Modulation de la neurogénèse par la glycine

Abstract

Les vertébrés, du poisson à l'homme, possèdent un potentiel membranaire médié en partie par les ions chlorure (Cl-). L’une des premières formes d’activité neuronale lors du développement est la dépolarisation médiée par les ions chlorures extrudés par les canaux glycinergiques (GlyR) et GABAergiques. Cette dépolarisation est rendu possible grâce à l’expression retardée du co-transporteur d’ions chlorure et de potassium KCC2 lors du développement qui génère un gradient hyperpolarisant postnatalement chez les mammifères. Le rôle de cette dépolarisation précoce paradoxale durant le développement est inconnu. En injectant l’ARNm de KCC2 dans des embryons de poissons zébrés nouvellement fertilisé, nous avons devancé l’expression de ce co-transporteur rendant ainsi la glycine hyperpolarisante dans tous les neurones dès les premières phases du développement. Nous avons aussi ciblé le récepteur glycinergique directement en bloquant son activité et son expression à l’aide d’une drogue spécifique, la strychnine et d’un morpholino antisens (Knockdown). Dans les trois cas (KCC2, strychnine et GlyR KD), les perturbations de l’activité neuronale ont provoqués des erreurs dans la neurogenèse, en particulier une diminution du nombre d’interneurones sans avoir d’effets sur les motoneurones et les neurones sensoriels. De plus, en bloquant les canaux calciques activés à bas voltage dans le développement avec la drogue nifedipine, il y a des erreurs dans la neurogénèse semblables à celles remarquées dans les trois conditions précédentes. Nous concluons que la dépolarisation précoce par la glycine permet l’entrée du calcium et l’activation de la neurogénèse chez les interneurones.

Vertebrates, from fish to man, have a membrane potential mediated in part by chloride ions (Cl-). One of the first neuronal activity during development of the zebrafish spinal cord is cell depolarisation mediated by chloride extrusion via glycinergic receptors (GlyRs) and GABAergic receptors. This depolarisation is due to the absence of chloride-potassium cotransport channel KCC2, whose expression comes later in development, creating a hyperpolarising gradient. The role of this paradoxal depolarisation period during early stages of development is still unknown. By injecting KCC2 mRNA in newly fertilised zebrafish embryos, we expressed this co-transporter channel in neurons causing glycine to hyperpolarize in early phases of development. We also directly targeted the glycine receptor (GlyR) itself by blocking its activation with a chronic treatment of Strychnine, a specific drug, and by knocking down the expression of this receptor with an antisense morpholino injection. In those three conditions (KCC2, Strychnine and GlyR KD), perturbation of neuronal activity provoked major defects in neurogenesis, particulary in development of interneurons, without affecting other types of cells like motoneurons and sensory neurons. In addition, blocking low-voltage activated calcium channels with nifedipine provoked similar phenotypes. We conclude that the early glycine-mediated depolarisation allow calcium entry, thus activating certain aspects of interneurons neurogenesis.