Le Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) : un lien entre activité synaptique et maturation fonctionnelle des synapses GABAergiques en développement – GABA and BDNF

La construction d'un réseau neuronal est un processus complexe dont va dépendre l'intégrité fonctionnelle adulte. Ce processus dépend entre autres facteurs de l'activité synaptique générée par les réseaux neuronaux en développement.
Nous avons montré que l'activité synaptique dans l'hippocampe de rat en développement, est caractérisée par la présence d'activités rythmiques et spontanées, les potentiels dépolarisants géants (PDGs), participant à la maturation fonctionnelle des synapses GABA. La question qui est posée maintenant porte sur les mécanismes impliqués. Notre hypothèse est que le Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) constitue le lien entre activité et maturation des synapses GABA.
Des études récentes montrent que la synthèse et la libération de BDNF sont modulées par l'activité neuronale, et que le BDNF induit des phénomènes de plasticités synaptiques. Cependant une libération et des effets du BDNF en réponse à une activité synaptique physiologique restent à démontrer.
Notre objectif est de démontrer une libération de BDNF induite par les PDGs et d'étudier les effets du BDNF ainsi libéré sur le développement des synapses GABA. Pour cela, il est nécessaire de visualiser le BDNF dans un contexte physiologique et intégré. Nous proposons de transfecter les neurones hippocampiques in vivo, par infection pseudo virale, afin qu'ils expriment du BDNF couplé à une protéine fluorescente, la GFP. Ces transfections permettront de :
-visualiser une libération de BDNF-GFP en réponse aux PDGs en couplant l'imagerie en temps réelle et l'électrophysiologie sur des tranches d'hippocampes aigues.
-d'étudier les conséquences de la sur expression et de la libération de BDNF, induite par les PDGs, sur le développement des synapses GABAergiques dans un système intégré par excellence, c.a.d. in vivo. A ce jour, les effets du BDNF ont été étudiés suite à l'application exogène et globale de BDNF sur cultures neuronales. Il est clair que ce type d'application est très éloigné d'une libération locale de BDNF endogène. Même si le niveau de BDNF dans les neurones transfectés est supérieur à la normale, ces transfections in vivo permettront de créer une source locale de BDNF plus proche de la situation physiologique qu'une application exogène. Nous proposons également de déprimer in vivo l'expression de TrkB, le récepteur du BDNF, par infection pseudo virale en utilisant la technique d'RNA interference.
-d'étudier les conséquences de la libération de proBDNF sur la transmission GABAergique en développement. Le BDNF est synthétisé sous la forme d'un précurseur, le proBDNF, qui est libéré et clivé par des protéases extracellulaire pour donner la forme mature du BDNF. Des études récentes ont montré des effets opposés du proBDNF et du BDNF sur la transmission glutamatergique et sur le développement morphologique neuronal. Aucune étude n'a été entreprise à ce jour pour définir les effets du proBDNF sur le développement et la plasticité des synapses GABA.
Notre 1er objectif sera de démontrer une libération de BDNF induite par les PDGs. Le résultat attendu est une diminution de la fluorescence BDNF-GFP au niveau dendritique en réponse aux PDGs. La diminution de fluorescence sera empêchée par un chélateur du Ca2+ ou un bloquant de l'exocytose dans la pipette d'enregistrement.
Notre 2nd objectif sera de démontrer des effets biologiques du BDNF libéré pendant les PDGs. Les résultats attendus sont (1) une augmentation de l'activité GABAergique et une inversion plus précoce des réponses GABAergiques dans les neurones transfectés, dépendante des PDGs (2) un effet opposé après dépression de l'expression du récepteur TrkB et (3) une potentialisation des synapses GABAergiques induites par les PDGs et dépendante du BDNF.
Notre 3ème objectif sera d'étudier les effets du proBDNF sur les synapses GABAergiques en développement. Les résultats attendus