Projet ANR-11-BSV4-0021 – AstroConSyn : Contrôle de la transmission synaptique par la connexine 30 astrogliale: bases moléculaires et impact sur l’activité de réseau pathologique
Programme : Blanc - SVSE 4 - Neurosciences (Blanc SVSE 4)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Nathalie ROUACH (INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION REGIONALEPARIS XII)
Partenaires : Laboratoire de Maladies Neurodégénératives : Mécanismes, Thérapies, Imagerie; Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie; Institut des Neurosciences de Montpellier - Déficits Sensoriels et Moteurs
Montant : 548478.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
Résumé : Impact de la Cx30 astrocytaire sur l’activité neuronale normale et pathologiqueLes astrocytes jouent un rôle actif dans la physiologie cérébrale par des interactions dynamiques avec les neurones. Le projet AstroConSyn propose d’élucider le rôle de la Connexine 30, une sous-unité des canaux jonctionnels astrocytaires impliquée dans des processus cognitifs, dans l’activité neuronale normale et pathologique.
Elucider comment la Cx30 astrocytaire régule l’activité neuronaleLes astrocytes jouent un rôle actif dans la physiologie cérébrale par des interactions dynamiques avec les neurones. Notre projet de recherche est consacré à mieux comprendre comment la Cx30, une des deux principales sous-unités des canaux jonctionnels exprimée dans les astrocytes, régule l’activité neuronale normale et pathologique. Par une approche multidisciplinaire unique combinant la physiologie, l’imagerie et la biologie moléculaire, en utilisant de nouveaux outils moléculaires ciblant spécifiquement la Cx30 astrogliale, nous proposons de:1) Investiguer le mécanisme physiologique du contrôle de la transmission synaptique par la Cx30; 2) Disséquer le mécanisme moléculaire du rôle de la Cx30 dans la neurotransmission; 3) Explorer des changements activité-dépendants d’expression de la Cx30 in vivo et  déterminer l’impact de la Cx30 sur une activité de réseau pathologique. Ce projet devrait révéler le mécanisme du contrôle de processus cognitifs par la Cx30 astrogliale et contribuer à considérer la Cx30 comme une cible alternative permettant de réguler l’activité et la toxicité des neurones dans des conditions physiopathologiques. 
Approche multidisciplinaire combinant physiologie, imagerie et biologie moléculaireLes fonctions des connexines sont complexes, puisqu’elles incluent, outre la classique communication intercellulaire, des échanges avec l’espace extracellulaire via des hémicanaux, ainsi que des fonctions indépendantes du canal, impliquant des interactions protéiques, des processus d’adhésion cellulaire et de signalisation intracellulaire. Décoder le rôle des ces diverses fonctions de la Cx30 astrocytaire a été freiné par le manque d’outils ciblant spécifiquement la Cx30 astrogliale et représente un véritable défi. Notre objectif est donc d’élucider comment la Cx30 régule la transmission synaptique excitatrice par une approche multidisciplinaire unique combinant la physiologie, l’imagerie et la biologie moléculaire, en utilisant de nouveaux outils moléculaires ciblant spécifiquement la Cx30 astrogliale.
Résumé de la soumission : Les astrocytes jouent un rôle actif dans la physiologie cérébrale par des interactions dynamiques avec les neurones. De façon intéressante, la Connexine 30 (Cx30), une des deux principales sous-unités des canaux jonctionnels exprimée dans les astrocytes, est impliquée dans des processus cognitifs. Cependant, les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans cette fonction ne sont pas connus. Nous avons montré pour la première fois que l’inactivation du gène de la Cx30 diminue la transmission synaptique glutamatergique des neurones pyramidaux de l’aire CA1 de l’hippocampe et sous-tend des changements de morphologie astrocytaire résultant en l’insertion de prolongements astrogliaux dans la fente synaptique. Cependant, les mécanismes physiologiques et moléculaires impliqués dans ces effets ne sont pas connus. En effet, les fonctions des connexines sont complexes, puisqu’elles incluent, outre la classique communication intercellulaire, des échanges avec l’espace extracellulaire via des hémicanaux, ainsi que des fonctions indépendantes du canal, impliquant des interactions protéiques, des processus d’adhésion cellulaire et de signalisation intracellulaire. Décoder le rôle des ces diverses fonctions de la Cx30 astrocytaire dans la neurotransmission a été freiné par le manque d’outils ciblant spécifiquement la Cx30 astrogliale et représente un véritable défi. Notre objectif est donc d’élucider comment la Cx30 régule la transmission synaptique excitatrice par une approche multidisciplinaire unique combinant la physiologie, l’imagerie et la biologie moléculaire, en utilisant de nouveaux outils moléculaires ciblant spécifiquement la Cx30 astrogliale. Ainsi, nous proposons de: 1) Investiguer le mécanisme physiologique du contrôle de la transmission synaptique par la Cx30; 2) Disséquer le mécanisme moléculaire du rôle de la Cx30 dans la neurotransmission; 3) Explorer des changements activité-dépendants d’expression de la Cx30 in vivo et  déterminer l’impact de la Cx30 sur une activité de réseau pathologique. Ce travail collaboratif par notre équipe comprenant des experts en physiologie neurogliale (Rouach, Escartin), biologie moléculaire des connexines (Cohen-Salmon) et vectorologie (Déglon), devrait révéler le mécanisme du contrôle de processus cognitifs par la Cx30 astrogliale et contribuer à considérer la Cx30 comme une cible alternative permettant de réguler l’activité et la toxicité des neurones dans des conditions physiopathologiques.
Résultats : Le principal résultat marquant du projet est que la connexine 30, une protéine astrocytaire abondante qui forme classiquement des canaux entre cellules, contrôle l’activité excitatrice cérébrale et la mémoire. En l’absence de cette protéine, les astrocytes changent de forme et sont capables, tels des pieuvres, d’envoyer des tentacules qui s’insèrent littéralement dans la fente des synapses pour capter à la source le glutamate libéré, et le détourner de sa cible finale, les neurones. Ce rôle de la connexine est non conventionnel puisqu’il est indépendant de sa fonction de canal, et dépend d’une partie intracellulaire de la molécule, qui régule directement l’adhésion et la migration des cellules.
Ce travail multidisciplinaire incluant électrophysiologie, imagerie, biologie moléculaire et modélisation mathématique, apporte une dimension inattendue  aux mécanismes gliaux de régulation de l’activité cérébrale.
Nous recherchons maintenant les mécanismes moléculaires physiologiques sous-jacents en développant de nouveaux outils.
Perspectives : La perspective finale du projet  est de révéler le mécanisme du contrôle de processus cognitifs par la Cx30 astrogliale et de considérer la Cx30 comme une cible alternative permettant de réguler l’activité et la toxicité des neurones dans des conditions physiopathologiques.
Publications et brevets : - Un article a été publié dans Com & int Biol en 2012 sur le rôle des réseaux astrocytaires sous tendus par les connexines dans l’activité de réseau neuronal
- Un article technique d’enregistrement simultané par électrophysiologie d’astrocyte et de neurone a été publié dans JoVe en 2012
- 3 articles de revue ont été publiés en 2013 (Trends in Neuroscience, Frontiers in Neuroenergetics et Frontiers in Cellular Neuroscience) sur le rôle des réseaux astrocytaires sous-tendus par les connexines dans le traitement de l’information neuronale et le rôle lus général des astrocytes dans la transmission synaptique.
- 2 articles ont été publiés en 2012 sur l’implication d’un facteur impliqué dans la régulation de la morphologie cellulaire
- 1 article a été publié dans Nature Neuroscience en 2014 sur le rôle non conventionnel de la Cx30 dans la régulation de la transmission synaptique excitatrice de l’hippocampe