Katalin Tóth

Biographie

Dr. Katalin Toth obtint son doctorat en 1995 de l’université Fotvos Lorand de Budapest en Hongrie, sous la supervision de Dr. Tamas F. Freund suite à un baccalauréat en biologie. Deux ans plus tard, elle fit ses deux années d’études postdoctorales au laboratoire de Dr. Richard Miles de l’institut Pasteur, à Paris en France, où elle étudia les propriétés des interactions synaptiques entre les paires de neurones connectés. Ensuite, elle déménagea à l’Institut national de santé aux Etats-Unis où elle a collabora avec Chris J. Mcbain sur les propriétés plastiques des réseaux hippocampes. Elle établit son laboratoire en 2000 à l’Université Laval où elle a travaillé au Département de psychiatrie et de neuroscience jusqu’en avril 2020. Ses recherches portent sur les mécanismes de libération présynaptique et le traitement de l’information aux fibres de mousse d’hippocampe.

Note: A present, le laboratoire de Dr Toth accepte la candidature d’étudiants gradués ainsi que de stagiaires postdoctoraux. Veuillez s’il vous plait faire parvenir votre cv à l’adresse électronique suivante: ktoth@uottawa.ca.

Intérêts de recherche:

Mon laboratoire s’intéresse aux principes de base de la communication neuronale dans le réseau hippocampe. Nous visons à déchiffrer le mécanisme de traitement et de codification de l’information spatiale par les cellules hippocampes. Nous accordons une attention particulière aux propriétés des interactions synaptiques entre les fibres moussues et les cellules pyramidales CA3 pendant l’activité d’éclatement. Les cellules de granules s’enflamment lorsque l’animal se trouve dans un endroit donné, ce qui suggère que cette forme de communication est un élément clé du traitement de l’information spatiale. Nous étudions les réponses pré- et post-synaptiques à la stimulation haute fréquence. Nous étudions le mécanisme d’éclatement des cellules granuleuses déclenchant de grandes ondes de calcium postsynaptiques ce qui engendre la mobilisation de différentes piscines vésiculaires, qui à leur tour contribuent à diverses formes de libération , de facilitation à court terme et de codification de l’information. Mes travaux de laboratoire sont axés sur la surveillance simultanée des signaux optiques et électrophysiologiques dans les neurones hippocampes.

Projets en cours:

Traitement de l’information par des terminaux MF uniques (Collaboration avec les Drs Kirill Volynski, UCL et Yulia Timofeeva, U. Warwick)

Nous avons récemment découvert que les GPM transmettent l’information en comptant efficacement le nombre de pics dans les sursauts physiologiques (logique de comptage), ce qui représente un nouveau mécanisme de rechange au codage des cotes. A l’aide d’un modèle simplifié, nous avons montré que le comptage des pics par les MFB pouvait s’expliquer par l’interaction entre la dynamique de tampon endogène Ca2+, l’extrusion Ca2+ et l’amorçage SV. Nous appuyant sur ce modèle, nous visons ensuite à déterminer comment la diversité structurelle et fonctionnelle entre les zones actives contribue à la dynamique du calcium intraterminal et à la stratégie de codage des terminaux MF.

Traitement de l’information par le gyrus denté - réseau CA3

Les CG dentés ont un faible taux de tir moyen et, habituellement, ils libèrent de brèves rafales de potentiel d’action qui sont séparées par des périodes silencieuses de plusieurs secondes. Comment le réseau CA3 décode-t-il ces informations entrantes ?  Nous visons à identifier les facteurs pré- et postsynaptiques et les acteurs moléculaires qui sous-tendent ces deux types distincts de stratégies de transfert d’information. Pour ce faire, nous utiliserons des animaux KO, l’imagerie calcique, le dételage du glutamate et la modélisation computationnelle.

Implications de l’inhibition du flux au niveau de réseau du traitement de l’information (En collaboration avec Dr. Richard Naud)

Combinant nos expertises respectives en analyse de réseau expérimentale et théorique, nous visons à développer un cadre de calcul avec des paramètres sous contrainte expérimentale pour comprendre l’effet des stratégies de codage MF sur le réseau CA3.

Approches expérimentales:

Enregistrement par patch-clamp, imagerie à deux photons, microscopie électronique.

Récentes publications

• V. Villette, M. Chavarha, I. K. Dimov, L. Pradhan, S. W. Evans, D. Shi, R. Yang, S. Chamberland, J. Bradley, B. Mathieu, F. St-Pierre,  J.  M. J. Schnitzer, G. Bi, K. Tóth, Jun Ding, Stéphane Dieudonné, Michael Z. Lin* (2019) Fast two-photon volumetric imaging of an improved voltage indicator reveals electrical activity in deeply located neurons in the awake brain. Cell 2019 Dec 12;179(7):1590-1608.e23. doi: 10.1016/j.cell.2019.11.004.

• Y. Mircheva, M. R. Peralta III and K. Tóth (2019) Recruitment of feedforward inhibition in the molecular layer of the dentate gyrus drives long lasting hyperpolarization in granule cells and alters the entorhinal input integration.  J Neurosci. 2019 Aug 14;39(33):6399-6413. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2976-18.2019

• S. Chamberland, Y. Timofeeva, A. Evstratova, K.Volynski, K. Tóth (2018) Action potential counting at giant mossy fiber terminals gates information transfer in the hippocampus. Proc Natl Acad Sci U S A.2018 Jul 10;115(28):7434-7439.

• J. Khlghatyan, A Evstratova, S Chamberland, A Marakhovskaia, A Bahremand, K Tóth, JM Beaulieu (2018) Mental Illnesses-Associated Fxr1 and Its Negative Regulator Gsk3β Are Modulators of Anxiety and Glutamatergic Neurotransmission. Front Mol Neurosci. 2018 Apr 12;11:119. doi: 10.3389/fnmol.2018.00119. eCollection 2018.

• S. Chamberland, H. H. Yang, M. Pan, S.W. Evans, M. Chavarha, Y. Yang, C. Salesse, H. Wu,  J. C. Wu, T. R. Clandinin,*, K. Tóth,*, M. Z. Lin, F. St-Pierre* (2017)  Fast two-photon imaging of subcellular voltage dynamics in neuronal tissue with genetically encoded indicators. eLife 2017 Jul 27;6. pii: e25690. doi: 10.7554/eLife.25690.

• S. Chamberland, A. Evstratova and K. Tóth (2017) Short-term facilitation at a detonator synapse requires the distinct contribution of multiple types of voltage-gated calcium channels. J Neurosci. 2017 May 10;37(19):4913-4927. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0159-17.2017  J. Neuroscience

• S. Chamberland and K. Tóth (2015) Functionally heterogeneous synaptic vesicle pools support diverse synaptic signalling. J Physiol. 2015 Nov 28. doi: 10.1113/JP270194

• Evstratova, S. Chamberland, V. Faundez and K. Tóth (2014) Vesicles derived via AP-3-dependent recycling contribute to asynchronous release and influence information transfer. Nat Commun. 2014 Nov 20;5:5530. doi: 10.1038/ncomms6530.

• Sood A, DV Jeyaraju, J Prudent, A Caron, P Lemieux, HM McBride, M Laplante, K Tóth, L Pellegrini* (2014) A Mitofusin-2-dependent inactivating cleavage of Opa1 links changes in mitochondria cristae and ER contacts in the postprandial liver. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Nov 11;111(45):16017-22. doi: 10.1073/pnas.1408061111.

• S. Chamberland, A. Evstratova and K. Tóth (2014) Interplay between synchronization of multivesicular release and recruitment of additional release sites support short-term facilitation at hippocampal mossy fiber to CA3 pyramidal cells synapses. J Neuroscience 2014 Aug 13;34(33):11032-47. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0847-14.2014.

• A. Evstratova and K. Tóth (2014) Information processing and synaptic plasticity at hippocampal mossy fiber terminals. Frontiers in Cellular Neuroscience., 04 February 2014 | doi: 10.3389/fncel.2014.00028