Activité calcique et communication paracrine avant synaptogenèse dans le développement du néocortex murin
Résumé
In mouse neocortex, precursor cell divisions occur as soon as E11 and give rise to the first pioneers neurons, including Cajal-Retzius cells. Spontaneous electrical activity, supported by ion channels, is a key factor in central nervous system development. In the present work, the main goal was to understand how ion channels and calcium signalling are implicated in early neurogenesis. First, we found an inward sodium current in 55% of neuronal cells, including all Cajal-Retzius cells. At the same stage, we observed spontaneous calcium activity in proliferative and neuronal cells of cortical slices. We developed an imaging software statistically analyze calcium activity and to identify ions channels imvolved. While synapses were not yet formed, we observed the presence of synchronous calcium activity and early paracrine communication between cells. We demonstrated the existence of a signalling cascade: glycine receptors depolarization activate sodium channels expressed in neuronal cells, which in turn lead to cytoplasmic calcium increases via Na+/Ca2+ exchangers. The subsequent glutamate exocytosis paracrine release activate neocortical cells lacking sodium channels. The use of organotypic brain slice culture showed a major physiological implication of this original pathway in corticogenesis.
Dans le néocortex murin, la division des cellules précurseurs a lieu dès le stade E11 et donne naissance aux premiers neurones pionniers dont les cellules de Cajal-Retzius. L'activité électrique spontanée, portée par les canaux ioniques, joue un rôle prépondérant dans le développement du système nerveux central. Comprendre la place des canaux ioniques et de la signalisation calcique dans les phases précoces de le neurogenèse était l'objectif principal de mon projet. Nous avons montré l'apparition précoce de canaux sodiques dépendants du voltage dans 55% des cellules neuronales à E13, dont les cellules de Cajal-Retzius. En parallèle, nous avons observé des activités calciques spontanées dans les cellules proliférantes et neuronales au même stade. La conception d'un logiciel d'imagerie nous a permis d'analyser statistiquement ces activités et d'identifier les canaux ioniques impliqués. Alors que les synapses ne sont pas encore formées, nous avons observé la mise en place d'activités synchrones au sein du néocortex et démontré l'existence de communications paracrines entre les cellules. De plus, nous avons identifié l'existence d'une cascade de signalisation où la dépolarisation des récepteurs glycinergiques active les canaux sodiques présents sur les neurones pionniers. Dans ces neurones, l'influx sodique entraîne une augmentation de calcium cytoplasmique via un échangeur Na+/Ca2+ puis une exocytose glutamatergique dont le libération paracrine induit l'activation d'autres cellules néocorticales. L'utilisation de la culture organotypique de cerveau nous a laissé entrevoir une implication physiologique majeure de cette cascade de signalisation dans la corticogenèse.
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