Contrôle inhibiteur des circuits corticaux – GABACORTEX

Le cortex cérébral (néocortex) est le site où toutes les informations sensorielles sont intégrées pour générer des comportements complexes et des fonctions cognitives sophistiquées. Ceci est accompli grâce à l’activité concertée, synchrone et souvent rythmique de réseaux corticaux, constitués de populations neuronales très hétérogènes. En particulier, les interneurones inhibiteurs (utilisant le GABA comme neurotransmetteur) projetant localement, comprennent un très grand nombre de sous-classes de cellules, et cette riche diversité cellulaire résulte en une division efficace du travail dictant presque toutes les activités corticales. De manière importante, certains interneurones sont spécialisés dans le ciblage des dendrites, tandis que d’autres, connus sous le nom de « cellules à panier », connectent principalement la région périsomatique des cellules corticales principales. Alors que les neurones ciblant les dendrites sont considérés comme contrôlant l’intégration des synapses glutamatergiques sur les cellules principales, les cellules inhibitrices innervant la région périsomatique des neurones pyramidaux sont responsables de la précision temporelle de leurs potentiels d’action. Les cellules à panier agissent ainsi comme un métronome précis : en imposant un code temporel aux cellules pyramidales, elles synchronisent un large ensemble neuronal. De manière importante, nous avons précédemment montré qu’un type particulier de cellules à panier, les interneurones à décharge rapide (« fast-spiking cells », FS), est auto-connecté par de puissantes autapses fonctionnelles (i.e des synapses qu’un neurone établit avec lui-même). De manière intéressante, nos résultats préliminaires soutiennent l’hypothèse que ces cellules à panier se connectent plus fortement entre elles via des contacts autaptiques qu’avec les autres éléments du microcircuit cortical. Ce projet vise à aborder des questions toujours pas résolues telles que : Pourquoi les interneurones FS sont si solidement auto-connectés ? Quel est leur rôle pendant les activités rythmiques synchrones ? Comment les connections autaptiques GABAergiques intègrent-t-elles les propriétés entrée-sortie des cellules FS ?
De plus, nous avons montré que la neurotransmission GABAergique vers les neurones pyramidaux principaux subissent une plasticité à long-terme non-hebbienne, qui est bi-directionnelle (i.e potentiation or dépression) en fonction du type de neurone pyramidal et de la couche corticale. Ces dix dernières années, la plasticité des synapses glutamatergiques excitatrices a été beaucoup étudiée car elle a été proposée comme étant le corrélat synaptique de l’apprentissage et de la mémoire. Par contre, les mécanismes et la fonction de la plasticité des synapses GABAergiques sont encore peu connus. Ainsi, dans un second groupe d’expériences, nous éluciderons les mécanismes moléculaires sous-jacents et les acteurs cellulaires impliqués dans la plasticité bi-directionnelle à long-terme des synapses GABAergiques sur les neurones pyramidaux, et nous identifierons sa pertinence physiologique lors de l’activité du réseau cortical.
Les résultats de ces expériences conduiront à une meilleure compréhension des propriétés physiologiques et de la fonction des interneurones néocorticaux, permettant une avancée fondamentale de la connaissance générale de la physiologie néocorticale à l’origine à la fois de comportements normaux et d’activités pathologiques.