Morphometrical and electrical features of motoneurons affected by amyotrophic lateral sclerosis
Institution:
Aix-Marseille 2Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The motoneuron (MN) is a crucial element of motor control triggering contraction of skeletal muscle. Its dendrites receive and integrate synaptic information from central command and peripheral sensory systems. Dendritic morphology influences synaptic input propagation towards the soma. During the first postnatal week, while achieving its adult size, complexity and developing locomotion function, MN is the main target for numerous abnormalities caused by neurological diseases, e.g. by amyotrophic lateral sclerosis (ALS). ALS is a neurodegenerative and fatal human disorder characterized by progressive loss of MNs. A subset of familial ALS cases is caused by mutations in superoxide dismutase 1 (SOD1). Transgenic mice over-expressing mutant SOD1 develop an ALS-like phenotype similar to that seen in humans including hindlimb weakness and muscle atrophy. The main goal of the present work was to outline the dendritic development of spinal MNs in SOD1 models of ALS, and to define how dendritic geometry abnormalities alter synaptic input integration. We found the earliest (P4) signs of abnormal dendritic development in SOD1 MNs in form of excessive elongation of terminal segments followed (P8) by intensive overbranching, which turned out to be the common feature in both SOD1G85R and SOD1G93A models. We have shown that morphological abnormalities cause changes in electrotonic properties of SOD1 MNs leading to the lower ability of spatial segregation of synaptic inputs. Our data support the hypothesis that pathological changes begin long before the overt clinical symptoms, bringing evidences that both SOD1 mice strains demonstrate abnormal dendritic growth pattern very early on.
Abstract FR:
Le motoneurone (MN) est un élément crucial du contrôle moteur déclenchant la contraction des muscles squelettiques. Ses dendrites reçoivent et intègrent l’information synaptique provenant de systèmes nerveux centraux et sensoriels périphériques. La morphologie dendritique influence la propagation synaptique vers le soma. Pendant les premières semaines postnatales, le MN est la cible principale de nombreuses anomalies causées par les maladies neurodégénératives, telle que la sclérose latérale amyotrophique (SLA). La SLA est une maladie fatale caractérisée par une perte progressive des MNs. Des cas de SLA sont causés par des mutations du gène codant la superoxyde dismutase 1 (SOD1). Les souris transgéniques exprimant la SOD1 humaine mutée développent un phénotype de la SLA similaire à celle observée chez l’homme, dont faiblesse et atrophies musculaires. L’objectif principal de ce travail était de décrire le développement dendritique précoce des MNs spinaux dans les modèles SOD1 de la SLA, et de déterminer comment les anomalies dendritiques altèrent l’intégration des entrées synaptiques. Nous avons trouvé les premiers signes (P4) de développement dendritique anormal sous forme d’élongation excessive des segments terminaux, suivie d’une intense ramification (P8) qui s’est avérée être une caractéristique commune dans les deux modèles murins SOD1G85R et SOD1G93A. Nous avons montré que les anomalies morphologiques provoquent les changements des propriétés électrotoniques de MNs SOD1 en diminuant la capacité de ségrégation spatio-électrique des entrées synaptiques. Nos données appuient l’hypothèse que des changements pathologiques surviennent plus tôt que les symptômes cliniques.