Caractérisation d'une mutation humaine du transporteur vésiculaire du glutamate de type 3 (VGLUT3) : VGLUT3-p.A211V dans le système nerveux central de souris

Glutamate is the major excitatory neurotransmitter in the Central Nervous System (CNS) and is accumulated into synaptic vesicles by proton-dependent transporters named VGLUT1-3. VGLUT1 and VGLUT2-positive neurons are respectively found in cortical and subcortical glutamatergic neurons. In contrast, VGLUT3 is localized in a small population of neurons using other neurotransmitter than glutamate i.e.: cholinergic interneurons in the striatum, subpopulation of GABAergic interneurons in the hippocampus and cortex and serotoninergic neurons. Furthermore, VGLUT3 is also expressed by sensory inner hear cells (IHCs).In the cochlea, VGLUT3 accumulates glutamate into synaptic vesicles of the IHCs. A mutation of the gene that encodes VGLUT3 is responsible for a progressive, high-frequency deafness. It is the first mutation of a VGLUT that was demonstrated to be responsible for a human pathology.We investigated the effects of the p.A211V mutation on VGLUT3 in the CNS of a mouse line expressing this mutation. We observed that this mutation had complex effects on VGLUT3. The p.A211V mutation causes a 80% decrease of VGLUT3 in nerve endings. 20% residual expression of VGLUT3 is sufficient to fulfill most part of its functions. Contrary to prevailing views, VGLUT3 global activity is not linearly correlated to VGLUT3 quantity. Futhermore, VGLUT3 reduction seems to be associated with a diminution of VGLUT3-positive vesicles accompanied by an homogenous reduction of VGLUT3 copy number per vesicle.Overall, my thesis allowed to acquire a better understanding of the regulation of VGLUT3. This work will deepen our understanding of the involvement of VGLUTs in various pathologies.Le glutamate est accumulé dans des vésicules synaptiques par des transporteurs vésiculaires du glutamate appelés VGLUT1-3. VGLUT1 et VGLUT2 sont utilisés par les neurones glutamatergiques «classiques» corticaux et sous-corticaux. VGLUT3 est présent dans des sous-populations de neurones utilisant d’autres neurotransmetteurs que le glutamate. Dans la cochlée, VGLUT3 permet la transmission glutamatergique entre les cellules ciliées internes et les neurones du nerf auditif. Le travail mené par l’équipe du Pr Puel a permis de découvrir l’implication de VGLUT3 dans une pathologie héréditaire de l’audition chez l’Homme. Une mutation p.A211V du gène codant VGLUT3 humain est responsable d’une surdité progressive à transmission autosomique. Il s’agit de la première mutation d’un VGLUT associé à une pathologie humaine. Mon travail de thèse a consisté à caractériser l’impact de cette mutation sur le SNC d’une lignée de souris exprimant cette mutation. Nous avons observé que cette mutation avait des effets complexes sur VGLUT3. La mutation p.A211V entraine une baisse marquée de l’expression de VGLUT3 dans les terminaisons nerveuses qui semble liée à une dégradation accélérée de VGLUT3. 20% d’expression résiduelle de VGLUT3 suffisent à assurer la majeure partie des fonctions du transporteur. L’activité de VGLUT3 ne semble donc pas être linéairement corrélée à son expression. De plus, la réduction de VGLUT3 au niveau des synapses semble s’accompagner d’une réduction du nombre de vésicules VGLUT3-positives et d’une réduction du nombre de copies de VGLUT3 par vésicule. Dans l’ensemble, mon travail de thèse a permis d’acquérir une meilleure connaissance de la régulation de VGLUT3