Impact de la géométrie du segment initial de l'axone sur les propriétés électriques des neurones

Dans la plupart des neurones, les potentiels d’action (PA) sont générés dans un compartiment sous-cellulaire situé au début de l'axone, le segment initial de l'axone (SIA). La position et la longueur du SIA varient d'un type de neurone à l'autre, au cours du développement ou en réponse à un changement d'activité afférente. Ce travail combine une approche théorique avec des expériences pour éclairer la pertinence des aspects géométriques du SIA pour différentes fonctions électriques des neurones. Premièrement, nous étudions l'excitabilité sous un angle théorique et montrons que le seuil d’initiation diminue si l'AIS est éloigné du soma. Deuxièmement, nous allions modélisation et électrophysiologie pour étudier la transmission du PA du SIA au soma en enregistrant le courant axial à l'initiation des PAs. Nous montrons que la charge électrique transmise du SIA au soma est ajustée à la taille du soma de façon à suffisamment dépolariser le soma pour y régénérer le PA. En outre, nous avons observé que le seuil d'initiation s'adapte au potentiel de membrane. En parallèle, le courant axial est atténué, un phénomène en partie compensé par un élargissement du courant, de façon à transmettre la charge nécessaire à la régénération du PA. Nos résultats démontrent que la géométrie du SIA influence de façon distincte différentes propriétés électriques des neurones.In most neurons, action potentials (APs) are initiated in the axon initial segment (AIS), a subcellular compartment located at the start of the axon. The position and length of the AIS vary substantially across and within neuron types, during development and in response to a change in afferent activity. This work combines a theoretical approach with experiments to shed light on the geometrical aspects of the AIS that are relevant for distinct electrical functions. First, we focus on excitability and we relate theoretically the voltage threshold with AIS geometry. We find that the neuron is more excitable if the AIS is located further away from the soma. Second, combining modelling and patch-clamp recording, we study the AP transmission to the soma by recording the axial current at spike initiation. We show that the charge transferred by the AIS matches the size of the soma to produce a sufficient depolarization to regenerate the spike at the soma. Furthermore, we observed that threshold adapts to the membrane potential, and that the axial current attenuates concomitantly. It is partly compensated by current broadening to ensure the right amount of charge is transferred to the soma. Altogether, our results show that the geometry of the AIS has a multidimensional impact, as it affects distinct electrical properties differently