Circuits inhibiteurs élémentaires de l'hippocampe
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Elementary inhibitory circuits of the hippocampus: Feed-forward inhibitory (FFi) circuits and recurrent inhibitory (RECi) circuits are among the simplest connectivity pattern ubiquitously found in the central nervous system. In FFi circuits, excitatory projecting neurons provide inhibition to their target. In RECi circuits, excitatory projecting neurons provide inhibition to themselves. These circuits are disynaptic because inhibition is mediated by intercalating an inhibitory interneuron (IN) between the projecting neuron and its targets/themselves. The function of these circuits has been initially addressed in the spinal chord. Their purpose in cortical areas remains poorly understood. We studied FFi and RECi circuits in vitro, using rat hippocampal slices. We used patch-clamp techniques to record from pyramidal cells (PCs) and INs. In the hippocampus PCs project to several morphological classes of GABAergic INs, some of which project back to PCs, suggesting their involvement in RECi while other project to the targets of the PCs, suggesting their involvement in FFi. Through simultaneous somatic and dendritic recordings from PCs, we show that FFi is much stronger in the soma than in the dendrites. Furthermore we demonstrate that the sub-cellular partitioning of FFi is necessary for precise coincidence detection in the soma, while allowing dendrites to sum incoming activity over broader time windows. In contrast to FFi that appears to be confined to the somatic or peri-somatic compartment of PCs, we found that RECi can shift along the somato-dendritic axis depending on the spiking frequency of PCs. At low frequencies RECi is confined to the compartments that are proximal to the soma while at higher frequencies RECi shifts to more distal dendritic compartments. This is due to the selective, frequency-dependent recruitment of distinct GABAergic INs projecting to either proximal or distal compartments of PCs.
Abstract FR:
Les circuits d'inhibition feedforward (iFF) et récurrente (iREC) sont parmi les plus simples circuits neuronaux rencontrés dans le système nerveux central. Dans les circuits d'iFF, les neurones de projection inhibent leurs cibles. Dans les circuits d'iREC, ces neurones s'inhibent entre eux. Ces circuits sont disynaptiques car l'inhibition est produite en intercalant un interneurone (IN) entre le neurone de projection et sa cible. La fonction de ces circuits fut initialement étudiée dans la moelle épinière. Leur rôle dans les aires corticales est peu compris. Nous avons étudié les circuits d'iFF et d'iREC in vitro, dans des tranches aigue͏̈s d'hippocampe de rat. Nous avons utilisé la technique du patch-clamp pour enregistrer des cellules pyramidales (CPs) et des INs. Dans l'hippocampe, les CPs projettent sur plusieurs classes d'INs GABAergiques. Certains INs projettent en retour sur les CPs, suggérant qu'ils produisent de l'iREC. D'autres projettent sur les cibles des CPs, suggérant qu'ils produisent de l'iFF. En réalisant des enregistrements simultanés du soma et des dendrites des CPs, nous avons démontré que l'iFF est plus forte sur le soma que sur les dendrites. De plus, nous avons montré que la restriction de l'iFF au soma est nécessaire pour la détection de coi͏̈ncidence précise au soma, tout en permettant aux dendrites de sommer l'activité excitatrice dans une fenêtre de temps plus large. Au contraire de l'iFF qui demeure concentrée sur le soma, l'iREC peut cibler différents compartiments en fonction de la fréquence des potentiels d'action dans les CPs. A basse fréquence, l'iREC est confinée aux compartiments proches du soma; aux hautes fréquences, l'iREC est distribuée aux compartiments plus distants dans les dendrites. Ceci est du au recrutement fréquence-dépendant d'INs distincts projetant sur des domaines des CPs différents. Une seule CP pourrait activer un circuit d'iFF ou d'iREC, et nous discutons les possibles implications fonctionnelles de tels circuits.