Régulation du réseau hippocampique par la plasticité synaptique mTORC1-dépendante des interneurones somatostatinergiques

Abstract

L’hippocampe est la principale région cérébrale en vue de l’acquisition de nouvelles connaissances jouant un rôle central dans la mémoire et la navigation spatiale. La plasticité synaptique à long terme est reconnue comme étant un substrat cellulaire majeur de l’apprentissage et la mémoire. Elle est principalement attribuée aux cellules principales, mais son rôle au sein du circuit d’inhibition reste un défi majeur à élucider. La présente étude comporte l’utilisation de délétions conditionnelles qui altèrent l’expression de certains gènes spécifiquement chez les interneurones exprimant la somatostatine (SOM-INs) en altérant la fonction de Mechanistic Target of Rapamycin Complex 1 (mTORC1), un important mécanisme de contrôle traductionnel dans la plasticité synaptique. Dans le cadre de l’étude, il a été démontré qu’il est possible d’induire une potentialisation à long terme (PLT) tardive via les récepteurs glutamatergiques métabotropiques de type 1 (mGluR1) et dépendant de mTORC1 à l’aide de stimulations chimiques répétées des mGluR1. De plus, la régulation à la baisse et à la hausse de l’activité de mTORC1 dans les SOM-INs affecte de manière bi directionnelle la plasticité synaptique de l'excitation récurrente des interneurones inhibiteurs. D’autres part, cette PLT tardive dans les SOM-INs régule la PLT de la voie des collatérales de Schaffer. Ces résultats sous-tendent un rôle fonctionnel de la plasticité synaptique aux afférences excitatrices des SOM-INs dans la régulation de l’intégration de l’information au sein de l’hippocampe.

Hippocampus is the main cerebral region within the brain that has a role in the learning process and by doing so has a crucial function in memory and spatial navigation. Long-term synaptic plasticity of principal cells is strongly established as a prime cellular substrate for hippocampal learning and memory. However, the contribution of inhibitory interneuron synaptic plasticity in hippocampal memory consolidation remain a major challenge. In this study, cell-type specific conditional knockout strategies were used to alter specifically in somatostatin interneurons (SOM-INs) Mechanistic Target of Rapamycin Complex 1 (mTORC1) activity, an important translational control mechanism in long-term synaptic plasticity. In the study, it is shown that it is possible to induce group I metabotropic glutamate receptor (mGluR1) and mTORC1 mediated late long-term potentiation (l-LTP) at excitatory input synapses onto SOM-INs by applying repetitive chemical induction of mGluR1. Furthermore, up- and down-regulation of SOM-INs mTORC1 activity bi-directionally regulated synaptic plasticity of feedback excitation of inhibitory interneurons. In addition, mTORC1-mediated late-LTP in SOM-INs regulated Schaffer collateral pathway LTP in pyramidal neurons. These findings uncover a functional role of synaptic plasticity at excitatory inputs onto SOM-INs in the regulation of hippocampal integration of information.