Role of gephyrin splice variants in synaptic diversity

La diversité des synapses inhibitrices est soutenue par de multiples classes d'interneurones aux morphologies, schémas de connectivité et propriétés physiologiques distincts. Pourtant, les déterminants moléculaires spécifiques de la diversité des synapses inhibitrices restent largement inconnus. Nous avons étudié la géphyrine (Gphn), considérée comme la protéine d'échafaudage principale des synapses inhibitrices qui contrôle notamment la localisation et la fonction des récepteurs inhibiteurs, mais est également responsable de l’organisation des différents acteurs de la post-synapse inhibitrice. De précédentes études ont révélé que la géphyrine est soumise à l’épissage alternatif, bien qu’une quantité limitée de variants avaient été recensés, et que l’expression de variants d’épissage aberrants de la GPHN a été identifiée comme un facteur de risque pour différents troubles neurologiques, comme la schizophrénie, l'autisme, ou encore l'épilepsie. Au cours de nos travaux, nous avons à l’aide d’une technique de séquençage découvert 277 variantes d'épissage de la Gphn exprimées au cours du développement du cerveau, générant un protéome de la Gphn complexe, visiblement régulé selon la localisation mais aussi selon le stade de développement. Nos études d’immunohistochimie ont mis en évidence une localisation mais aussi des propriétés de clustering distinctes entre les différents variants. Nos données in vivo des ont révélé comment les changements d'expression des isoformes de Gphn contrôlent la formation des synapses inhibitrices dans le cortex cérébelleux, démontrant ainsi que la complexité des isoformes d'une seule protéine d'échafaudage postsynaptique contribue à la diversité moléculaire des synapses inhibitrices dans le cerveau.Inhibitory synapse diversity is supported by multiple classes of interneurons with distinct morphologies, connectivity patterns and physiological properties. Yet, the specific molecular determinants of inhibitory synapse diversity remain largely unknown. We studied gephyrin (Gphn), which is considered the major scaffolding protein of inhibitory synapses that controls the localization and function of inhibitory receptors, but is also responsible for the organization of the different actors of the inhibitory postsynapse. Previous studies have revealed that gephyrin is subject to alternative splicing, although a limited amount of variants had been identified, and that the expression of aberrant splicing variants of GPHN has been identified as a risk factor for different neurological disorders, such as schizophrenia, autism, or epilepsy. In the course of this study, we have discovered 277 splice variants of Gphn expressed during brain development, generating a complex Gphn proteome, visibly regulated depending on the localization but also on the developmental stage. Our immunohistochemistry studies revealed distinct localization but also clustering properties between the different variants. Our in vivo data showed how changes in Gphn isoform expression control the formation of inhibitory synapses in the cerebellar cortex, demonstrating that the complexity of isoforms of a single postsynaptic scaffolding protein contributes to the molecular diversity of inhibitory synapses in the brain