Analyse Synaptic Modulation de<em> Drosophila melanogaster</em> Photorécepteurs après exposition à la lumière prolongée

La modulation de la fonction synaptique contribue à la remarquable capacité du système nerveux pour répondre précisément ou adapter à l'évolution des stimuli environnementaux. Réglage de la libération des vésicules présynaptique probabilité est un moyen de contrôler la force synaptique ^1. La libération des vésicules synaptiques a lieu à la zone active (AZ), une région spécialisée de la membrane présynaptique ^2. AZ est caractérisée par une cassette de protéines spécifiques ^{3, 4.} La plupart des protéines qui contribuent à AZ assemblage sont hautement conservés dans les nématodes, les insectes et les mammifères ^5. Des études récentes suggèrent que le niveau de l' activité neuronale régule la composition moléculaire de l'AZ, qui à son tour contribue à la régulation de la sortie fonctionnelle à la fois in vitro et in vivo ^{6, 7,}> 8. Nous avons déjà constaté que AZS photoréceptrices subissent un remodelage moléculaire chez la drosophile après une exposition prolongée à la lumière ambiante naturelle ^9. Dans cette condition, nous avons observé que le nombre de Bruchpilot (Brp) -positif AZS a été réduit dans les axones photoréceptrices.

Les protéines Brp / CAST / famille ELKS sont des blocs de construction fondamentaux de AZS dans vertébrées et invertébrées synapses ^10. Chez les mutants de Drosophila BRP, a évoqué la libération des vésicules est supprimée ^{11, 12.} Les 17 résidus C-terminaux acides aminés de Brp sont essentiels pour le regroupement des vésicules synaptiques au Drosophile Jonction neuromusculaire (NMJ) ^{13, 14.} Ces études ont démontré le rôle central de cette molécule dans l'organisation et la fonction AZ. Avec un outil génétique récemment mis au point, Synaptic Tagging avec Recombinaison (StAR), Brppeut être observée in vivo dans des types cellulaires spécifiques, à des niveaux d'expression endogènes et à une résolution de ¹⁵ synapses unique. Cet outil rend possible d'évaluer la dynamique endogène de synapses quantitativement dans le système nerveux central complexe.

Il y a eu plusieurs études, y compris quantifications synaptiques à partir des données obtenues à partir de la microscopie confocale. modifications synaptiques ont été évalués en mesurant la longueur, la zone, le volume, la densité et le comptage du nombre basé sur des applications logicielles sophistiquées. Par exemple, le ImageJ freeware fournit une méthode de quantification pour la zone synaptique totale et des mesures de densité synaptiques au Drosophile NMJ ^16. Le nombre de sites de colocalisation des marqueurs pré et post – synaptiques ont été quantifiées à l' aide du plug – in "punctas Analyzer" disponible sur la plate – forme de logiciel ImageJ ^17. Alternativement, un multi-pairprogramme basé adigm environnement de calcul numérique, Synapse détecteur (SYND), peut automatiquement tracer dendrites des neurones marqués avec un marqueur fluorescent, puis quantifie les niveaux de protéines synaptiques en fonction de la distance du corps de cellule ^18. Le logiciel Synaptic punctas Analysis (SynPAnal), a été conçu pour l'analyse rapide des images 2D de neurones acquises par microscopie confocale ou fluorescent. La fonction principale de ce logiciel est la quantification automatique et rapide de la densité et de l' intensité de la protéine ¹⁹ lacrymaux. Récemment, un algorithme automatique basé sur l' apprentissage de détection de synapse a été généré pour la quantification du nombre synaptique en 3D ^20, en profitant du logiciel d' analyse 3D Visualization assistée (Vaa3D) ^21.

logiciel d'analyse d'image commerciale sont également des outils puissants pour quantifications synaptiques. Par exemple, la fluorescence,les récepteurs des neurotransmetteurs marqué ou un composant AZ présynaptique ont été quantifiés en trois dimensions avec une résolution individuelle synapses dans C. elegans ²² ou le système olfactif de drosophile ^{23, 24,} permettant à des centaines de synapses à caractériser rapidement dans un seul échantillon.

Ici, nous présentons une méthode par un logiciel d'analyse d'image personnalisée plug-in mis en œuvre dans un environnement de calcul numérique multi-paradigme qui permet d'analyser semi-automatiquement plusieurs aspects de AZS, y compris leur nombre, la répartition et le niveau d'enrichissement de composants moléculaires l'AZ. Ainsi, cette analyse complexe nous a permis d'évaluer la dynamique des composantes synaptiques dans les terminaisons axonales dans différentes conditions environnementales. Nous avons étudié l'effet de l'exposition à la lumière sur les synapses de sortie des photorécepteurs de mouches adultes. La procédure est réalisée en trois étapes: 1)préparation pour exposition à la lumière, 2) la dissection, l'immunohistochimie et l'imagerie confocale, et 3) l'analyse d'image.