Novel regulatory mechanisms of the hippocampal inhibitory GABAergic synapse : involvement of the WNK signaling pathway and the conformational state of GABA-A receptors

Le récepteur ionotrope de l'acide γ-aminobutyrique (GABAAR), perméable aux ions chlorures, est le principal récepteur neurotransmetteur médiateur de l'inhibition dans le cerveau des mammifères. La transmission GABAergique est soumise à une régulation complexe et multifactorielle. Non seulement façonnée par le cycle d'ouverture du GABAAR, qui dicte le passage entre ses conformations au repos, ouverte et désensibilisée, mais aussi par l'homéostasie des ions chlorure, laquelle détermine la polarité et l'efficacité de la transmission GABAergique, la transmission GABAergique repose aussi fortement sur le nombre de GABAARs présents à la membrane postsynaptique, localisée face aux sites présynaptiques de libération de GABA. Le nombre de ces récepteurs aux synapses est rapidement régulé par un mécanisme de "diffusion-capture", dans lequel les GABAARs alternent entre une diffusion rapide à la membrane plasmique extrasynaptique et un ralentissement suivi d'un confinement aux synapses. De fait, ce confinement et cette agrégation synaptique sont médiés par l'interaction entre les GABAARs et leur principale protéine d'échafaudage synaptique, la géphyrine. La régulation de la diffusion latérale des récepteurs est considérée comme le principal mécanisme d'ajustement du nombre de récepteurs aux synapses en réponse à la demande synaptique. De plus, l'activité neuronale régule cette diffusion latérale des GABAARs, notamment en contrôlant la liaison des récepteurs à la géphyrine par la modulation de la phosphorylation des récepteurs et/ou de la géphyrine en aval des cascades de kinases, influençant ainsi la conformation de ces protéines. Au cours de ma thèse, j'ai étudié la régulation dynamique des synapses GABAergiques dans l'hippocampe à travers la phosphorylation de la géphyrine et la conformation des récepteurs, en utilisant notamment des techniques de microscopie optique de pointe, telles que le suivi de particules individuelles (SPT), la microscopie de reconstruction optique stochastique (STORM) et la microscopie de localisation photo-activée (PALM), en recourant à des stratégies pharmacologiques et de mutagenèse dirigée in vitro et in vivo. Plus précisément, mes recherches suggèrent que l'organisation synaptique des GABAARs et de la géphyrine dans l'hippocampe est régulée dynamiquement et est médiée, entre autres, par la phosphorylation de la géphyrine via la voie de signalisation sensible au chlorure WNK/SPAK/OSR1, une cascade de kinases précédemment liée à l'homéostasie des ions chlorures et à la transmission inhibitrice. D'autre part, mes résultats indiquent que l'état de conformation des GABAARs impacte leur régulation dynamique et leur organisation au niveau de la synapse. En somme, mes travaux doctoraux apportent de nouvelles perspectives sur la régulation dynamique de l'organisation et de la fonction des synapses GABAergiques dans l'hippocampe mature des modèles murins.