Développement d'une méthode de quantification des varicosités synaptiques et asynaptiques établies par les neurones dopaminergiques

Abstract

Les neurones dopaminergiques (DA) de la substance noire compacte (SNc) et de l’aire tegmentaire ventrale (ATV) développent des contacts de type synaptique et non synaptique. Malgré de nombreux travaux sur la synaptogénèse en général, aucune méthode autre que la microscopie électronique, n’a été développée pour quantifier les varicosités synaptiques et asynaptiques issues des neurones DA. L’objectif principal de ce projet était de développer une méthode d’analyse et de quantification des varicosités synaptiques et asynaptiques des neurones DA. L’hypothèse proposée est qu’il devait être possible de détecter la présence de synapses en visualisant la colocalisation d’une protéine présynaptique telle que synaptotagmine 1 (SYT1) avec un marqueur post-synaptique tel que la postsynaptic density protein 95 (PSD95). Pour ce faire, nous avons préparé des cultures primaires de neurones DA à l’aide d’une lignée de souris transgéniques exprimant la protéine fluorescente verte (GFP) sous le contrôle du promoteur de la tyrosine hydroxyalse (TH). Nous avons ensuite visualisé les terminaisons axonales à l'aide de marquages immunocytochimiques de protéines pré et post-synaptiques. L’analyse quantitative des images a été effectuée avec le logiciel de traitement d’image Image-J. Nos résultats montrent que, via l’association d’un marqueur présynaptique tel que SYT1 avec un marqueur postsynaptique tel que PSD95, seule une minorité des terminaisons établies par les neurones DA sont de type synaptique. En contraste, des neurones glutamatergiques du cortex, établissent une majorité de terminaisons associées à un marqueur postsynaptique. Nos résultats valident donc la mise en place d'une technique d'analyse permettant de quantifier la proportion de terminaisons synaptiques et asynaptiques établies par les neurones DA.

Dopamine neurons (DA) of the Substantia Nigra compacta (SNc) and Ventral Tegmental Area (VTA) are able to develop axon terminals that are either synaptic or non-synaptic in terms of their structure. No method other than electron microscopy was previously developed to quantify synaptic and non-synaptic axonal varicosities established by DA neurons. The main objective of this project was to develop a method for the quantification and analysis of synaptic and non-synaptic terminals established by cultured DA neurons. We hypothesized that synapses should be visualized by the colocalisation of presynaptic proteins such as synaptotagmin 1 (SYT1) and postsynaptic markers like the postsynaptic density protein 95 (PSD95). To perform this, we prepared primary DA neurons cultures from neurons obtained from the ventral mesencephalon of TH-GFP transgenic mice. We then used immunocytochemistry and confocal microscopy to localize markers of the pre and postsynaptic compartments. Images were quantified using the Image-J software. Our results show that the majority of axon terminals established by DA neurons contain the presynaptic marker SYT1. However, only a minority are associated with the postsynaptic marker PSD95, compatible with previous in vivo results. In comparison, glutamatergic neurons from the cortex establish a majority of terminals associated with a postsynaptic marker. Our results validate the establishment of an experimental strategy allowing quantification of the proportion of synaptic and non-synaptic contacts established by DA neurons, a technique that we plan to use to explore the molecular mechanisms of synapse formation by these neurons.