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Physiopathologie de la plasticité neuronale (Bordeaux)

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Publication Timeline
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Most widely held works by Physiopathologie de la plasticité neuronale (Bordeaux)
Rôle(s) du récepteur aux cannabinoïdes mitochondrial de type 1 dans le cerveau by Tifany Desprez( )

1 edition published in 2015 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Le rôle du récepteur des cannabinoïde de type 1 dans la consommation d'eau by Zhe Zhao( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'apport hydrique est crucial pour le maintien homéostatique des fluides corporels et pour la survie de l'animal. Des processus cérébraux complexes déclenchent la soif, qui survient suite à une perte de volume sanguin (déshydratation extracellulaire) ou une augmentation de l'osmolalité sanguine (déshydratation intracellulaire), afin d'apporter de l'eau pour l'équilibre des fluides. Cependant, les mécanismes centraux favorisant la prise hydrique sont encore peu caractérisés. Les récepteurs aux cannabinoïdes de type 1 (CB1) sont exprimés de manière large et abondante dans le système nerveux central où ils modulent une variété de fonctions telles que la mémoire, l'anxiété et les comportements alimentaires. Cependant, le rôle des récepteurs CB1 dans le contrôle de l'apport hydrique est encore matière à débat du fait de résultats contradictoires d'expériences d'activation ou de blocage pharmacologique de ces récepteurs sur les comportements de consommation d'eau.Mon travail de thèse s'est concentré sur le rôle des récepteurs CB1 dans le contrôle de l'apport hydrique. Par l'utilisation d'approches génétiques, pharmacologiques, comportementales et de traçage neuronal, j'ai examiné l'implication des récepteurs CB1 dans le contrôle de l'apport hydrique induit par différentes conditions physiologiques de déshydratation extra- et intracellulaire. Les résultats montrent que la signalisation du récepteur CB1 est requise pour promouvoir l'apport hydrique. En particulier, la délétion globale du récepteur CB1 ne change pas l'osmolalité plasmatique ni la composition corporelle en eau, mais elle diminue l'apport hydrique induit par une privation d'eau, une administration systémique ou intracérébroventriculaire (ICV) de chlorure de sodium ou une injection ICV de l'hormone peptidergique angiotensine II. Dans le but de mieux décrire les mécanismes neuronaux de cette fonction, j'ai découvert que la présence des récepteurs CB1 dans les neurones glutamatergiques corticaux, en particulier ceux présents dans le cortex cingulaire antérieur (CCA) favorisent le comportement de consommation d'eau. En effet, les récepteurs CB1 sont exprimés abondamment dans les terminaisons axonales des neurones glutamatergiques du CCA projetant sur l'amygdale basolatérale (ABL) et une réexpression sélective des récepteurs CB1 dans ce circuit est suffisante pour garantir un comportement de consommation d'eau normal chez la souris. Dans l'ensemble, ces données révèlent que les récepteurs CB1 sont nécessaires pour promouvoir l'apport hydrique, et que leur présence dans le circuit CCA-ABL est suffisant pour le contrôle descendant des comportements de consommation d'eau.De plus, j'ai également montré que les récepteurs CB1 contrôlaient l'apport hydrique dans différentes conditions à d'autres niveaux comme au niveau du cortex insulaire, des cellules cholinergiques et des mitochondries.En résumé, mon travail de thèse a analysé le rôle des récepteurs CB1 dans des populations cellulaires / circuits neuronaux distincts dans le contrôle de l'apport hydrique. Ces résultats apportent de plus amples preuves permettant la compréhension des fonctions du système endocannabinoïde et de la régulation cérébrale de la soif
Etude des cellules astrocytaires et microgliales thalamiques dans un modèle de douleur neuropathique chez le rat by Lucie Blaszczyk( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Anatomical Characterization of the Type-1 cannabinoid receptors in specific brain cell populations of mutant mice by Ana Gutierrez Rodriguez( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

The Cannabinoid Type I receptor protein (CB1) expression in the hippocampus of rescue mice modified to express the gene exclusively in specific brain cell types: such as dorsal telencephalic glutamatergic neurons, or GABAergic neurons have been analyzed. Furthermore, aiming at knowing the exact anatomical distribution of the astroglial CB1 receptors with respect to the excitatory and inhibitory synapses, the CB1 receptor expression in astrocytes of mouse expressing CB1 receptor only in astrocytes and mutant mouse expressing the protein hrGFP into astrocytes (that allows for better detection of the astrocytic processes) have been also investigated. The results showed that the majority of the hippocampal synapses surrounded by CB1 receptor immunopositive astrocytes in the 400-800 nm range are of excitatory nature. Moreover, the CB1 receptor rescue mutant mice characterized in this Doctoral Thesis have proven 1) to express CB1 receptors in specific brain cell types; 2) the re-expression is limited to the particular brain cell populations; 3) the endogenous levels of CB1 receptors are maintained in the brain cell types re-expressing the receptor. Which makes this mutant mice excellent tools for functional and translational investigations on the role of the CB1 receptors in the normal and diseased brain
Involvement of mGluR5/Homer crosstalk disruption in the pathophysiology of Fragile X Syndrome by Elisabetta Aloisi( )

1 edition published in 2015 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Le Syndrome de l'X Fragile (FXS) est la forme héréditaire majoritaire de déficience intellectuelle et la cause monogénique de l'autisme. Le FXS est causé par une mutation du gène Fragile X Mental Retardation 1 (Fmr1), qui entraîne son inactivation et l'absence d'expression de la protéine codée: Fragile X Mental Retardation Protein(FMRP). FMRP est une protéine de liaison à l'ARN, impliquée dans la régulation de la synthèse protéiques à la synapse. Un rôle central est attribué au sous-type 5 des récepteurs métabotropiques au glutamate du groupe I (mGluR5) dans la physiopathologie du FXS. En effet, une réponse exagérée suite à l'activation de mGluR5 pourrait expliquer le dysfonctionnement synaptique dans ce syndrôme. Bien que de nombreux travaux aient mis l'accent sur la dérégulation de la synthèse des protéines synaptiques comme une conséquence de cette signalisation accrue du mGluR5, il y a aussi un équilibre altéré dans l'association de mGluR5 avec les différentes isoformes des protéines Homer, partenaires de densité post-synaptique (PSD) du mGluR5. Bien qu'une abondante littérature décrit l'association mGluR5/Homer, les conséquences de la perturbation de cette interaction dans le contexte du FXS sont peu connues. Par conséquent, l'objectif de ma thèse était d'étudier les conséquences de la perturbation de l'interaction mGluR5/Homer au niveau des propriétés et des fonctions de mGluR5, telles que l'expression durant le développement, l'expression de surface et le ciblage axonal/dendritique, l'internalisation déclenchée par l'agoniste, les dynamiques de surface, et la modulation des courants NMDAR induite par mGluR5. Dans un premier temps, nous avons étudié l'expression de surface de mGluR5 dans des neurones hippocampiques in vitro issus de souris sauvages et Fmr1 KO, par des techniques d'immunofluorescence et de biotinylation. Nous avons constaté que mGluR5 est plus exprimé à la surface neuronale et est différemment distribué dans les dendrites et les axones des neurones Fmr1 KO. Puis, nous avons démontré que cette altération d'expression et de ciblage est une conséquence directe de l'altération de l'interaction mGluR5/Homer. Nous avons aussi observé que mGluR5, indépendamment de l'altération de l'interaction mGluR5/Homer, ne subit pas d'internalisation suite son activation soutenue par DHPG dans les neurones Fmr1 KO. Dans la seconde partie de mon étude, nous avons étudié les conséquences de la perturbation de l'interaction mGluR5/Homer dans les dynamiques de surface de mGluR5 et par conséquent pour la fonction du NMDAR dans les neurones Fmr1 KO. Par des techniques d'imagerie et de pistage moléculaire, nous avons constaté que l'altération du complexe mGluR5/Homer augmente spécifiquement la diffusion latérale à la synapse des neurones hippocampiques Fmr1 KO in vitro. La mobilité élevée du mGluR5 conduit à une probabilité accrue d'une interaction physique transitoire avec NMDAR dans la PSD du Fmr1 KO. Cette interaction altère la modulation, induite par mGluR5, des courants NMDAR. En effet, en utilisant des enregistrements en patch-clamp de neurones pyramidaux de CA1 sur tranches couplés à la stimulation des fibres collatérales de Schaffer, nous avons constaté que les courants excitateurs post-synaptiques induits par NMDAR (NMDAR-EPSCs) présentent des amplitudes plus faibles dans les neurones Fmr1 KO. De plus, l'expression post-synaptique de mGluR5, induite par la dépression à long-terme de NMDAR-EPSCs est réduite dans les neurones Fmr1 KO. Finalement, nous avons démontré que ces défauts des courants NMDAR sont dépendants de la perturbation de l'interaction mGluR5/Homer et altèrent les dynamiques de mGluR5. Cette étude pourrait avoir des conséquences dans le traitement des dysfonctionnements synaptiques du mGluR5 dans le FXS, en ciblant l'interactionmGluR5/Homer, et offre de nouvelles suggestions pour corriger la signalisation défectueuse sous-jacente aux troubles du spectre autistique
Rôles des récepteurs cannabinoïdes de type 1 dans le cortex piriforme antérieur by Geoffrey Terral( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Being involved in many behavioral functions, olfaction has powerful influence in guiding our actions. Odors communicate with the central nervous system via specialized receptors in the nose olfactory epithelium that generate neuronal signals, which in turn are eventually distributed and processed in many brain regions. In particular, the anterior piriform cortex (aPC) is an important olfactory area involved in perception and integration of odors. Given the extended role of the main cannabinoid type-1 (CB1) receptor in sensory and memory brain functions, we hypothesized that CB1 receptors could modulate odor processing in the aPC. To this aim, using a combination of anatomical, electrophysiological, and pharmacological approaches, we first characterized the distribution of CB1 receptors and their ability to regulate aPC circuits. We found that CB1 receptors are mainly expressed in GABAergic interneurons where their activation regulates inhibitory transmission and plasticity. Then, we evaluated the role and the impact of CB1 receptor modulation on odor-related aPC processing. In vivo calcium imaging revealed that odor-evoked aPC activity is affected by alteration of CB1 receptor signaling. Additionally, we demonstrated that physiological aPC-CB1 receptors functioning is necessary for retrieve appetitive but not aversive olfactory memory, likely through modulation of local inhibitory circuits. Overall, this work contribute to a better understanding of how CB1 receptors modulate olfactory processes in the aPC
Morpho-functional impact of Vangl2 on hippocampus development by Steve Francois Dos Santos Carvalho( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Planar Cell Polarity (PCP) is a signaling pathway originally known for its role in the establishment of cellular asymmetry perpendicular to the apico-basal axis, in the plane of an epithelium. PCPsignaling has been shown to be crucial for many tissue patterning, including epithelial and mesenchymal tissue, but also cardiac, lung, bone, or kidney tissues, to cite a few. PCP signaling controls the regulation of cellular movement via the control of adhesion turnover and cytoskeleton reorganization. Vangl2 is one of the most upstream core PCP proteins that has been implicated in the recent years in various neuronal mechanisms, such as axonal guidance, dendrite morphogenesis or synaptogenesis. However, most of these studies rely on acute downregulation of the gene in vitro or in the use of a mouse presenting a spontaneous mutation of this gene, called Loop-tail (Vangl2Lp) which causes the death of the embryo at birth. Moreover, the Vangl2Lp form of this protein has been described has a dominant-negative form, making it difficult to untangle the molecular mechanism leading to the many phenotypes (included neuronal ones) reported inhomozygotes Looptail mice. To bypass this problem we created a conditional knockout (cKO) mouse in which vangl2 is deleted in the telencephalon during early embryogenesis. First, I analyzed the profile of expression of the protein during the first 3 weeks after birth, and I show that Vangl2 is specifically targeted to the arborization of granular cells (GC) of the dentate gyrus (DG) of the hippocampus, and excluded from cell bodies. Also, the protein was highly enriched in immature neurons of the subgranular zone of the DG, and in the stratum lucidum, a region of high-density contacts between the GC and the CA3. In this region, a special type of synapse is formed: the Mossy Fiber Bouton (MfB) / Thorny Excrescence (TE) synapse. These synapses are bigger and more complex than conventional synapses. I then performed a structural and ultrastructural analysis of the DG/CA3 circuit in the Vangl2 cKO mice in order to understand the role of Vangl2 in the hippocampus maturation. For this, I used stereotaxic mice infection viruses, and Serial block face scanning electron microscopy (SBFsEM) with 3D reconstruction. Results show that in cKO mice, Mfs fasciculation is mildly impacted, and that the enlargement and complexification of the MfB/TE synapse is arrested, with TEs almost absent. I was able to link these morphological abnormalities to deficits in complex hippocampal-dependent learning tasks. This work demonstrates for the first time the importance of PCP signaling for the in vivo maturation of a specific hippocampal circuit and its specific cognitive consequences. Next, I attempted to identify the functional consequences of vangl2 deletion on young hippocampal neuron maturation. My results confirm that Vangl2 is expressed in young hippocampal neurons and that the deletion of the gene affected neurite outgrowth on Ncadherin substrate. I used spt-PALM-TIRF super-resolution microscopy to show that this increased neurite outgrowth was inversely proportional to a decrease in actin retrograde flowand to a decrease in the number of directed actin trajectories. These results strongly suggest that N-cadherin adhesions are affected by Vangl2 deletion. FRAP experiments demonstratedthat in Vangl2 cKO neurons the recovery of N-cadherin molecules engaged in homophilicbindings (adhesion) was decreased, suggesting that the turnover of N-cadherin involved inadhesion is reduced. Altogether, I propose that Vangl2 controls the turnover/stability of Ncadherin proteins at adhesion sites to regulate local actin dynamics and consequently neuronal outgrowth
Dynamique des interactions entre excitation et inhibition périsomatique dans le circuit hippocampique normal et épileptique in vivo by Olivier Dubanet( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The hippocampus is a key structure for learning and memory. The function of this neuronal circuit is based on complex interactions between excitatory glutamatergic pyramidal cells and various types of inhibitory GABAergic interneurons. The precise roles fullfiled by interneuron subtypes is still unclear because it is challenging to study in vivo the inhibitory function of specific interneurons. Alterations of the synaptic interactions between pyramidal cells and interneurons in the hippocampus also underlie neurological pathologies such as epilepsy, neurodevelopmental diseases such as autism, or neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease. Among the different types of interneurons, those that express parvalbumin (PV) and project to pyramidal cell bodies (perisomatic inhibition) are particularly efficient in blocking action potential generation in their target cells. PV interneurons therefore play a central role in neuronal coding (by controlling which cell can fire or not) but also in the balance between global excitation and inhibition within the circuit, prevention runaway excitation between interconnected pyramidal cells and the generation of epileptic seizure. Functional perisomatic inhibition directly depends on Cl- electrochemical gradient, or the interaction between membrane potential and Cl- distribution across the membrane of the target neuron. However, these parameters change continuously during neuronal activity, and it has been shown that the Cl- gradient can be reversed, resulting in paradoxically excitatory GABAergic transmission. This phenomenon, which contributes to the physiological maturation of neuronal circuits during early development, is also considered as a major source of neuronal circuit dysfunction in various pathologies such as epilepsy, autism or schizophrenia. This field of research is therefore clinically relevant, and the research for drugs restoring a physiological Cl- gradient is very active. However, a direct assessment of the excitatory GABA hypothesis has been hindered by the technical difficulty of probing endogenous GABAergic synaptic function in vivo, and contradictory data in the literature call for a direct evaluation. During my PhD, using electrophysiological, opto- and pharmaco-genetic techniques, I have contributed to develop a new and sophisticated methodological approach to evaluate the perisomatic GABAergic transmission in the hippocampus, respecting the complexity of spontaneous neuronal activity dynamics in vivo. I have studied the functional role of perisomatic inhibition from PV interneurons in the adult hippocampal circuit, in physiological conditions and in two models of epileptic mice in which I was able to detect an excitatory GABAergic transmission in vivo. However, excitatory GABA was unlikely to participate in epileptogenesis because it was expressed only during the period of post-ictal silence after acute seizures, or in a potentially negligible minority of pyramidal cells one week post-status epilepticus during the latent period that precedes the emergence of chronic epilepsy, a stage during which I also demonstrated that the majority of CA3 pyramidal neurons were no longer under perisomatic inhibitory control. In addition to contribute to a better understanding of epileptogenesis, this approach constitutes an invaluable tool to quantify the actual in vivo efficacy of drugs designed to modulate Cl- homeostasis and restore physiological GABAergic inhibition, thereby meeting high clinical and therapeutical expectations
Etude de l'intéraction entre les ros et la voie mtorc1 dans la régulation de la balance énergetique by Magali Haissaguerre( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

La voie de signalisation mTORC1 hypothalamique (mammalian target of rapamycincomplexe 1) intègre les signaux hormonaux et nutritionnels. La disponibilité des nutrimentsmodule les espèces réactives derivées de l'oxygène (ROS) qui régulent l'activité des neuronesà propiomélanocortine (POMC). La modulation de la prise alimentaire induite par les ROSpourrait impliquer mTORC1.Des souris C57Bl6J et wild-type (WT) ou invalidées pour S6K1 (S6K1-KO), principaleprotéine cible de mTORC1, ou invalidées pour raptor, protéine clé de mTORC1,sélectivement au niveau des neurones anorexigènes POMC (POMC-raptor-KO) ont ététraitées par injections intracérébroventriculaires (ICV) d'H2O2 ou d'honokiol (piégeur deROS), uniques ou combinées avec un inhibiteur de mTOR (rapamycine) ou un activateur demTOR (leptine).L'H2O2 ICV induit une augmentation de l'activité hypothalamique mTORC1, de l'activationneuronale du noyau arqué, de l'expression des ROS dans les neurones POMC, associée à unediminution de la prise alimentaire et du poids. Cet effet anorexigène est diminué chez lessouris S6K1-KO, chez les C57Bl6J après administration de rapamycine, et chez les POMCraptor-KO.L'honokiol ICV bloque l'effet anorexigène de la leptine, suggérant que cet effet soitdépendant des ROS. La leptine ICV entraine une augmentation des ROS dans les neuronesPOMC des souris C57Bl6J et POMC-raptor-WT, mais pas chez les POMC-raptor-KO.Nos résultats montrent que la régulation de la prise alimentaire induite par les ROS nécessiteune voie mTORC1 fonctionnelle et que l'effet anorexigène de la leptine nécessite uneaugmentation de ROS, mTORC1 dépendante, au niveau des neurones POMC
La connectivité sur de longue distance détermine la plasticité intrinsèque des neurones prélimbiques induite par l'apprentissage by Maria Szlapczynska( )

1 edition published in 2014 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

The medial prefrontal cortex (mPFC) is necessary for the formation of contextualrepresentations and memory expression following fear conditioning. Recent studieshave shown learning-dependent changes in the intrinsic excitability of mPFC neurons.It is not clear, however, whether these changes are region-wide or neuron-typespecific. The specific connectivity and intrinsic properties of different neuronal typescould cause certain neuronal populations to be preferentially involved in informationprocessing in a learning paradigm. In this project, we investigated this hypothesis bystudying the plasticity of intrinsic excitability in the prelimbic (PL) part of the mPFCin two defined neuronal groups: those projecting to the ipsilateral amygdala and thoseprojecting to the contralateral mPFC. We used contextual fear conditioning togetherwith retrograde tracing and whole-cell electrophysiological recordings of labelledpyramidal neurons in adult 2-3 month old male C56BL/6J mice. We show thatneurons projecting to the amygdala display learning-dependent changes in neuronalexcitability following contextual fear conditioning. In contrast, the excitability ofneurons projecting to the contralateral mPFC does not differ between trained andcontrol animals. Together, these results indicate that learning-induced changes inintrinsic excitability are not generalised across all PL neurons but instead are definedby the neurons' long-range projection targets
Role of the prefrontal-brainstem pathway in mediating avoidance behavior by Suzana Khoder( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Mammals, including rodents show a broad range of defensive behaviors as a mean of coping with threatful stimuli including freezing and avoidance behaviors. Several studies emphasized the role of the dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC) in encoding the acquisition as well as the expression of freezing behavior. However the role of this structure in processing avoidance behavior and the contribution of distinct prefrontal circuits to both freezing and avoidance responses are largely unknown. To further investigate the role of dmPFC circuits in encoding passive and active fear-coping strategies, we developed in the laboratory a novel behavioral paradigm in which a mouse has the possibility to either passively freeze to an aversive stimulus or to actively avoid it as a function of contextual contingencies. Using this behavioral paradigm we investigated whether the same circuits mediate freezing and avoidance behaviors or if distinct neuronal circuits are involved. To address this question, we used a combination of behavioral, neuronal tracing, immunochemistry, single unit and patch clamp recordings and optogenetic approaches. Our results indicate that (i) dmPFC and dorsolateral and lateral periaqueductal grey (dl/lPAG) sub-regions are activated during avoidance behavior, (ii) a subpopulation of dmPFC neurons encode avoidance but not freezing behavior, (iii) this neuronal population project to the dl/lPAG, (iv) the optogenetic activation or inhibition of this pathway promoted and blocked the acquisition of conditioned avoidance and (v) avoidance learning was associated with the development of plasticity at dmPFC to dl/lPAG synapses. Together, these data demonstrate for the first time that activity-dependent plasticity in a subpopulation of dmPFC cells projecting to the dl/lPAG pathway controls avoidance learning
Rôle de la protéine C3 du système du complément dans les déficits mnésiques précoces sur un modèle expérimental de sclérose en plaques by Julien Bourel( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les troubles de la mémoire sont une des symptômes invalidants de la sclérose en plaques (SEP) qui peuvent être présents dès les premiers stades de la maladie. Les travaux précédents réalisés au sein du laboratoire ont identifié des altérations synaptiques et dendritiques au sein du gyrus denté de l'hippocampe en association avec une forte activation microgliale qui pourraient être le substrat des déficits mnésiques. Néanmoins, la voie moléculaire conduisant à une telle neurodégénérescence hippocampique reste à éclaircir.Dans cette étude, nous avons d'abord testé l'expression des gènes impliqués dans les interactions microglie-neurone au sein du gyrus denté de souris au stade précoce d'encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE). Nous avons trouvé une surexpression sélective des gènes impliqués dans la voie du complément. Comparativement à des souris contrôles, le composé central du complément, C3, présentait la plus forte augmentation de son transcrit dans l'EAE par un facteur supérieur à 10, ce qui a été confirmé par la quantification de la protéine C3. Il n'y avait pas d'augmentation des composants en aval de C3 et notamment pas de modification de la voie terminale C5. Une approche en hybridation in situ couplée à de l'immunofluorescence a montré que le C3 était principalement produit par les cellules microgliales activées.Par la suite, nous avons utilisé deux approches différentes pour inhiber le composant C3 du complément. L'inhibition pharmacologique de C3 par l'administration quotidienne d'acide rosmarinique (RMA) chez des souris EAE était suffisante pour prévenir la perte dendritique des neurones granulaires, la phagocytose microgliale des synapses et aussi les altérations mnésiques alors qu'une forte activation de la microglie était toujours présente. De même, les dendrites granulaires et les épines étaient protégées lorsque l'EAE était induite chez des souris déficientes en C3 (C3KO), ce qui se traduisait par des performances mnésiques préservées.Au total, ces travaux de thèse mettent en évidence le rôle central de la protéine C3 dans la neurodégénérescence précoce au sein de l'hippocampe et la détérioration de la mémoire. Ces résultats ouvrent la voie vers de nouvelles stratégies neuroprotectrices dans la SEP pour prévenir les troubles cognitifs via des inhibiteurs microgliaux comme le RMA
Dynamics of hippocampal networks revealed by voltage sensitive dye imaging by Michelangelo Colavita( )

1 edition published in 2015 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

In order to better understand brain functioning we need to investigate all the structural domains present in it, from single cell to interconnected entire brain regions. However, while our knowledge in terms of single/few cells functioning is vast, very little is known about neuronal networks, which are interacting collections of neurons functionally related to the same task. Moreover, the balanced and concerted activity of excitatory and inhibitory networks plays a key role for proper cortical computations. However, while exist several tools to record excitatory networks activity, this is not the case for inhibitory networks. Voltage sensitive dye imaging (VSDI) is a technique that allows the recording of neuronal activity by mean of proportional emission of fluorescence according to changes in membrane potential. The advantage of using VSDI over other recording techniques using electrodes is that VSDI allows not invasive recording of neuronal activity from hundreds of sites at the same time. During my doctoral course I aimed at studying in detail excitatory and inhibitory neuronal networks in the CA1 area of mouse hippocampus with VSDI. To study excitatory networks more comprehensively, in collaboration with a team of mathematicians, we developed a mathematical algorithm that allowed measuring the velocity and the direction of spreading of the VSDI signal and it represents a new method to determine an optical flow. After successful validation of the algorithm with surrogate data to test its accuracy, we analysed two set of experiments in which network excitatory activity has been manipulated either by increasing Schaffer's collaterals stimulation intensity or by blocking GABAergic transmission with the GABAA receptor antagonist picrotoxin in order to increase the depolarization in the CA1 region of the hippocampus. The results of these manipulations significantly decreased signal velocity whereas picrotoxin application significantly modified the direction of spreading, making the depolarization-mediated VSDI signal less dispersed compared to control. Using VSDI I was able to fully characterize GABAA receptor-mediated hyperpolarizing signals in all the CA1 sublayers (field IPSPs), thus providing a new way of monitoring inhibitory events at network level. Moreover, I found that the activation of mGluR5 receptors induced an increase in a long-lasting manner of the VSDI-recorded field IPSPs, with duration and magnitude that relied on the specific CA1 sublayer considered. Overall, my work shows new methodologies and new findings that may represent a step forward in the quest for a better understanding of neuronal networks, both excitatory as well as inhibitory, which hopefully can contribute to reduce the gap of knowledge between single cell activity and behaviour
Rôle des récepteurs sérotoninergique2B centraux dans la régulation des voies dopaminergiques ascendantes : implication dans les effets de la cocaïne by Adeline Cathala( )

1 edition published in 2021 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Mon travail de thèse sur le rôle fonctionnel du récepteur sérotoninergique2B (5-HT2B) central s'inscrit dans la suite logique des travaux déjà réalisés au laboratoire. Les résultats récemment obtenus au laboratoire ont montré que les récepteurs 5-HT2B modulent différentiellement les voies dopaminergiques (DA) ascendantes. En effet, les antagonistes des récepteurs 5-HT2B réduisent la libération de DA au sein du noyau accumbens (NAc), augmentent la libération de DA au sein du cortex préfrontal médian (CPFm), et ne modifient pas la libération de DA striatale. Ce contrôle différentiel du système DA mésocorticolimbique implique une interaction foncionelle entre les récepteurs 5-HT2B du raphé dorsal (RD) et les récepteurs 5-HT1A exprimés dans le CPFm, et résulte d'une activation des neurones 5-HT du RD projetant vers le CPFm. Ces résultats ont permis d'identifier le RD comme le site d'action majeur des récepteurs 5-HT2B pour le contrôle de l'activité des neurones 5-HT et DA. De plus, il a été démontré que le blocage des récepteurs 5-HT2B contrôle les réponses neurochimiques et comportementales induites par les psychostimulants tels que, l'amphétamine, la 3,4 méthylènedioxyméthamphine et la cocaïne, l'une des drogues les plus consommée au monde. Ainsi, le blocage des récepteurs 5-HT2B supprime l'hyperlocomotion provoquée par la cocaïne. Cet effet, qui se produit indépendamment de la libération de DA dans le NAc et le striatum, où l'activité DA est étroitement liée aux effets comportementaux induits par la cocaïne, pourrait impliquer une interaction post-synaptique au niveau de la neurotransmission DA dans les régions sous corticales. Néanmoins, (1) l'implication de la DA du CPFm dans cette interaction reste à déterminer, étant donné que cette région cérébrale est connue pour ses relations anatomiques et fonctionnelles avec le NAc et le striatum, et sa participation aux réponses comportementales de la cocaïne. De plus, (2) la localisation cellulaire des récepteurs 5-HT2B au sein du RD ainsi que les mécanismes cellulaires qui sous-tendent leurs interactions entre les réseaux DA et 5-HT sont inconnus au début de ces travaux de thèse.Ainsi, l'objectif de cette thèse est de répondre aux deux points sus-cités. A cette fin, nous avons étudié les effets de deux antagonistes puissants et sélectifs du récepteur 5-HT2B (RS 127445 et LY 266097) sur l'activité 5-HT et DA, en utilisant des approches neurochimiques, cellulaires et comportementales chez le rat.Un premier groupe d'expérience nous a fourni des évidences anatomo-fonctionnelles démontrant que les récepteurs 5-HT2B du RD exercent un contrôle tonique inhibiteur des neurones 5-HT innervant le CPFm, dependant des interneurones GABA. Ce contrôle 5-HT est la première étape d'une régulation poly-synaptique complexe conduisant au contrôle différentiel des voies DA mésocorticolimbiques. Un deuxième groupe d'expérience montre que le blocage des récepteurs 5-HT2B inhibe l'hyperlocomotion induite par la cocaïne en agissant au niveau de la neurotransmission DA dans la NAc, cet effet résulte de la potentialisation de la libération de DA induite par la cocaïne dans le CPFm.En conclusion, le travail accompli au cours de ces trois années passées apporte des informations substantielles quant au rôle fonctionnel du récepteur 5-HT2B dans la régulation des voies DA ascendantes. En outre, l'ensemble de nos résultats permet non seulement d'améliorer la compréhension de l'interaction DA et 5-HT, mais aussi de mettre en avant le potentiel thérapeutique des antagonistes des récepteurs 5-HT2B pour le traitement de l'addiction à la cocaïne
Revisiting neuronal polarity in the context of PCP by Ana Dorrego Rivas( )

1 edition published in 2021 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les cellules du tronc cérébral exprimant la somatostatine contrôlent la régulation émotionnelle du comportement de la douleur by Nânci Winke( )

1 edition published in 2021 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

When facing a danger, mammals display a broad range of defensive fear responses among which the most studied are freezing and avoidance. Beside these responses, analgesia has also been reported to be an important defensive response to an aversive or noxious stimulus. Indeed, following fear conditioning, presentation of the conditioned stimulus (CS) lead to a reduction in pain sensitivity, a phenomenon known as fear conditioned analgesia (FCA). FCA is supposed to result from the activation of descending pathways directly modulating pain processing in the dorsal horn (DH) of the spinal cord. A number of studies have identified over the past decades the neurochemistry of FCA and identified the GABAergic, endocannabinoid and opioidergic systems as key components of the analgesic responses observed upon FCA. However, to date the precise circuits and mechanisms involved in this phenomenon are largely unknown. Several brain regions, including the medial prefrontal cortex (mPFC), the central nucleus of the amygdala (CeA) and the ventrolateral periaqueductal gray (vlPAG) have been involved both in fear and pain processing. More specifically the vlPAG, the brain output structure mediating fear behavior receives strong inputs from the CeA and the mPFC and is necessary for freezing responses. Interestingly, the vlPAG is also a key structure in pain modulation as its electrical stimulation induces analgesia and vlPAG neurons respond to nociceptive information. Thus, although it is clearly established that fear and pain processes interact in the vlPAG, the precise organization of vlPAG microcircuits and the mechanisms by which fear modulates pain sensitivity during FCA, remain unknown. Using a combination of behavioral, anatomical, optogenetic and electrophysiological approaches we show that somatostatin-expressing neurons in the ventrolateral periaqueductal gray matter (vlPAG SST cells) promote antinoceptive responses during presentation of conditioned stimuli predicting footstocks. Whereas the optogenetic inhibition of vlPAG SST cells promoted analgesia, their optogenetic activation reduced analgesia by potentiating pain responses in the spinal cord through a relay in the rostral ventromedial medulla (RVM). Together these results identify a brainstem circuit composed of vlPAG SST cells specifically projecting to the RVM and mediating FCA to regulate pain responses during threatful situations
L'interactome de Scrib1 et son importance pour la plasticitè synaptique & les troubles de neurodéveloppement by Vera Margarido Pinheiro( )

1 edition published in 2014 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

The brain is made up of billions of nerve cells, or neurons. Neurons communicate with each other through functionally distinct structures - the axon and the dendrite - which are able to release and receive an electrical or chemical signal from a pre- to a post-synaptic compartment, respectively. We focused our study on hippocampal neurons synapses, which ultimately underlie high-order brain functions, such as learning and memory. In particular, we studied the development and maintenance of dendritic spines, whose changes in morphology are intimately correlated with synaptic plasticity, or the ability to respond to synaptic activity. Dendritic spines originate from motile dendritic filopodia, which mature into spines following axonal contact. The filopodia-to-spine transition involves a plethora of molecular actors, including glutamate receptors, scaffold proteins and the actin cytoskeleton, able to receive, transmit and integrate the pre-synaptic signal. The spatial and temporal coordination of all these molecular components throughout the formation and maturation of a synapse remains, however, unclear. Scribble1 (Scrib1) is planar cell polarity protein (PCP) classically implicated in the homeostasis of epithelial tissues and tumour growth. In the mammalian brain, Scrib1 is a critical scaffold protein in brain development and function. The main goal of this work was, therefore, to investigate the molecular mechanisms underlying Scrib1 role in synapse formation and maintenance. In a first part, we depict the importance of Scrib1 PDZ-dependent interactions on glutamate receptors trafficking as well as bidirectional plasticity signalling pathway underying spatial memory. In a second part, we focus on the functional consequences of a recently identified autism spectrum disorder (ASD) mutation of Scrib1 on neuronal morpholgy and function. We demonstrated that Scrib1 regulates dendritic arborization as well as spine formation and functional maintenance via an actin-dependent mechanism, whose disruption might underlie the ASD phenotype. Taken altogether, this thesis highlights the PCP protein Scrib1 as key scaffold protein in brain development and function, playing a plethora of roles from the subcelular to the cognitive level
Caractérisation Protéomique Des Prolongements Astrocytaires au Cours de la Plasticité Synaptique by Karen Carney( )

1 edition published in 2014 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les astrocytes sont les cellules les plus abondantes dans le cerveau où ils sontimpliquées dans une myriade de fonctions telles que la neurogénèse, l'homéostasieionique, le soutien métabolique, l'élimination des substances toxiques et dans laréponse aux lésions cérébrales. Des altérations fonctionnelles des astrocytes ont étéassociées avec des pathologies telles que l'épilepsie, la depression et laschizophrénie. A ce titre, l'étude de la contribution astrocytaire aux fonctionssynaptiques revêt un intérêt clinique et sociétal assez conséquent. Dans cette thèse,j'ai évalué le potentiel de plusieurs préparations permettant l'analyse des protéinesastrocytaires impliquées dans la plasticité synaptique et j'ai utilisé celle qui se prêtaitle mieux à la quantification des niveaux de protéines astrocytaires qui se trouventêtre régulées dans différent modèles de plasticité synaptique. J'ai caractériséplusieurs préparations qui peuvent être utilisées pour évaluer la contribution desastrocytes à la plasticité synaptique et j'ai identifié de nombreuses protéinesastrocytaires régulées par la plasticité synaptique et qui sont susceptibles d'êtreciblées lors de prochaines études destinées à identifier les mécanismes d'action desastrocytes dans un contexte physiologique et pathologique
Role of the central serotonin subscript 2B receptor in the regulation of ascending dopaminergic pathways : relevance for the treatment of schizophrenia and drug addiction by Celine Devroye( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Il y a quatre ans, lorsque j'ai commencé ma thèse en Neuropharmacologie, le rôle fonctionnel du récepteur serotoninergique2B (5-HT2B) central n'était guère connu. En effet, compte tenu de la mise en évidence de son expression dans le cerveau relativement récente par rapport aux autres récepteurs à la 5-HT, peu d'études avaient porté sur son impact au sein du système nerveux central. En particulier, il était établi que les récepteurs 5-HT2B, sans effet au niveau de la voie dopaminergique (DA) nigrostriée, sont capables d'exercer un contrôle tonique excitateur sur l'activité de la voie DA méso accumbale. Sur la base de cette régulation différentielle des voies DA sous-corticales, il avait été proposé que les antagonistes du récepteur 5-HT2B pourraient constituer des outils pharmacologiques pertinents pour le traitement des pathologies liées à unedysfonction du système DA et requérant une modulation indépendante des voies DA ascendantes, telles que la schizophrénie. Cependant, l'effet du blocage des récepteurs 5-HT2B au niveau de la voie DA mésocorticale, laquelle joue un rôle pivot dans le bénéfice thérapeutique des antipsychotiques (APs) atypiques,n'avait jamais été exploré. De plus, l'analyse de la littérature avait révélé que le blocage du récepteur 5-HT2B réduit les réponses neurochimiques et comportementales induites par l'amphétamine et la 3,4-méthylènedioxyméthamphétamine, suggérant que ce récepteur pourrait également représenter une cible pharmacologique intéressante pour le traitement de l'addiction. Néanmoins, la possible implication de ce récepteur dans les effets de la cocaïne, l'une des drogues les plus consommées au monde, restait alors inconnue.Ainsi, l'objectif de cette thèse était d'étudier l'influence exercée par le récepteur5-HT2B sur l'activité DA basale et activée par la cocaïne, afin de mieux évaluer le potentiel thérapeutique de ce récepteur dans le traitement de la schizophrénie et de l'addiction. A cette fin, nous avons étudié les effets de deux antagonistes puissants et sélectifs du récepteur 5-HT2B (RS 127445 et LY 266097) sur l'activité DA, en utilisant des approches biochimiques, électrophysiologiques et comportementales chez le rat.Un premier groupe d'expériences a mis en évidence l'existence d'un contrôle tonique inhibiteur exercé par le récepteur 5-HT2B sur la libération de DA dans le cortex préfrontal médian (CPFm). Ce résultat, démontrant que les récepteurs 5-HT2B régulent de manière différentielle les trois voies DA ascendantes, indique que les antagonistes du récepteur 5-HT2B présentent un profil d'action idéale pour restaurer une fonction DA normale chez les patients schizophrènes. En accord avec cette proposition, les antagonistes 5-HT2B se révèlent efficaces dans plusieurs modèles classiquement utilisés pour prédire l'efficacité des APs, alors qu'ils n'ont pas d'effet dans une tâche comportementale prédisant la tendance des APs à induire des effets secondaires moteurs. Un second groupe d'expériences visant à étudier les mécanismes sous-tendant le contrôle différentiel exercé par le récepteur 5-HT2B sur l'activité DA montre que les effets opposés induits par les antagonistes 5-HT2B sur la libération de DA dans le CPFm et le noyau accumbens (NAc) résultent d'une interaction fonctionnelle avec les récepteurs 5-HT1A exprimés dans le CPFm. Enfin, nous avons également démontré que le blocage du récepteur 5-HT2B supprime l'hyperlocomotion provoquée par la cocaïne. Cet effet, qui se produit indépendamment de la libération de DA dans le NAc et le striatum, où l'activité DA est étroitement liée aux effets comportementaux induits par la cocaïne,implique une interaction post-synaptique dans les régions DA sous-corticales. En conclusion, le travail accompli au cours des quatre années passées apporte des informations substantielles quant au rôle fonctionnel du récepteur 5-HT2Bdans la régulation des voies DA ascendantes
Development and characterization of a new therapeutic approach of the Down Syndrome targeting the type-1 cannabinoid receptor by Nadia Di Franco( )

1 edition published in 2021 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Le syndrome de Down (DS) est la cause génétique la plus fréquente de déficience intellectuelle (ID) due à la triplication complète ou partielle du chromosome 21 humain (HSA21). Bien que des nombreux progrès aient amélioré les conditions de vie des patients, l'ID les empêche de mener une vie normale. Malgré plusieurs études précliniques et cliniques en cours, aucune solution pharmacologique curative permettant d'améliorer l'ID n'est disponible. Les déficits de mémoire qui y sont associés sont dus une réduction du volume de l'hippocampe (HPC) et notamment des dysfonctionnements dans les transmissions GABAergiques et glutamatergiques. L'absence de traitements efficaces de l'ID chez les Down reflète l'urgence d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et de développer un test translationnel.Le système endocannabinoïde (ECS) est impliqué dans les processus de mémoire et d'apprentissage. Récemment, il a été suggéré que l'altération de l'ECS, et notamment la surexpression et l'hyperactivation du récepteur cannabinoïde de type-1 (CB1), pourrait jouer un rôle majeur dans l'ID dans les modèles de souris DS. En effet, les souris trisomiques Ts65Dn âgées présentaient des niveaux élevés d'endocannabinoïde 2-AG dans le cerveau et de CB1 chez les souris Ts65Dn et TgDyrk1A. Confortant cette hypothèse, l'antagoniste CB1 rimonabant améliorait les déficits de mémoire chez ces souris. Par conséquent, ces données sur les modèles de souris DS suggérant l'implication de l'ECS dans les déficits cognitifs encourageaient une exploration plus approfondie de la dérégulation de l'activité CB1.Notre équipe a récemment découvert un système modulateur endogène impliquant le neurostéroïde pregnenolone (Preg) qui contrecarre l'activité de signalisation CB1 bloquant les effets toxiques et addictifs de l'agoniste CB1 exogène, le delta9-tétrahydrocannabinol (THC), fournissant ainsi une nouvelle cible thérapeutique pour les pathologies liées au CB1. Bien que la Preg présente un profil pharmacologique thérapeutique approprié, elle ne peut être utilisée comme médicament, principalement en raison de son métabolisme stéroïdien. C'est pourquoi des analogues synthétiques non métabolisables de la Preg (AEF) ont été développés en collaboration avec la biotech Aelis Farma et protégés par des brevets (n° WO2019162328A1 et WO2020127468A1). Les AEF conservent les propriétés pharmacologiques de la Preg contre le CB1 mais avec un profil thérapeutique amélioré et renforcé. En effet, les AEF ont une demi-vie accrue, ne sont pas métabolisés en hormones stéroïdiennes et ont une très bonne biodisponibilité après administration orale. L'AEF0217 a été étudié en tant que candidat leader pour le traitement de l'ID chez les souris DS.Les objectifs de cette thèse étaient:1) Identifier les bases neurobiologiques qui sous-tendent l'ID dans le DS;2) Valider un test translationnel pour l'évaluation de l'ID chez les Down et les souris trisomiques Ts65Dn;3) Proposer une solution thérapeutique pour l'ID dans le DS.Nos travaux ont confirmé le rôle clé de l'ECS dans l'ID chez les souris Ts65Dn. 1) Nous avons montré une surexpression du CB1 dans des régions et des populations cellulaires spécifiques de l'HPC dorsal et une diminution des niveaux de Preg et du gène Cyp11a1 codant pour l'enzyme de synthèse. La Preg restaurait la plasticité synaptique et les déficits de mémoire. L'inhibition de l'activité Erk1/2MAPK induite par le CB1 rétablissait les déficits de mémoire chez les souris Ts65Dn. 2) Nous avons validé la procédure du labyrinthe radial comme test translationnel pour évaluer l'ID chez les Down constituant les bases précliniques et cliniques d'une nouvelle approche thérapeutique. 3) l'AEF0217 restaurait les déficits cognitifs dans plusieurs tests cognitifs, y compris le test translationnel du labyrinthe radial chez les souris Ts65Dn.En conclusion, le profil thérapeutique de l'AEF0217 associé au test translationnel constitue des atouts prometteurs vers une application clinique
 
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Inserm U 862

Neurocentre Magendie (Bordeaux). Physiopathologie de la plasticité neuronale

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