les processus dégénératifs. Ces travaux sur la compréhension de la source d’énergie pour le transport axonal ouvrent donc de nouvelles perspectives thérapeutiques pour rétablir ce transport dans les neurones malades.
 

Chambres microfluidiques pour l’analyse du transport axonal


Référence : 
Self-propelling vesicles define glycolysis as the minimal energy machinery for neuronal transport
María-Victoria Hinckelmann, Amandine Virlogeux, Christian Niehage, Christel Poujol, Daniel Choquet, Bernard Hoflack, Diana Zala & Frédéric Saudou
Nature Communications 7, Article number: 13233 (2016)
DOI 10.1038/ncomms13233

Notes :
[1] Les prolongements des neurones.
[2] Purification à partir de cerveau de souris.
[3] Molécules Adénosine Diphosphate et Triphospate.
[4] Les rails des cellules le long desquels les vésicules sont transportées.
[5] Chaîne d’enzymes qui transforme le glucose en pyruvate et en ATP.






Mise à jour le 28 octobre 2016

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