2000) et GluR7 (Wisden and Seeburg, 1993a; Fig. 27). Les cellules exprimant la sous-unité GluR5 semblent particulièrement abondante dans le stratum oriens de la region CA1 mais sont également présentes dans le stratum oriens de la région CA3 et dans le stratum radiatum des régions CA1 et CA3 (Bureau et al., 1999; Paternain et al., 2000). Des études quantitatives utilisant un double marquage avec la glutamic acid decarboxylase (GAD) montrent que 50% des interneurones dans le stratum oriens de CA1 expriment la sous-unité GluR5, 30% dans la couche des cellules pyramidales et 14% dans le stratum radiatum (Paternain et al., 2000). Pour la région CA3, 30% des interneurones dans les strata oriens et pyramidale expriment la sous- unité GluR5 et seulement 20% dans le stratum radiatum/lacunosum moleculare. Inversement, comme l’indiquait déjà leur distribution principalement en dehors de la couche des cellules pyramidales, la majorité des neurones exprimant GluR5 sont des interneurones (86%; ibid). Pour la sous-unité GluR6, les résultats diffèrent sensiblement entre les régions CA1 et CA3. Dans la région CA1, seuls les interneurones présents dans la couche pyramidale expriment massivement la sous-unité GluR6 tandis que dans la région CA3, la grande majorité des interneurones situés dans les strata oriens, pyramidale et radiatum/lacunosum moleculare expriment la sous-unité GluR6 (Paternain et al., 2000). De la même façon, la grande majorité des cellules immunopositives pour la sous-unité GluR6 sont immunopositives pour la GAD (>95% en dehors du stratum pyramidale où la plupart des cellules pyramidales de CA3 expriment la sous-unité GluR6). Dans le stratum lucidum, de nombreuses cellules expriment la sous-unité GluR6 et celle-ci est majoritairement co-exprimée avec la GAD (97%). Comme nous l’avons vu de très nombreuses cellules du hilus expriment également la sous-unité GluR6 mais la colocalisation avec la GAD n’a pas été étudiée.
III.6.3. Rôle physiologique des récepteurs kainate dans l’hippocampe III.6.3.1. Après application exogène de kainate
L’effet de l’application de faibles doses de KA au niveau cellulaire a été étudié bien avant le clonage des récepteurs KA (Robinson and Deadwyler, 1981; Westbrook and Lothman, 1983). Ces applications induisent une dépolarisation tonique et une augmentation de la fréquence de décharge au niveau des cellules pyramidales de la region CA1 (Cherubini et al., 1990; Westbrook and Lothman, 1983) et CA3 (Westbrook and Lothman, 1983; Robinson and Deadwyler, 1981; Ben Ari and Gho, 1988). Ces effets ont ensuite été observés en présence d’antagonistes des récepteurs AMPA et bloqués en présence d’antagonistes des
récepteurs AMPA et KA (Castillo et al., 1997b) ou chez les souris mutantes pour les sous- unités codant pour les récepteurs KA (Mulle et al., 1998; Fisahn et al., 2004). Ces courants peuvent également être induits au niveau des interneurones de la région CA1 (Frerking et al., 1998; Cossart et al., 1998) et CA3 (Fisahn et al., 2004). Cette dépolarisation globale des cellules principales et des interneurones suite à l’application de faibles concentrations de KA (300nM) conduit rapidement chez le rat à des activités hypersynchrones de types épileptiformes (Westbrook and Lothman, 1983; Gaiarsa et al., 1994; Fisher and Alger, 1984; Ben Ari and Gho, 1988). Chez la souris, l’application de quantités identiques ou supérieures de KA (jusqu’à 600nM) entraîne la genèse d’oscillations rapides (~40 Hz ; rythme gamma) de l’activité de réseau enregistrée en extracellulaire (Fisahn et al., 2004). Ces oscillations semblent liées à l’action dépolarisante du KA car leur amplitude augmente avec la concentration de KA utilisée. Au-delà d’une certaine concentration (1µM) l’oscillation disparaît (Fisahn et al., 2004). Les différences inter-espèces des effets de l’application exogène de KA pourraient être dues à des différences de sous-unités exprimées, ou de sensibilité des récepteurs au KA (de telles différences ont récemment été décrite entre les récepteurs KA humains et de rats (Alt et al., 2004).
III.6.3.1.1. Inhibition de IAHP par de faibles concentrations de kainate
Un autre effet des récepteurs KA extrasynaptiques, non directement lié à une dépolarisation, a été observé au niveau des cellules pyramidales de CA1. Dans ces cellules, l’application de faibles doses de KA (200 nM) augmente le nombre de potentiels d’actions évoqués en réponse à une injection de courant dépolarisant (Cherubini et al., 1990). Cet effet n’est pas du à un changement du potentiel membranaire du neurone post-synaptique car ce potentiel est maintenu au niveau observé avant l’application de KA. Cet effet s’accompagne d’une diminution du courant hyperpolarisant calcium dépendant observé après l’émission d’un potentiel d’action (IAHP; Cherubini et al., 1990) et d’une diminution des courants
potassiques calcium dépendants IH (Gho et al., 1986). Une fois de plus, au vu des
concentrations de KA utilisées, ces effets sont vraisemblablement dus à une activation spécifique des récepteurs KA. Des études récentes ont reproduit l’effet du KA sur IAHP en
présence d’antagonistes sélectifs des récepteurs AMPA et montrent que l’effet est bien du à l’activation des récepteurs KA car il est bloqué par le CNQX (Melyan et al., 2002) et chez les souris mutantes GluR6-/- (Fisahn et al., 2005). Une autre étude montre que ces effets sont dus à une action métabotropique des récepteurs KA via l’activation des protéines G et de la PKC
(Melyan et al., 2004). L’effet sur l’excitabilité intrinsèque est beaucoup plus long que l’application de KA (30 min) et pourrait constituer un exemple de modification à long terme de l’excitabilité cellulaire (Melyan et al., 2004). De plus, ces effets peuvent également être induis par le glutamate libéré synaptiquement après stimulation à haute fréquence (5 stimulations à 100 Hz) des fibres afférentes. Ces effets sont observés en l’absence de courant post-synaptique et pourraient être dus à l’activation de récepteurs KA péri-synaptiques (Coussen et al., 2002). Ces résultats montrent enfin que deux types de récepteurs KA sont exprimés au niveau des cellules pyramidales de la région CA1 : (i) des récepteurs canaux dont l’activation induit un courant tonique et (ii) des récepteurs métabotropiques dont l’activation entraîne via une cascade de second messager la diminution de l’AHP. Des expériences complémentaires permettront de dire si ces deux types de récepteurs sont différents.
III.6.3.1.2. Inhibition des potentiels d’actions calciques
L’activation des récepteurs KA par de faibles quantités de KA (50nM) produit une diminution de l’amplitude des potentiels d’actions calciques enregistrés dans les cellules pyramidales de CA1 (Cherubini et al., 1990). Cet effet est également indépendant de la dépolarisation des cellules pyramidales et pourrait être du à une inhibition directe des canaux calciques (Nistri and Cherubini, 1991). Ces expériences n’ont pas, à notre connaissance, été reproduites en présence d’antagoniste des récepteurs AMPA et les mécanismes impliqués sont à l’heure actuelle inconnus.
III.6.3.2. Courants synaptiques dus à l’activation de récepteurs kainate III.6.3.2.1. Au niveau des cellules principales
La démonstration de l’existence des récepteurs ionotropiques glutamatergiques de type KA au niveau des neurones du système nerveux central et la mise en évidence de leurs effets excitateurs a conduit naturellement à rechercher leur rôle, particulièrement au niveau de la transmission synaptique excitatrice. Les premières tentatives pour révéler un courant post- synaptique excitateurs porté par l’ouverture des récepteurs KA (EPSCKA) en utilisant les
antagonistes sélectifs des récepteurs AMPA se révélèrent infructueuses au niveau de neurones hippocampiques en culture (Lerma et al., 1997). Cependant, un courant synaptique porté par l’activation de récepteurs KA fut pour la première fois enregistré au niveau des cellules