MeetSy : COMMENT TROUVER SON PARTENAIRE SYNAPTIQUE, DES RENCONTRES AU HASARD OU LE FAIT D’ENTREMETTEUR ?

Au cours du développement du système nerveux, plusieurs millions de neurones vont devoir se connecter entre eux de manière spécifique en établissant des contacts appelés synapses. Chaque neurone devra rechercher ses partenaires synaptiques au sein d’un tissu extrêmement dense et hétérogène. La compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent cette spécificité synaptique représente un enjeu majeur en neurosciences. Une étude réalisée par l'équipe de Fabrice ANGO, de l’Institut de Génomique Fonctionnelle de Montpellier a mis en évidence l’existence d’un entremetteur moléculaire qui va guider et participer à la formation des premiers contacts entre deux partenaires synaptiques. Cette étude est publiée dans la revue Neuron.

Dans le système nerveux, le traitement de l’information repose sur des interactions complexes entre deux classes majeures de neurone. Les neurones principaux (majoritairement excitateurs) qui sont responsables du passage de l’information et les interneurones (majoritairement inhibiteur) qui permettent un filtrage sélectif de ce transfert d’information. L’établissement de contacts synaptiques spécifiques entre ces deux types de neurones est donc critique pour le fonctionnement normal du cerveau.

La formation de ces contacts synaptiques est un processus complexe qui résulte de l’aboutissement d’une série d’étapes clés comprenant le guidage de l’axone vers sa cible, des mécanismes de reconnaissance cellulaire et subcellulaire et enfin la synaptogenèse. C’est en étudiant la formation de la synapse en « pinceau » entre les cellules en panier (interneurone) et la cellule de Purkinje (cellule principale) décrit par Ramon y Cajal il y a plus d’un siècle dans le cervelet (Figure 1), qu’une équipe de l’Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF) de Montpellier a mis en lumière le rôle clé d’une protéine membranaire localisée au niveau de l’axone des cellules en panier dans l’établissement de cette synapse. Cette protéine appelée Neuropilin-1 (NRP1) joue un véritable rôle d’entremetteur entre ces deux partenaires synaptiques. En effet, elle va dans un premier temps guider l’axone en interagissant avec la protéine de guidage axonal Sema3A sécrétée par sa cellule cible. Dans un deuxième temps, elle va assurer la transition entre le guidage de l’axone et le contact avec la cible en interagissant avec la protéine d’adhésion Neurofascin-186 présente à la surface de la cellule de Purkinje.

Ces travaux montrent qu’une seule et même protéine contrôle deux étapes clés de la spécificité synaptique et ouvrent ainsi de nouvelles perspectives d’études pour une meilleure compréhension des mécanismes qui conduisent à la formation des réseaux neuronaux. Ils identifient également la première protéine entremetteuse de la spécificité/fidélité synaptique dans le cerveau des vertébrés.

Figure 1: Synapse en pinceau entre la cellule en panier et la cellule de Purkinje dans le cervelet.
La cellule en panier visualisée en cellule unique grâce à l’expression de la protéine fluorescente GFP innerve les cellules de Purkinje marquées par un anticorps anti-Calbindin (rouge) en formant la synapse en pinceau (flèche blanche).

Ludovic Telley*, Christelle Cadilhac*, Jean-Michel Cioni, Veronique Saywell, Céline Jahannault-Talignani, Rosa E. Huettl, Catherine Sarrailh-Faivre, Alexandre Dayer, Andrea B. Huber, and Fabrice Ango†
Dual Function of NRP1 in Axon Guidance and Subcellular Target Recognition in Cerebellum

Lien publication : Neuron 2016, http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.08.015