Implication du Régulateur endogène de la Calcineurine 1 dans la transmission et la plasticité synaptique

Le régulateur endogène de la calcineurine 1 (RCAN1) est exprimé dans les neurones, cependant son rôle dans la régulation de la transmission et de la plasticité synaptique est mal connu. De manière intéressante, plusieurs études dans les cellules cardiaques et les levures montrent une double régulation de la calcineurine 1 (CaN1) par RCAN1. Il est décrit qu'en fonction de son état de phosphorylation par la kinase glycogène synthase 3β (GSK3β), RCAN1 réprime la CaN1 à l'état déphosphorylé, mais il faciliterait son activité à l'état phosphorylé. La régulation de la CaN1 par RCAN1 phosphorylé n'a encore jamais été étudiée dans les neurones et pourrait mettre en relation deux acteurs majeurs de la dépression à long terme (LTD), à savoir la CaN1 et la GSK3β. Par ailleurs une étude récente a montré que RCAN1 peut également être phosphorylé par la protéine kinase A (PKA), une kinase essentielle dans la mise en place de la potentialisation à long terme (LTP), entrainant ainsi une augmentation de l’inhibition de la CaN1 par RCAN1. Dans les neurones, RCAN1 pourrait donc potentiellement réguler à la fois la LTP et la LTD dépendamment de son état de phosphorylation. Mes travaux visent à élucider si RCAN1 est capable de réguler la transmission et de la plasticité synaptique en fonction de son état de phosphorylation et si son action dépend de la CaN1. Afin de déterminer le rôle de RCAN1 dans ces processus, une combinaison de techniques de biologie moléculaire, d’électrophysiologie et d'imagerie a été employée. Nous avons généré des mutations ponctuelles de RCAN1 sauvage de manière à rendre RCAN1 non phosphorylable par la GSK3β ou la PKA. L’expression virale de RCAN1 et de ses différents mutants dans des cultures primaires de neurones d’hippocampe a révélé que RCAN1, dans ses versions sauvage et mutées, est localisé au niveau des épines dendritiques, suggérant une possible fonction de RCAN1 à la synapse. De manière à déterminer les effets de RCAN1 sur la transmission et la plasticité synaptique, j’ai exprimé de manière virale RCAN1 et ses différents mutants dans des tranches organotypiques d'hippocampes de rat et analysé leurs effets par enregistrement en ‘‘patch-clamp’’ en configuration de cellule entière. J’ai pu observer que le blocage du site de phosphorylation de RCAN1 par la GSK3β entraînait une augmentation de la transmission synaptique ainsi qu’un blocage de la LTD. De plus j’ai démontré que la LTP été bloquée lorsque la PKA ne pouvait pas phosphoryler RCAN1. Enfin nous avons pu déterminer que ces différents effets de RCAN1 sur la transmission et la plasticité synaptique étaient dépendants de la CaN1. Nous avons donc démontré une cascade d’évènements et mis en évidence le rôle clé de RCAN1 dans la régulation de la LTP et de la LTD. Nous proposons donc que RCAN1 permet de moduler la transmission et la plasticité synaptique en fonction de son état de phosphorylation par la GSK3β et la PKA en agissant sur la CaN1, en étant un effecteur de la GSK3β lors de l’induction de la LTD ainsi qu’un effecteur de la PKA lors de l’induction de la LTP.

Keyphrases: RCAN1, CaN1, PKA, LTD, LTP, GSK3β