المؤلفون: Toudji, Ikram

مرشدي الرسالة: Rossignol, Elsa

مصطلحات موضوعية: Pigb, encéphalopathie épileptogène, neurodéveloppement, ancres GPI, migration, interneurones, GABA, epileptic encephalopathy, neurodevelopment, GPI anchors, interneurons, Neurosciences / Neurosciences (UMI : 0317)

الوصف: Des variants récessifs touchant le gène PIGB, encodant une enzyme impliquée dans la biosynthèse des ancres GPI, ont récemment été décrits chez des patients présentant une déficience héritée des ancres GPI ainsi qu’une encéphalopathie épileptogène (EE), une forme d’épilepsie infantile sévère associée à des atteintes cognitives. Chez l’humain, plus de 150 protéines, dont certaines sont critiques pour la fonction neuronale, sont localisées à la membrane cellulaire grâce aux ancres GPI. Des données préliminaires du laboratoire Rossignol démontrent que la délétion embryonnaire du gène Pigb dans les interneurones GABAergiques (IN) dérivés de l’éminence ganglionnaire médiale (MGE) est suffisante pour induire des crises d’épilepsie spontanées et des déficits cognitifs chez la souris, suggérant un rôle critique de PIGB dans le développement de l’inhibition corticale. Toutefois, les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-tendant les phénotypes cliniques associés aux délétions du gène PIGB sont inconnus. Compte tenu du rôle central joué par les molécules de guidage, dont certaines sont des protéines à ancrage GPI, lors de la migration des IN vers la plaque corticale, nous postulons que la perte sélective des ancres GPI, résultant d’une délétion conditionnelle de Pigb dans les IN, altère leur dynamique de migration, ce qui a pour conséquence de réduire leur nombre dans le cortex postnatal, menant à une désinhibition corticale et au développement de l’épilepsie. L’imagerie en temps réel d’explants cellulaires de MGE a révélé que la perte de fonction du gène Pigb dans les IN dérivés du MGE entraine un défaut de la migration tangentielle et des anomalies morphologiques se traduisant par une réduction de la densité des IN dans le cortex postnatal. Nous avons également démontré que la signalisation motogène EphA4-éphrineA2 est altérée dans les IN déficients en ancres GPI, contribuant au délai de migration observé. En somme, nos travaux ont permis de préciser les mécanismes physiopathologiques sous-tendant les EE associées à des variants pathogéniques du gène PIGB et d’approfondir notre compréhension du rôle des ancres GPI durant le neurodéveloppement et plus précisément, durant la migration des IN.
Recessive variants in the PIGB gene, encoding an enzyme involved in the biosynthesis pathway of GPI anchors, were recently described in children with an inherited GPI anchor defect and epileptic encephalopathy (EE), a neurodevelopmental disorder characterized by early-onset epilepsy with cognitive impairment. GPI anchors are critical for the membrane attachment of at least 150 human proteins, some of which are important for proper neuronal function. Preliminary data from the Rossignol group show that the embryonic deletion of Pigb in GABAergic interneurons (INs) emanating from the medial ganglionic eminence (MGE) causes spontaneous seizures and cognitive deficits in mice, suggesting a critical role of PIGB in the establishment of cortical inhibition. However, the cellular and molecular mechanisms leading to epilepsy remain unknown. Given the central role of guidance molecules, some of which are GPI-anchored proteins, during neuronal migration, we postulate that loss of GPI anchors following the conditional deletion of Pigb in MGE-derived INs disrupts chemotactic guidance and IN migration dynamics, leading to cortical disinhibition and epilepsy post-natally. Time-lapse live imaging of MGE explants revealed that the targeted deletion of Pigb impairs the tangential migration as well as the morphological development of MGE-derived INs, resulting in reduced IN densities in the postnatal cortex. We showed that the kinetic deficits are partly due to a loss of EphA4-ephrinA2 motogenic signaling in PigbcKO INs. In summary, our work helps clarify the physiopathology underlying PIGB associated-EE and deepens our understanding of the roles of GPI-anchor-related pathways in neurodevelopment and more specifically, in the migration of cortical INs.

وصف الملف: application/pdf

الإتاحة: http://hdl.handle.net/1866/32485Test

المؤلفون: Honoré, Ève

مرشدي الرسالة: Lacaille, Jean-Claude

مصطلحات موضوعية: Hippocampe, Hippocampus, Interneurones inhibiteurs, inhibitory interneurons, Somatostatine, Somatostatin, Parvalbumine, Parvalbumin, Potentialisation à long terme, Long-term potentiation, Plasticité synaptique, Synaptic plasticity, Plasticité de l'excitabilité intrinsèque, intrinsic excitability plasticity, apprentissage et mémoire, Learning and memory, Neurosciences / Neurosciences (UMI : 0317)

الوصف: La mémoire explicite émerge de l’acheminement approprié de l’information à travers les circuits hippocampiques, et la formation d’un engramme qui encode cette mémoire. Les interneurones inhibiteurs régulent le flot d’information à travers ce réseau par leur contrôle dynamique des différents compartiments des cellules principales, ce qui contribue probablement à la formation de l’engramme. À cet égard, les interneurones somatostatinergiques (SOM-INs) et parvalbuminergiques (PV-INs), représentant les deux groupes majeurs de neurones inhibiteurs de l’hippocampe, sont particulièrement intéressants, car ils démontrent plusieurs formes de plasticité à long terme. Cette thèse a pour objectif d’étudier le rôle spécifique des SOM-INs et PV-INs de l’aire CA1 ainsi que leurs plasticités à long terme dans le contrôle dynamique des réseaux de l’hippocampe et la formation de la mémoire. Les SOM-INs expriment une potentialisation à long terme (PLT) à leurs synapses excitatrices venant des cellules pyramidales locales. Cette PLT a pour conséquence l’augmentation de l’inhibition des cibles des SOM-INs, les cellules pyramidales et interneurones locaux, ce qui contribue à la métaplasticité des circuits synaptiques de CA1. La PLT des SOM-INs contribue à la consolidation de la mémoire de peur contextuelle et la mémoire spatiale aversive. Cependant, nous ne savons pas si : 1) cette PLT est suffisante pour la formation de ces types de mémoire, ni si elle est impliquée dans la formation de la mémoire non aversive 2) si cette PLT est induite lors de l’acquisition ou de la consolidation de ces mémoires. Pour l’étude de la PLT des SOM-INs, nous avons utilisé l’optogénétique afin d’avoir un contrôle sur la localisation et le moment des modifications de l’activité des SOM-INs. Nous avons montré que l’activité de ces interneurones était nécessaire durant l’apprentissage de la mémoire de peur contextuelle et de la mémoire spatiale épisodique non aversive. Nous avons établi un protocole de stimulation optogénétique capable d’induire in vitro une PLT aux synapses des cellules pyramidales de CA1 sur les SOM-INs. Nous avons démontré que cette PLT était nécessaire et suffisante pour moduler les réseaux synaptiques du CA1 in vitro, ainsi que les deux types de 3 mémoires étudiées. De plus, nous avons démontré de façon directe que l’induction de cette PLT induisait la synthèse protéique via l’activation de mTORC1 dans les SOM-INs in vitro. Les PV-INs expriment également une PLT à leurs synapses excitatrices venant majoritairement des cellules pyramidales de l’aire CA3 à la suite d’un conditionnement à la peur, qui est nécessaire à la consolidation de cette mémoire. In vitro, la stimulation haute fréquence des afférences de CA3 entraine une PLT de l’excitabilité intrinsèque des PV-INs. Cependant, nous ne savons pas si cette forme de plasticité est également nécessaire pour la mémoire de peur contextuelle. Pour l’étude de la PLT de l’excitabilité intrinsèque des PV-INs, nous avons d’abord établi qu’une perte de fonction hétérozygote et homozygote de mTORC1 dans les PV-INs ne change pas les propriétés de décharge de base de ces neurones, mais diminue la fréquence d’une décharge répétée et bloque l’induction de la PLT de l’excitabilité intrinsèque. De plus, nous avons montré que cette forme de PLT des PV-INs n’est pas nécessaire à la consolidation ni la discrimination de la mémoire de peur contextuelle. En conclusion, ces travaux suggèrent que la plasticité synaptique des interneurones étudiés est nécessaire à la formation de la mémoire explicite. Celle des SOM-INs est nécessaire durant l’apprentissage, celle des PV-INs durant la consolidation. L’ensemble de nos résultats mettent en évidence les rôles spécifiques des divers types de plasticité des interneurones inhibiteurs dans les fonctions mnésiques et soulignent leur rôle critique dans la régulation de la mémoire.
Explicit memory emerges from the proper routing of information through hippocampal circuits, and the formation of an engram encoding this memory. Inhibitory interneurons regulate the flow of information in these networks by their dynamic control of the different compartments of pyramidal cells, which is likely to contribute to engram formation. In this regard, somatostatinergic (SOM-INs) and parvalbuminergic (PV-INs) interneurons, representing major groups of hippocampal inhibitory neurons, are particularly interesting because of the multiple forms of longterm plasticity they demonstrate. The objective of this thesis is to study the specific roles of SOM-INs and PV-INs from hippocampal CA1 area, as well as their long-term plasticity in the dynamic control of the network and memory formation. SOM-INs demonstrate long-term potentiation (LTP) at their excitatory synapses coming from local pyramidal cells. This LTP results in increased inhibition of SOM-INs targets, the local pyramidal cells and interneurons, which contributes to the metaplasticity of CA1 synaptic circuits. SOM-IN LTP is also involved in contextual fear memory and aversive spatial memory consolidation. However, it remains to be determined: 1) if this LTP is sufficient for the formation of these memory types, and if it is implicated in non-aversive memory formation; 2) if this LTP is induced during the acquisition or consolidation of these memories. For studying SOM-IN LTP, we used optogenetics to control the place and time of SOM-IN activity. We showed that the activity of these interneurons is necessary during learning of contextual fear memory and non-aversive spatial episodic memory. We established an optogenetic stimulation protocol enabling us to induce LTP at synapses from CA1 pyramidal cells to SOM-INs in vitro. We demonstrated that this LTP is necessary and sufficient to modulate CA1 synaptic networks in vitro, as well as the two memory types studied. Moreover, we demonstrated a direct link between this LTP and mTORC1-dependent protein synthesis in SOM-INs in vitro. PV-INs also express LTP at their excitatory synapses mainly coming from CA3 pyramidal cells after contextual fear conditioning, necessary for the consolidation of this memory. High frequency stimulation of CA3 afferents leads to PV-IN LTP of intrinsic excitability in vitro. Yet, we don’t know if this form of plasticity is also necessary for contextual fear memory. To study PV-INs LTP of intrinsic excitability, we established that heterozygous or homozygous mTORC1 loss of function in PV-INs did not change basic firing properties of these neurons but decreased repeated firing frequency and blocked LTP of intrinsic excitability. Besides, we showed that this form of PV-IN LTP is not necessary for the consolidation or discrimination of contextual fear memory. In conclusion, these works suggest that synaptic plasticity of the studied interneurons is necessary for explicit memory formation. SOM-IN synaptic LTP is necessary during learning, while PV-INs LTP is necessary during consolidation. Overall, our results highlight the specific roles of the various inhibitory interneuron plasticity in memory functions and emphasize their critical role in the regulation of memory.

وصف الملف: application/pdf

الإتاحة: http://hdl.handle.net/1866/28590Test
https://orcid.org/0000-0002-4738-9557Test

المؤلفون: Toulouse, Karolanne

مرشدي الرسالة: Rossignol, Elsa

مصطلحات موضوعية: GPI, PIGB, interneurones, épilepsie, neurodéveloppement, interneurons, epilepsy, neurodevelopment, Health sciences / Sciences de la santé (UMI : 0566)

الوصف: Des mutations du gène PIGB ont été récemment identifiées chez des patients avec une épilepsie précoce et une déficience intellectuelle. Ce gène code pour une enzyme impliquée dans la synthèse des ancres glycoprotéiques, essentielle à plusieurs protéines critiques pour la fonction neuronale. Néanmoins, les mécanismes cellulaires par lesquelles la perte de PIGB entraine un phénotype clinique neurodéveloppemental sévère ne sont pas connus. Des études chez le rongeur suggèrent qu'une altération du développement des interneurones GABAergiques (INs) corticaux est suffisante pour engendrer une désinhibition corticale et une épilepsie. Puisque la majorité des patients investigués ne présentent pas de malformation corticale à l’imagerie cérébrale, suggérant une migration intacte des neurones excitateurs du cortex, nous avons postulé qu’une perte de fonction de PIGB affecte le développement des INs. Afin de valider cette hypothèse, un modèle murin fut généré, portant une délétion conditionnelle de Pigb sélective aux INs. Via une approche multimodale incluant l’imagerie cellulaire à haute résolution, l’immunohistochimie, les enregistrements vidéoEEG et certains tests comportementaux, nous avons pu démontrer que la délétion de Pigb dans les INs chez la souris résulte en l’apparition de convulsions spontanées et de déficits cognitifs accompagnés d’une réduction du nombre d’INs corticaux, causée par un déficit de migration des neurones inhibiteurs. Les résultats de cette étude ont permis d’établir les conséquences fonctionnelles de la perte du gène PIGB sur le développement des INs afin d’identifier les mécanismes altérés par une perte des ancres glycoprotéiques résultant en un trouble du neurodéveloppement avec épilepsie, et d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.
We recently identified recessive mutations in the PIGB gene, encoding a protein member of the glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchor biosynthesis pathway, in patients with global developmental delay and early epilepsy. However, the exact mechanisms by which deficits in GPI anchors result in such a striking neurodevelopmental phenotype are still unclear. Recent data from our group suggest that impairments in the early development or function of inhibitory GABAergic interneurons (INs) result in epilepsy and cognitive deficits in mice, implying a role for cortical disinhibition in the pathophysiology of specific genetic forms of epileptic encephalopathies (EE). We thus postulated that GPI anchor deficit results in an EE phenotype by impairing INs development. To investigate this hypothesis, we generated a murine model carrying a targeted deletion of Pigb specifically in INs. We combined high-resolution cell imaging, immunohistochemistry with video-EEG recordings and behavioral analysis to characterize the model and investigate the underlying mechanisms. While constitutive knock-out are not viable, mice with GPI deficiency carrying a targeted deletion of Pigb in MGE-derived INs are viable and develop spontaneous seizures as well as behavioral deficits. Furthermore, the targeted deletion of Pigb delayed INs migration during embryonic development, resulting in a reduction of INs numbers at postnatal stages. Moreover, live-imaging of MGE explants revealed a reduction in INs migration and branching dynamics. Our results demonstrate that Pigb recessive mutations impairs INs migration, resulting in epilepsy and cognitive deficits. Subsequent studies will help unveil the specific GPI-anchored proteins required to sustain INs migration, further clarifying the underlying disease mechanisms

وصف الملف: application/pdf

الإتاحة: http://hdl.handle.net/1866/27615Test

المؤلفون: Prunotto, Paul

المساهمون: Normandie, Ali, Carine

مصطلحات موضوعية: Réseaux périneuronaux, Tissue plasminogen activator, Interneurons, Neurons, Excitotoxicity, Ischemic stroke, Perineuronal Nets

الوصف: L'activateur tissulaire du plasminogène (tPA) est principalement reconnu pour son rôle dans la fibrinolyse, en convertissant le plasminogène en plasmine active, un processus crucial dans la dissolution des caillots sanguins. Cette propriété fait de sa forme recombinante le seul traitement pharmacologique pour le traitement des AVC ischémiques. Les accidents cérébraux sont caractérisés par une brusque interruption de l'approvisionnement sanguin au cerveau, déclenchant une cascade de réponses cellulaires, dont la nécrose excitotoxique. Cependant, le tPA ne se limite pas à son rôle vasculaire, il agit également en tant que neuromodulateur de la transmission glutamatergique en interagissant avec les récepteurs NMDA, influençant ainsi divers processus neurobiologiques. Cette thèse a poursuivi deux objectifs principaux. D'une part, elle a examiné le rôle du tPA exprimé par les interneurones à parvalbumine (PV) dans la régulation des réseaux périneuronaux (PNNs) dans des conditions normales et lors de la récupération fonctionnelle post-ischémie. D'autre part, elle a exploré le rôle du tPA endogène aux neurones dans la phase aiguë de l'excitotoxicité et de l'ischémie en utilisant des approches novatrices basées sur Adénovirus-associés (AAV). Dans la première étude, l'absence de tPA des PV a entraîné une augmentation significative de la densité des PNNs dans le cortex somatosensoriel, avec une contribution cruciale du tPA dans la dégradation de l'Aggrecan. De manière intéressante, les souris déficientes en tPA uniquement dans les interneurones à PV ont présenté une récupération fonctionnelle plus rapide après un AVC thromboembolique, bien que les PNNs n'aient pas semblé jouer un rôle direct dans ce processus. Il a été observé que le tPA augmente l'activation du récepteur NMDA sur les interneurones à PV, suggérant un lien potentiel avec la récupération fonctionnelle. Dans la seconde étude, nous avons confirmé la présence du tPA au sein des neurones corticaux grâce à l'utilisation de vecteurs AAV9-pPlat-GFP. En situation ...

العلاقة: http://www.theses.fr/2023NORMC417/documentTest

الإتاحة: http://www.theses.fr/2023NORMC417/documentTest

المؤلفون: Prunotto, Paul

المساهمون: Physiopathologie et imagerie des troubles neurologiques (PhIND), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Normandie Université, Carine Ali

المصدر: https://theses.hal.science/tel-04326242Test ; Médecine humaine et pathologie. Normandie Université, 2023. Français. ⟨NNT : 2023NORMC417⟩.

مصطلحات موضوعية: Tissue plasminogen activator, Interneurons, Neurons, Excitotoxicity, Ischemic stroke, Perineuronal Nets, Réseaux périneuronaux, [SDV.MHEP]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology

الوصف: Tissue-type plasminogen activator (tPA) is primarily known for its role in fibrinolysis, converting plasminogen into active plasmin, a critical process in the dissolution of blood clots. This property makes its recombinant form the only pharmacological treatment for ischemic strokes. Strokes are characterized by a sudden interruption of blood supply to the brain, triggering a cascade of cellular responses, including excitotoxic cell death. However, tPA's role extends beyond vascular functions, as it also acts as a neuromodulator of glutamatergic transmission by interacting with NMDA receptors, influencing various neurobiological processes. This thesis pursued two main objectives. Firstly, it examined the role of tPA expressed by parvalbumin (PV) interneurons in the regulation of perineuronal nets (PNNs) under normal conditions and in post-ischemic functional recovery. Secondly, it explored the role of endogenous neuronal tPA in the acute phase of excitotoxicity and ischemia using innovative approaches based on Adeno-Associated Viruses (AAV). In the first study, the absence of tPA in PV interneurons led to a significant increase in PNN density in the somatosensory cortex, with tPA playing a crucial role in aggrecan degradation. Interestingly, mice deficient in tPA only in PV interneurons showed faster functional recovery after thromboembolic stroke, even though PNNs did not seem to play a direct role in this process. It was observed that tPA increased the activation of NMDA receptors on PV interneurons, suggesting a potential link with functional recovery. In the second study, we confirmed the presence of tPA within cortical neurons using AAV9-pPlat-GFP vectors. In an excitotoxic context, tPA-expressing neurons exhibited increased resistance compared to those without tPA, while also exerting a paracrine toxic effect on neighboring neurons lacking tPA. Furthermore, during thromboembolic ischemia, neuronal tPA deletion had deleterious effects, increasing ischemic lesion volumes and neuronal death, regardless of the ...

العلاقة: NNT: 2023NORMC417; tel-04326242; https://theses.hal.science/tel-04326242Test; https://theses.hal.science/tel-04326242/documentTest; https://theses.hal.science/tel-04326242/file/sygal_fusion_45427-prunotto-paul_656dc8f94103c.pdfTest

الإتاحة: https://theses.hal.science/tel-04326242Test
https://theses.hal.science/tel-04326242/documentTest
https://theses.hal.science/tel-04326242/file/sygal_fusion_45427-prunotto-paul_656dc8f94103c.pdfTest

المؤلفون: Amegandjin, Clara A.

مرشدي الرسالة: Di Cristo, Graziella

مصطلحات موضوعية: Interneurones corticaux, TSC1, Parvalbumine, mTOR, Période critique, Déficits sociaux, Déficits sensoriels, Rapamycine, Cortical interneurons, Parvalbumin, Critical period, Social deficits, Sensory deficits, Rapamycin, Biology - Neuroscience / Biologie - Neurologie (UMI : 0317)

الوصف: La voie de signalisation mTORC1 (mechanistic target of rapamycin complex 1) est cruciale pour la croissance de l’organisme. Dans les neurones matures, mTORC1 régule la synthèse des protéines ainsi que la plasticité synaptique à la base de l’apprentissage et de la formation de la mémoire. Des dérégulations de mTOR constituent la cause de plusieurs maladies monogéniques (mTORpathies) et sont impliquées aussi bien dans des troubles neurodéveloppementaux que neuropsychiatriques. L’une des mTORpathies, la sclérose tubéreuse, est causée par des mutations des gènes codant pour les inhibiteurs de mTORC1, les complexes 1 et 2 de la sclérose tubéreuse (Tsc1 et Tsc2). Elle est associée à l’épilepsie, l’autisme et aux déficiences intellectuelles. Le rôle de mTORC1 dans les neurones excitateurs est largement connu, pourtant, son implication dans la modulation des circuits inhibiteurs corticaux a été très peu investiguée. Dans le cerveau, les interneurones inhibiteurs GABAergiques (cellules produisant l’acide gamma-aminobutyrique) sont caractérisés par leur grande diversité de morphologies, connectivités et propriétés électrophysiologiques. Les Basket Cells qui expriment la parvalbumine (PV) ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales de centaines de neurones excitateurs. Cela étant, les cellules PV sont positionnées de façon stratégique pour contrôler la génération des potentiels d’actions. En particulier, l’arborisation axonale ainsi que la densité synaptique des cellules PV subissent des changements drastiques dans le jeune cerveau en développement. Par ailleurs, des altérations dans le fonctionnement des cellules PV ont été associées aux maladies du spectre de l’autisme. Les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents le développement de la connectivité des cellules PV sont très peu investigués. En particulier, dans quelle mesure et comment une dérégulation de la voie de signalisation mTORC1 affecterait le développement des cellules PV est inconnue. D’un autre côté, il a été rapporté qu’en plus de dysfonctionnements cognitifs, les maladies du spectre de iv l’autisme sont également caractérisées par des déficits dans le traitement sensoriel. Environ 90% des patients de cette pathologie subissent des expériences sensorielles atypiques telles qu’une hyper et hypo-réactivité et des réponses anormales aux stimuli tactiles. À cet égard, les anomalies sensorielles font désormais partie intégrante des critères de diagnostic de l’autisme. Pourtant, les mécanismes neurobiologiques à l’origine des déficits sensoriels demeurent encore mal connus. Vu l’importance de la voie mTORC1-TSC1 dans la physiologie neuronale et du fait que les mutations de TSC1 génèrent des traits autistiques, nous proposons l’hypothèse selon laquelle la dérégulation Tsc1-dépendante de la voie mTOR dans les cellules PV engendre une perturbation de la connectivité de ces dernières, provoquant une altération des comportements relatifs à la sclérose tubéreuse. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent qu’une haploinsuffisance ou une absence totale de TSC1 soit dans des cellules PV isolées, en cultures organotypiques, ou dans toute la population de cellules PV in vivo entraîne une croissance précoce des branchements axonaux et de la densité des boutons synaptiques formés par les cellules mutantes, ce qui est suivie par une perte exagérée de leur innervation chez les souris adultes. Par ailleurs, les souris hétérozygotes PV-Cre;Tsc1flox/+ et knock-out PV-Cre;Tsc1flox/flox comparativement aux souris saines présentaient des déficits dans les comportements sociaux. Aussi, nous avons identifié les dysfonctionnements dans l’autophagie comme mécanismes moléculaires sous-jacents la perte des synapses PV chez les souris mutantes. Enfin, nous avons démontré l’existence d’une période critique se situant entre les 2e et 3e semaines postnatales durant laquelle un traitement à la Rapamycine qui inhibe l’hyperactivation de mTORC1 découlant de l’haploinsuffisance de TSC1 est suffisante pour renverser de façon permanente les déficits synaptiques et comportementaux des animaux mutants. Aussi, l’haploinsuffisance de TSC1 dans les cellules PV entraîne une augmentation de la discrimination tactile chez les animaux mutants. Par ailleurs, nous avons trouvé que les v connectivités glutamatergiques aussi bien intra-corticales que thalamocorticales sur les cellules PV sont réduites chez les adultes mutants comparativement aux contrôles alors que chez les souris pré-adolescentes, elles ne sont pas affectées. Finalement, une restriction sensorielle par l’intermédiaire de la coupe de moustaches pendant la fenêtre critique identifiée est suffisante pour renverser le phénotype d’hypersensibilité de ces animaux. Dans son ensemble, cette thèse apporte les preuves du rôle particulier de la signalisation mTORC1 dans la régulation du développement et du maintien de la connectivité des cellules PV et établit le ciblage de ces dernières comme bases mécanistiques d’un renversement des déficits dans les comportements sociaux et la discrimination sensorielle relatifs à l’autisme dans la sclérose tubéreuse.
Mechanistic target of rapamcyin (mTORC1) is a central player in cell growth throughout the organism. However, mTORC1 takes on additional, more specialized roles in the brain, for example, regulating neuron differentiation and glutamatergic synapse formation. In addition, in mature neuron, mTORC1 regulates protein synthesis-dependent and synaptic plastic changes underlying learning and memory. mTOR dysfunctions are the root cause of several monogenetic disorders (mTORpathies) and are implicated in both neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders. One of the most studied mTORpathy is Tuberous Sclerosis, which is caused by mutations in the mTORC1-negative regulators Tuberous Sclerosis Complex 1 or 2 (TSC1 or TSC2). Tuberous Sclerosis is associated with neurological problems, including epilepsy, autism and intellectual disabilities. The role of mTORC1 in excitatory neurons has been extensively investigated, on the other hand whether and how it modulates cortical inhibitory circuit formation is not known. Within the forebrain, inhibitory GABAergic (γ-aminobutyric acid producing) interneurons possess the largest diversity in morphology, connectivity, and physiological properties. Cortical parvalbumin (PV)-positive basket cells (BC) specifically target the soma and proximal dendrites of excitatory neurons. PV cells are strategically positioned to control the generation of action potentials and are also strongly interconnected, which promotes their synchronous activity. The correct development of inhibitory interneurons is crucial for functional circuits. In particular, the axonal arborisation and synapse density of PV interneurons change in the postnatal brain. Interestingly, altered PV cells function has been associated to neurodevelopmental disorders, such as autism spectrum disorders (ASDs), both in human and animal models. How and whether mTORC1 signaling affects PV cell development is unknown. In addition to cognitive impairments, ASDs often result in sensory processing deficits. About 90% of ASD individuals have atypical sensory experiences, described as both hyper- and hypo-reactivity, with abnormal responses to tactile stimulation representing a very frequent finding. In fact, sensory abnormalities are now commonly recognized as diagnostic criteria in ASDs. However, the neurobiological mechanisms that underlie impaired sensory processing associated with ASDs are poorly understood. Mindful of the importance of TSC1-mTOR pathway for neuronal physiology and since mutations in Tsc1 give rise to autistic traits, we questioned whether and how Tsc1 deletion selectively in PV cells affects their connectivity, and whether and to what extent these alterations in cortical PV cell circuits might be contributing to changes in behaviours downstream of altered mTOR signaling. The results presented in this thesis show that Tsc1 haploinsufficiency causes a premature increase in terminal axonal branching and bouton density formed by mutant PV cells, followed by a loss of perisomatic innervation in adult mice. Further PV cell-restricted Tsc1 haploinsufficient and knockout mice, respectively PV-Cre;Tsc1flox/+ and PV-Cre;Tsc1flox/flox mice show deficits in social behaviour. Moreover, we identify autophagy dysfunctions as molecular mechanisms underlying PV synapses loss in PV-Cre;Tsc1flox/+ and PV-Cre;Tsc1flox/flox mice. Finally, we identify a sensitive period during the third postnatal week during which treatment with the mTOR inhibitor Rapamycin rescues deficits in both PV cell innervation and behavioral deficits in adult conditional haploinsufficient mice. We further find that PV-Cre;Tsc1flox/+ mice show increased texture discrimination. Our data also demonstrate that mutant PV cells show reduced cortical and thalamocortical glutamatergic inputs in adult mice, whereas they do not exhibit any alterations of these inputs in pre-adolescent mice. Finally sensory modulation by whisker trimming during the third postnatal week rescues texture discrimination hypersensitivity in adult conditional haploinsufficient mice. Altogether, this thesis demonstrates the crucial role of mTORC1 signaling in the regulation of the developmental time course and maintenance of cortical PV cell connectivity and support a mechanistic basis for the targeted rescue of social behaviors and sensory processing in disorders associated with deregulated mTORC1 signaling.

وصف الملف: application/pdf

الإتاحة: http://hdl.handle.net/1866/26945Test

المؤلفون: Lavertu Jolin, Marisol

مرشدي الرسالة: Di Cristo, Graziella

مصطلحات موضوعية: Parvalbumine, Interneurones, Plasticité cérébrale, p75NTR, Hdac2, Dominance oculaire, Extinction de la peur, Filets périneuronaux, Acan, Interneurons, Brain plasticity, Ocular dominance, Fear extinction, Perineuronal nets, Biology - Molecular / Biologie - Biologie moléculaire (UMI : 0307)

الوصف: La plasticité cérébrale est régulée de façon dynamique au cours d’une vie : atteignant des sommets au cours de l’enfance, elle est réduite chez l’adulte. Toutefois, des circonstances particulières appellent à vouloir stimuler la malléabilité du cerveau adulte : pour favoriser la réhabilitation suite à un accident vasculaire cérébral ou un traumatisme crânien, pour aider l’adaptation spécifique nécessaire pour vivre avec une nouvelle prothèse ou encore pour améliorer l’efficacité de la thérapie cognitivo-comportementale suite à un traumatisme émotionnel qui a laissé un souvenir de peur qui s’est développé en syndrome de choc post-traumatique. Toutes ces situations demandent des capacités d’adaptation et une flexibilité exceptionnelles au système nerveux central. Or, pour retrouver une plasticité cérébrale telle qu’au niveau juvénile, la littérature nous apprend qu’il faut diminuer la puissance inhibitrice générée par un type d’interneurones particuliers, ceux exprimant la parvalbumine (PV+). Les fonctions des interneurones PV+ dépendent autant de leur patron de connectivité que de l’environnement extracellulaire dans lequel ils évoluent. En effet, en innervant des centaines de neurones cibles, délivrant une forte inhibition périsomatique en formant de multiples synapses autour de leur corps cellulaire et de leurs dendrites proximales, ils ont été impliqués dans l’intégration synaptique des neurones pyramidaux et dans la synchronisation des circuits corticaux. Toute manipulation ciblant cette arborescence axonale complexe pourrait s’avérer efficace à l’augmentation de la plasticité cérébrale en diminuant l’inhibition qu’elle génère. Ainsi, comprendre la signalisation moléculaire restreignant la croissance de l’arborescence axonale et la formation de boutons fonctionnels au cours de la longue phase développementale qui caractérise les interneurones PV+ aiderait à identifier des méthodes efficaces afin d’activer cette signalisation moléculaire chez l’adulte. De plus, comprendre les régulations épigénétiques liées au développement et à la maturation structurelle et fonctionnelle des interneurones PV+ offrirait une cible de choix afin de dématurer ces circuits inhibiteurs et lever un frein sur la plasticité cérébrale adulte. Nous démontrons ici que l’expression du récepteur des neurotrophines p75NTR chez les interneurones PV+ au cours de leur développement restreint la maturation de leur arborescence axonale, autant in vitro que in vivo, ainsi que l’agglomération des filets périneuronaux, autour de leur corps cellulaire. Aussi, en utilisant une version modifiée du test de ligation de proximité, nous avons résolu une controverse et démontré que le récepteur est toujours exprimé chez les interneurones PV+ du cortex adulte. Enfin, l’activation de la signalisation via p75NTR des interneurones PV+ par son ligand proBDNF est suffisante pour déstabiliser leur connectivité et restaurer la plasticité du cortex visuel suite à une privation monoculaire. Également, l’inactivation d’un régulateur épigénétique, l’histone déacétylase Hdac2, spécifiquement chez les interneurones PV+ suffit à diminuer leur connectivité efférente ainsi que l’agglomération des filets périneuronaux autour de leurs corps cellulaire tout en augmentant la rétention de l’extinction des souvenirs de peur, témoignant d’une augmentation de la plasticité cérébrale adulte. Par le séquençage d’ARNm en cellule unique, suivi de l’hybridation in situ RNAscope, nous avons identifié le gène Acan, codant pour aggrécane, une composante protéique des filets périneuronaux, comme étant exprimé de façon autonome à la cellule par les interneurones PV+ du cortex préfrontal adulte. Enfin, nous avons démontré qu’une seule injection d’un nouvel inhibiteur spécifique pour Hdac2 avant le paradigme d’extinction suffit à augmenter la rétention des souvenirs d’extinction chez l’adulte, tout en réduisant l’expression de Acan et l’agglomération des filets périneuronaux dans le cortex préfrontal. En somme, nos travaux ont montré que le remodelage des circuits des interneurones PV+ en ciblant soit le récepteur p75NTR, soit l’histone déacétylase Hdac2, peut efficacement augmenter la plasticité cérébrale chez l’adulte.
Brain plasticity is dynamically regulated during a lifespan: it reaches a peak during juvenile age and decreases in adulthood. However, exceptional circumstances can drive the need to foster adult brain plasticity: to help rehabilitation after a stroke or a head trauma, to increase the adaptability of an individual facing a new life with a prosthetic, to improve the efficiency of cognitive behavioral therapy to cope with the indelible fear memory trace created by an emotional trauma. All these situations require exceptional adaptation capabilities and cognitive flexibility. Several studies have suggested that reducing inhibitory drive, in particular of a specific GABAergic interneuron population, the parvalbumin-expressing interneurons (PV+), could be an effective approach to recover juvenile brain plasticity, thereby increasing adult brain plasticity. PV+ interneuron functions depend on their axonal connectivity pattern as well as their specific extracellular environment. Indeed, by contacting hundreds of postsynaptic neurons and delivering a strong perisomatic inhibitory drive by forming multiple synapses on their somata and proximal dendrites, PV+ interneurons strongly regulate pyramidal cell synaptic integration and cortical circuit synchronisation. PV+ interneuron maturation is a prolonged process, which reaches plateau only after the end of adolescence, and correlates with the decline of developmentally regulated- brain plasticity. We hypothesize that manipulations specifically targeting PV+ interneuron highly complex axonal arborisation, and thus reducing their inhibitory drive, could be efficient tools to foster adult brain plasticity. Understanding the molecular signalling that restricts PV+ cell axonal arborisation growth and the formation of functional presynaptic boutons during their long developmental phase may help identifying efficient methods to activate this molecular pathway, thus reducing PV+ interneuron connectivity, in adults. In addition, understanding the epigenetic regulation of structural and functional maturation of PV+ interneurons may offer a choice target to dematurate these inhibitory circuits and lift a brake on adult brain plasticity. Here, we demonstrate that the expression levels of neurotrophin receptor p75NTR during PV+ interneurons development constrain the maturation of their connectivity as well as the perineuronal net agglomeration around their cell bodies in a cell-autonomous fashion, both in vitro and in vivo. Also, by using a modified version of the proximity ligand assay, we solve a long-standing debate by demonstrating p75NTR expression in PV+ interneurons in adult cortex. Finally, we show that promoting p75NTR signalisation in PV+ cortical interneurons by its ligand proBDNF is sufficient to destabilize their connectivity and restore cortical plasticity following monocular deprivation in the adult visual cortex. We further show that the deletion of the epigenetic regulator histone deacetylase 2 (Hdac2), specifically in PV+ interneurons, is sufficient to decrease their efferent connectivity and perineuronal net agglomeration around their cell bodies, while increasing fear extinction retention, a measure of brain plasticity. By single-cell RNA sequencing, followed by RNAscope in situ hybridization, we found that the Acan gene, which encodes for aggrecan, a critical perineuronal net protein component, is expressed cell-autonomously by PV+ interneurons in adult prefrontal cortex. Finally, we showed that a single injection of a novel Hdac2 specific inhibitor before extinction training is sufficient to increase fear extinction retention in adults, while reducing Acan expression and perineuronal net agglomeration in prefrontal cortex. In summary, our work shows that increasing remodeling of PV+ interneuron circuits by targeting either p75NTR receptor or histone deacetylase Hdac2 efficiently foster adult brain plasticity.

وصف الملف: application/pdf

الإتاحة: http://hdl.handle.net/1866/26952Test
https://orcid.org/0000-0002-6482-0927Test

المؤلفون: Postal, Olivier

المساهمون: Plasticité des Circuits auditifs centraux - Plasticity of central auditory circuits (PCAC), Institut de l'Audition Paris (IDA), Institut Pasteur Paris (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut Pasteur Paris (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), Sorbonne Université, Boris Gourévitch, Nicolas Michalski

المصدر: https://theses.hal.science/tel-04213556Test ; Neurobiologie. Sorbonne Université, 2022. Français. ⟨NNT : 2022SORUS324⟩.

مصطلحات موضوعية: Central auditory deficits, Cadherin 23, Protocadherin 15, Parvalbumin interneurons, Auditory cortex, Hyperexcitability, Déficits auditifs centraux, Cadhérine 23, Protocadhérine, Interneurones à parvalbumine, Cortex auditif, Hyperexcitabilité, [SDV.NEU.NB]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology

الوصف: Over the past three decades, the study of hereditary forms of deafness has provided considerable insight into the molecular mechanisms of hearing, particularly those involved in the development and/or physiology of the auditory sensory organ, the cochlea. In contrast, the genetic approach has provided little information about the central auditory system although many people have central auditory dysfunctions. Central auditory deficits are poorly understood and can, in some cases, go unnoticed. This is likely as a result of cochlear damage depriving the brain of all or part of the acoustic information it would normally receive. To identify genetic forms of deafness that result in both peripheral and central hearing deficits, the Michalski research group uses the susceptibility of mice to audiogenic seizures, epileptic seizures triggered in response to loud sound, which are a manifestation of central deficits. Several strains of mice carrying mutations in deafness genes show susceptibility to audiogenic seizures in the bi-allelic state (if the deafness is not complete) or in the mono-allelic state. Through this strategy, two such genes, Cdhr23 and Pcdh15, have been identified to be involved in the establishment of cortical neurons expressing parvalbumin (PV) which serve as the primary cortical inhibitory neurons in the auditory cortex. The aim of my thesis was a) to develop tools to easily identify the presence of central auditory deficits in genetic models of deafness in mice and b) to further investigate the roles of cdhr23 and pcdh15 in the central auditory system through conditional inactivation of Cdhr23 and Pcdh15 in the mouse brain. First, I developed a non-invasive method to measure auditory cortical evoked potentials in mice and demonstrated that mice respond to certain aversive acoustic features differently to humans for which a large network of neurons (even outside the auditory system) is activated. These results will allow to study more precisely the central deficits associated with hearing ...

العلاقة: NNT: 2022SORUS324; tel-04213556; https://theses.hal.science/tel-04213556Test; https://theses.hal.science/tel-04213556/documentTest; https://theses.hal.science/tel-04213556/file/POSTAL_Olivier_these_2022.pdfTest

الإتاحة: https://theses.hal.science/tel-04213556Test
https://theses.hal.science/tel-04213556/documentTest
https://theses.hal.science/tel-04213556/file/POSTAL_Olivier_these_2022.pdfTest

المؤلفون: Lavielle, Oriana

المساهمون: Institut du Cerveau = Paris Brain Institute (ICM), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière AP-HP, Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université, Eric Burguière

المصدر: https://theses.hal.science/tel-04328129Test ; Neurosciences [q-bio.NC]. Sorbonne Université, 2022. Français. ⟨NNT : 2022SORUS536⟩.

مصطلحات موضوعية: Perceptual decision-making, Parvalbumin and cholinergic interneurons, Striatum, Fiber photometry, Repetitive behavior disorders, Sapap3-KO mouse, Prise de décision perceptuelle, Interneurones à parvalbumine et cholinergiques, Troubles des comportements répétés, Enregistrements par photométrie, Souris Sapap3-KO, [SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]

الوصف: Perceptual decision-making is a process of using available sensory information to select a response and guide behavior. Depending on the amount of relevant information and its reliability, the decision process may take more or less time to optimize the response. Indeed, if the information is ambiguous, delaying the choice execution is needed to gather more evidence. My PhD project aimed at understanding the mechanisms underlying such action regulation during decision-making. In this regard,, we were interested in the regulation of the activity of the striatum, a structure involved in action selection, exerted by the parvalbumin interneurons (PV). These PV interneurons receive many afferents from prefrontal cortical areas involved in decision processes. al cortical areas involved in decision processes. When activated, these interneurons exert strong inhibition on striatal projection neurons, modulating the overall striatal output. We hypothesised here that PV interneurons are recruited during perceptual decision-making. The higher the decision, the stronger the striatal inhibition by PV interneurons would have to be to delay the choice execution. We developed a novel freely-moving task of perceptual decision-making in mice enabling to precisely measure the duration of the decision process. This behavioural task is paired with fiber photometry recordings in order to monitor striatal PV interneurons activity along the task. The results described in this manuscript showed variation of the decision-making duration as a function of the mouse uncertainty context. As the mouse becomes expert in the task, the decision-making duration decreases suggesting an optimization of the decision process. Conversely, the higher the task difficulty, the longer the decision-making duration. Regarding the interneuronal activity, fiber photometry recordings showed a recruitment of PV interneurons during decision-making followed by a strong decrease of their activity specifically during their choice execution, suggesting a crucial role ...

العلاقة: NNT: 2022SORUS536; tel-04328129; https://theses.hal.science/tel-04328129Test; https://theses.hal.science/tel-04328129/documentTest; https://theses.hal.science/tel-04328129/file/LAVIELLE_Oriana_theseV1.pdfTest

الإتاحة: https://theses.hal.science/tel-04328129Test
https://theses.hal.science/tel-04328129/documentTest
https://theses.hal.science/tel-04328129/file/LAVIELLE_Oriana_theseV1.pdfTest

المؤلفون: Lavielle, Oriana

المساهمون: Sorbonne université, Burguière, Eric

مصطلحات موضوعية: Prise de décision perceptuelle, Interneurones à parvalbumine et cholinergiques, Striatum, Troubles des comportements répétés, Enregistrements par photométrie, Souris Sapap3-KO, Perceptual decision-making, Parvalbumin and cholinergic interneurons, Fiber photometry, Repetitive behavior disorders, Sapap3-KO mouse, 573.8536

الوصف: La prise de décision perceptuelle est un processus dans lequel les informations sensorielles disponibles sont utilisées pour choisir une réponse et guider le comportement. En fonction de la quantité d’informations pertinentes et de leur fiabilité, le processus décisionnel peut prendre plus ou moins de temps afin d’optimiser la réponse apportée. En effet lorsque l’information est ambiguë, il devient nécessaire de retarder l’exécution de son choix pour accumuler plus d’informations. Mon travail de thèse a consisté à comprendre les mécanismes qui sous-tendent cette régulation de l’action lors de la prise de décision. Pour cela, nous nous sommes intéressés à la régulation de l’activité du striatum, structure impliquée dans la sélection de l’action, exercée par les interneurones à parvalbumine (PV). Ces interneurones reçoivent de nombreuses afférences d’aires corticales préfrontales impliquées dans les processus décisionnels. Lorsque ces interneurones sont activés, ils exercent un fort pouvoir inhibiteur sur les neurones striataux de projections, modulant ainsi l’activité sortante du striatum. Ainsi nous avons fait l’hypothèse ici que les interneurones PV sont recrutés durant le processus de prise de décision. Plus la difficulté de la décision serait élevée, plus l’inhibition striatale par les interneurones PV serait nécessaire pour retarder le choix. Pour adresser cette hypothèse, nous avons développé une tâche innovante de prise de décision perceptuelle chez la souris dans le but de mesurer précisément la durée du processus décisionnel. Cette tâche comportementale est couplée à des enregistrements par photométrie permettant de suivre l’activité des interneurones PV du striatum au cours de la tâche. Les résultats décrits dans ce manuscrit indiquent une variation de la durée de la prise de décision en fonction du contexte d’incertitude de la souris. Plus la souris devient experte dans la tâche, plus la durée de la décision diminue suggérant une optimisation de ce processus décisionnel. A l’inverse, plus la difficulté ...

العلاقة: http://www.theses.fr/2022SORUS536/documentTest

الإتاحة: http://www.theses.fr/2022SORUS536/documentTest