Le thalamus, via les neurones thalamocorticaux glutamatergiques (TC), est le dernier relais dans le flux d'informations de la périphérie vers le cortex. Les résultats que j'ai obtenus au cours de ma thèse seront ensuite présentés et discutés au chapitre IV.
Organisation de la boucle thalamocorticale
Le complexe ventrobasal (VB)
- Composition du complexe VB
- Une organisation somatotopique du réseau
- Projections des neurones relais TC vers le cortex et vers le NRT
Le faisceau d'axones innervant les neurones VPM transmet les informations provenant du visage (Veinante et Deschênes, 1999). Les données in vitro diffèrent en ce qui concerne l'efficacité de la projection des neurones TC vers les neurones corticaux de couche IV.
Les afférences glutamatergiques des neurones TC
- Les afférences excitatrices lemniscales
- Les afférences excitatrices corticothalamiques
- Les afférences neuromodulatrices
Les synapses glutamatergiques des neurones CT de couche VI représentent 30 à 40 % des afférences reçues par les neurones TC (Montero, 1991). La stimulation de ces noyaux mésencéphaliques a un effet excitateur sur les neurones TC, entraînant une dépolarisation rapide due à l'activation des récepteurs nicotiniques (Hu et al., 1989).
Les afférences GABAergiques
- Organisation du NRT
- Connexions NRT Æ TC
- Interconnections NRT Æ NRT
Le courant tonique représente environ 80 % de la transmission GABAergique au niveau des neurones TC ( Belelli et al., 2005 ). Le CPSI enregistré dans les neurones NRT présente une cinétique de désintégration trois fois plus lente que celle des neurones TC (le CPSI a diminué de moitié après 60 ms contre 20 ms, respectivement) (Zhang et al., 1997).
Rôle du canal calcique de type T dans l’excitabilité thalamique
Description du canal calcique de type T
- Histoire du courant T thalamique
- Composition du canal T
- Expression du canal T dans le thalamus
Les canaux calciques de type T appartiennent à une superfamille de canaux dépendants du potentiel, comprenant les canaux Na+ et K+ (Jan et Jan, 1992). La modélisation montre une forte densité de canaux dans les parties distales de l'arborisation.
Propriétés des courants T
- Propriétés biophysiques
- Fonction du courant T et genèse des PCBS
Les cinétiques d'activation des canaux T sont relativement lentes (entre 0,5 et 5 msec) (Burgess et al., 2002), comparées à celles des canaux calciques HVA, comme les canaux de type P/Q. Par exemple, une étude a montré une potentialisation des canaux Cav3.1 dans les cellules de Purkinje par l'activation des récepteurs mGluR1 ( Hildebrand et al., 2009 ).
Le thalamus, le canal T et le sommeil
- Le thalamus, un acteur des rythmes du sommeil
- Excitabilité des neurones TC penadant le sommeil
- Mise en jeu des canaux T et des interactions thalamocorticales dans la genèse et le
Ainsi se pose l'hypothèse d'une genèse des rythmes au niveau du réseau thalamocortical (Steriade et al., 1993b). La réduction de ce tonus, ou « système d'activation ascendant » (AAS) ( Steriade et al., 1990 ), provoque une hyperpolarisation progressive des neurones TC. Les oscillations ultra-faibles représentent l'activité dominante pendant le sommeil NREM, leur fréquence est comprise entre 0,3 et 1 Hz (Steriade et al., 1993c).
L'apparition de ce type d'activité est strictement liée au potentiel membranaire des neurones (Leresche et al., 1991). La stimulation des neurones corticaux provoque également le déclenchement de PCBS, avec des salves de potentiels d'action, à la fréquence delta dans les neurones NRT ( Steriade et al., 1991 ). Il est également possible de déclencher des oscillations de neurones NRT in vitro à des fréquences comprises entre 0,5 et 7 Hz (Avanzini et al., 1989 ; Bal et McCormick, 1993).
Les plasticités GABAergiques et thalamiques
Les formes de plasticités inhibitrices
- Origine pré-synaptique
- Origine post-synaptique
B : Exemple schématique d’un mécanisme iLTD hétérosynaptique d’origine pré-synaptique qui nécessite l’activation de récepteurs NMDA pré-synaptiques. Dans les neurones dopaminergiques du VTA, la stimulation à haute fréquence (100 Hz pendant 1 seconde) des fibres afférentes (GABAergiques et glutamatergiques), avec une électrode située à 200 – 500 µm du soma, conduit à l'activation des récepteurs NMDA et à la synthèse. de NON. Les plasticités homosynaptiques peuvent également être induites au niveau postsynaptique par l'activation des récepteurs métabotropiques GABAB.
Dans le même contexte, l'activation à basse fréquence des récepteurs NMDA (10 Hz) induit l'iLTD (Morishita et Sastry, 1996). Les mécanismes iLTD qui dépendent de l’activation des récepteurs NMDA sont souvent dus à une augmentation du calcium intracellulaire. La plasticité hétérosynaptique peut également être due à l'activation des récepteurs dopaminergiques, comme c'est le cas dans le VTA où l'activation des récepteurs de type 2 provoque une dépression des courants inhibiteurs (Dacher et al., 2013).
Le calcium et la plasticité GABAergique
- Sources de calcium
- Les voies intracellulaires activées par le calcium
L'étude pharmacologique de ces phénomènes montre que le sens de la plasticité dépend du niveau relatif d'entrée du calcium par les canaux calciques des LTD de type L et R des synapses inhibitrices, résultant de l'entrée du calcium par les canaux HVA de type L. Les auteurs émettent l’hypothèse que l’induction du LTD nécessite une forte entrée de calcium via les canaux calciques de type HVA, tandis que la LTP nécessite une entrée de calcium spécifiquement via les canaux T. , 2013).
L'activation de CaN entraîne donc des symptômes d'iLTD, souvent dépendants de l'absorption du calcium via les récepteurs NMDA. L'application d'un antagoniste spécifique de CaN, FK-506, bloque l'établissement de cette plasticité hétérosynaptique, confortant l'idée selon laquelle un mécanisme intracellulaire nécessitant l'activation de CaN suite à l'entrée du calcium par NMDA-R conduit à cette iLTD (Lu et al., 2000 ). L'activation de CaN se ferait via l'entrée de calcium pré-synaptique via les récepteurs NMDA, qui jouent là encore leur rôle de détecteur de coïncidence (avec l'activation de CB1R).
Plasticités intrathalamiques
- Plasticités des synapses glutamatergiques
- Plasticités des synapses GABAergiques
Dans les neurones NRT, le signal calcique généré par les canaux T lors du PCBS se propage à travers l'arborisation dendritique (Chausson et al., 2013 ; Crandall et al., 2010), permettant ainsi de manière post-synaptique au niveau de toutes les synapses glutamatergiques reçues par ces neurones. neurones. En revanche, l'entrée du calcium par les canaux HVA lors de l'AP lors des activités toniques ne permet pas la propagation du courant calcique à travers l'arborisation dendritique (Chausson et al., 2013 ; Crandall et al., 2010) (Figure 35C). Ce phénomène, appelé suppression de l'inhibition induite par la dépolarisation (DSI), dépend de l'activation pré-synaptique des récepteurs eCB (Sun et al., 2011).
Ceci s'explique par le fait que la rétropropagation de l'AP dans les neurones TC semble limitée à la partie proximale de la dendrite, contrairement au PCBS, ce qui entraîne une entrée significative de calcium dans la partie distale de l'arborisation dendritique (Errington et al., 2010). Les canaux T sont donc indirectement impliqués dans cette iLTP, même si l'effecteur direct dépend de l'entrée du calcium par les canaux de type L. Par analogie avec les interactions observées au niveau des synapses glutaminergiques entre les récepteurs NO et NMDA, les auteurs émettent l'hypothèse d'une connexion entre les canaux de type L. et NO, permettant l'activation de ce dernier par apport local de calcium (Sieber et al., 2013).
Sommeil et plasticité
La deuxième hypothèse serait que le sommeil permettrait d'optimiser la consolidation des nouvelles informations acquises lors de l'éveil. Lors de l'éveil (éveil, trait plein en jaune), la force synaptique augmente en moyenne, certaines synapses sont renforcées voire créées (bouton synaptique en jaune), entraînant une augmentation de leur poids synaptique (W). Ainsi, ce mécanisme d'homéostasie synaptique permettrait d'améliorer le rapport signal sur bruit des synapses qui a été fortement accentué lors de l'éveil (Figure 36).
La deuxième hypothèse considère la consolidation de la mémoire comme un processus actif qui nécessite une réactivation spécifique des circuits neuronaux impliqués lors de l'éveil lors de l'encodage (Stickgold et al., 2001). Des expériences réalisées sur des rats montrent que lors de l'exploration d'un nouvel environnement, les neurones hippocampiques, qui se déchargent selon un schéma spatio-temporel défini, sont réactivés selon le même schéma lors des phases de sommeil lent (Wilson et McNaughton, 1994). L'étude chez l'homme de la consolidation de la mémoire pendant le sommeil montre que l'utilisation du contexte sensoriel (odeur) présent lors de l'apprentissage des tâches lors des phases SWS améliore les performances lors du test du lendemain.
LTD des synapses GABAergiques intrathalamiques NRT → TC lors des oscillations
Introduction préliminaire
Une application transitoire d'un antagoniste des récepteurs ionotropes GABA (GABAA-R), la GABAzine, au moment du protocole d'induction, empêche l'établissement du LTD, ce qui signifie que l'activation de ces récepteurs par le GABA est nécessaire. De même, l'application d'un antagoniste des récepteurs métabotropiques du glutamate (mGluRI) du groupe I, LY367385, bloque Cependant, de la même manière que la dépolarisation de l’élément postsynaptique au cours du protocole ne parvient pas à induire la plasticité, la stimulation à haute fréquence des fibres afférentes ne parvient pas à elle seule à induire la plasticité.
L'étude de la dynamique du calcium dans les neurones TC nous montre que lors des dépolarisations appliquées lors du protocole d'induction, on observe une forte entrée de calcium dans le soma des neurones et tout au long de leur arborisation dendritique. L'utilisation intracellulaire d'un chélateur puissant du calcium (BAPTA) bloque l'induction du LTD, tout comme l'application d'un antagoniste des canaux calciques voltage-dépendants avec un faible seuil d'activation de type T, le TTA-P2. Cela peut signifier que cela ne se produira que pendant les lentes oscillations du sommeil profond, pendant lesquelles les activités synchrones de la boucle thalamocorticale sont associées à une entrée massive de calcium par les canaux T.
Article
Two-photon excitation of the fluorescent dyes (custom 2-photon laser scanning microscope) was performed by a femtosecond Ti:Saphir laser (Mai Tai HP, Spectra-Physics, Mountain View, CA) tuned to 800 nm and fluorescent signals were acquired simultaneously over dendrites in selected regions of interest (acquisition frequency = 40–60 frame/s) by two high-gain photomultiplier tubes (PMT Hamamatsu H9305-03, Hamamatsu photonics, Japan). Weese GD, Phillips JM, Brown VJ (1999) Attentional orientation is impaired by unilateral lesions of the thalamic-reticular nucleus in the rat. Excitatory amino acids in synaptic transmission in the Schaffer collateral-commissural pathway of the rat hippocampus.
On the excitatory post-synaptic potential evoked by stimulation of the optic tract in the rat lateral geniculate nucleus. Electrophysiology and pharmacology of the corticothalamic input to lateral thalamic nuclei: an intracellular study in the cat. Sleep-related variations of membrane potential in the lateral geniculate body relay neurons of the cat.
Postsynaptic mechanisms underlying long-term depression of GABAergic transmission in neurons of the deep cerebellar nuclei. The axonal arborization of single thalamic reticular neurons in the rat somatosensory thalamus.