Perte du facteur de réponse sérique dans les neurones matures du gyrus denté modifie la morphologie des épines dendritiques et des tâches comportementales dépendant de l'hippocampe

Aperçu : G.M.

Le facteur de réponse sérique (SRF) est un facteur de transcription majeur qui régule l'expression de plusieurs gènes associés à la plasticité dans le cerveau. Bien que l’expression développementale de la SRF dans les neurones excitateurs soit cruciale pour l’établissement de circuits hippocampiques appropriés, aucune preuve substantielle de son rôle dans les neurones matures non stimulés n’a été fournie. 

La présente étude a utilisé des souris KO conditionnelles à contrôle temporel contrôlées dans le temps et a montré que le manque de SRF dans les neurones adultes entraînait une diminution des taux d'actine et l'inactivation de la protéine cofiline 1 coupant l'actine par suite de l'augmentation de la phosphorylation chez Ser3. 

L'augmentation de la phosphorylation de la cofiline 1 était corrélée à une modification de la morphologie de l'épine dendritique dans le gyrus denté, ce qui se traduisait par une augmentation du nombre d'épines qui se regroupaient dans la catégorie des épines longues. Les modifications de la morphologie de la colonne vertébrale ont coïncidé avec une amplitude et une fréquence plus faibles de courants postsynaptiques excitateurs miniatures. En outre, les animaux knock-out SRF étaient hyperactifs et présentaient des altérations des comportements dépendant de l'hippocampe, tels que le creusement, l'enfouissement du marbre et la nidification. 

Globalement, nos données indiquent que la suppression du SRF neuronal par un adulte entraîne des modifications de la morphologie et de la fonction de la colonne vertébrale ainsi que des comportements dépendant de l'hippocampe. 

Ainsi, la suppression des CRS dans les neurones adultes récapitule certains aspects des modifications morphologiques, électrophysiologiques et comportementales observées dans des troubles psychiatriques tels que la schizophrénie et les "troubles du spectre de l'autisme".

Brain Struct Funct. 2019 Aug 2. doi: 10.1007/s00429-019-01925-6.

Loss of serum response factor in mature neurons in the dentate gyrus alters the morphology of dendritic spines and hippocampus-dependent behavioral tasks

Nader K¹, Krysiak A¹, Beroun A¹, Pekala M¹, Szymanska M¹, Kuzniewska B¹, Radwanska K², Kaczmarek L¹, Kalita K³.

Author information

1

Laboratory of Neurobiology, Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences, 3 Pasteur Street, 02-093, Warsaw, Poland.

2

Laboratory of Molecular Basis of Behavior, Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences, 3 Pasteur Street, 02-093, Warsaw, Poland.

3

Laboratory of Neurobiology, Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences, 3 Pasteur Street, 02-093, Warsaw, Poland. k.kalita@nencki.gov.pl.

Abstract

Serum response factor (SRF) is a major transcription factor that regulates the expression of several plasticity-associated genes in the brain. Although the developmental expression of SRF in excitatory neurons is crucial for establishing proper hippocampal circuitry, no substantial evidence of its role in unstimulated mature neurons has been provided. The present study used time-controlled, conditional SRF knockout mice and found that the lack of SRF in adult neurons led to decreased actin levels and inactivation of the actin-severing protein cofilin 1 through its increase in phosphorylation at Ser3. The augmentation of cofilin 1 phosphorylation correlated with an alteration of dendritic spine morphology in the dentate gyrus, which was reflected by an increase in the number of spines that clustered into the long-spine category. The changes in spine morphology coincided with a lower amplitude and frequency of miniature excitatory postsynaptic currents. Moreover, SRF knockout animals were hyperactive and exhibited impairments in hippocampus-dependent behaviors, such as digging, marble burying, and nesting. Altogether, our data indicate that the adult deletion of neuronal SRF leads to alterations of spine morphology and function and hippocampus-dependent behaviors. Thus, SRF deletion in adult neurons recapitulates some aspects of morphological, electrophysiological, and behavioral changes that are observed in such psychiatric disorders as schizophrenia and autism spectrum disorders.

PMID:31375980

DOI: 10.1007/s00429-019-01925-6