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Diversité fonctionnelles des cellules juxtaglomérulaires exprimant la tyrosine hydroxylase dans le bulbe olfactif

Unité de Recherche

UPR 3212 - Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI)
5, rue Blaise Pascal, 67084 STRASBOURG

Équipe

Nom : Physiologie des Réseaux de Neurones

Responsable : ISOPE / POULAIN - philippe.isope@inci-cnrs.unistra.fr

Téléphone du responsable : 0388456731

Site web : Accéder au site

Composition de l'équipe :
- Chercheurs : 6
- ITA : 1
- Doctorants : 5
- Post-Docs : 1
- Autres : 0

Publications majeures de l'équipe relatives au sujet au cours des 3 dernières années (le cas échéant, 3 publications récentes du DT) :
1) Najac, M., Diez, A. S., Kumar, A., Benito, N., Charpak, S., & De Saint Jan, D. (2015). Intraglomerular Lateral Inhibition Promotes Spike Timing Variability in Principal Neurons of the Olfactory Bulb. The Journal of Neuroscience, 35(10), 4319-4331.
2) Najac, M., De Saint Jan, D., Reguero, L., Grandes, P., & Charpak, S. (2011). Monosynaptic and polysynaptic feed-forward inputs to mitral cells from olfactory sensory neurons. The Journal of Neuroscience, 31(24), 8722-8729.
3) De Saint Jan, D., Hirnet, D., Westbrook, G. L., & Charpak, S. (2009). External tufted cells drive the output of olfactory bulb glomeruli. The Journal of Neuroscience, 29(7), 2043-2052.

Concernant la thèse

Directeur de Thèse : DE SAINT JAN Didier - desaintjan@inci-cnrs.unistra.fr

Téléphone : 0388456744

Co-encadrant : non

Co-tutelle : non

Co-Directeur : non

Concernant le sujet proposé :

Titre : Diversité fonctionnelles des cellules juxtaglomérulaires exprimant la tyrosine hydroxylase dans le bulbe olfactif

Projet : Les interneurones inhibiteurs ont des morphologies, des propriétés, des connections synaptiques et des fonctions très diverses dans le cerveau. Comprendre l’implication fonctionnelle et les mécanismes qui sous tendent cette diversité sont des enjeux majeurs des neurosciences modernes. Cette question est particulièrement importante dans le bulbe olfactif où l’inhibition joue un rôle important. C’est en effet une région du cerveau constituée en grande majorité d’interneurones inhibiteurs qui continuent à être générés même après la naissance.        
Les premières étapes du traitement central de la perception des odeurs ont lieu dans les glomérules du bulbe olfactif. Ce sont des structures anatomiques sphériques qui renferment les synapses entre les neurones sensoriels olfactifs et les cellules mitrales et cellules à panache, les neurones principaux du bulbe olfactif qui relaient l'information sensorielle jusqu'aux aires corticales. Les neurones olfactifs détectent les odeurs dans l'épithélium nasal grâce à des récepteurs olfactifs. Chaque neurone n’exprime qu’un seul type de récepteur olfactif parmi un répertoire qui en compte plusieurs centaines et les neurones olfactifs exprimant le même récepteur convergent vers un ou deux glomérules spécifiques dans chaque bulbe. Puisque les cellules principales projettent leur unique dendrite apicale dans un seul glomérule, elles reçoivent l’information sensorielle portée uniquement par des neurones olfactifs exprimant le même récepteur.
Chaque glomérule est entouré de plusieurs centaines d’interneurones juxtaglomérulaires qui modulent la transmission et l’intégration de l’information sensorielle. Parmi ceux ci, on trouve des neurones à la fois dopaminergiques et GABAergiques qui peuvent être identifiés grâce à l’expression de la tyrosine hydroxylase, l’enzyme permettant la production de dopamine. Ces neurones sont communément appelés cellules à axones courts (ou cellules SA pour short axon cells en anglais). Cette dénomination porte à confusion car leur axone est au contraire très long et ramifié et leur permet vraisemblablement d’établir des connexions synaptiques inter-glomérules. Des études récentes montrent que les cellules SA font des synapses inhibitrices sur les cellules à panache externes, des neurones jouant un rôle clé dans le mécanisme d’activation pluri-synaptique des cellules principales. La fonction de cette connexion inter-glomérulaire n’est pas encore fermement établie. Théoriquement, ce circuit pourrait synchroniser l’activité des réseaux glomérulaires impactés ou, au contraire, inhiber leur activité.
Deux populations de cellules SA avec des soma de taille différent ont été décrites. Les plus grosses ont un axone qui peut traverser plusieurs dizaines de glomérules et sont produites principalement avant la naissance. Les plus petites sont au contraire générées après la naissance et continuent à être produites chez l’animal jeune ou adulte à partir des cellules souches bordant les ventricules cérébraux. Leur axone ne se ramifie que dans quelques glomérules voisins.
Les objectifs de ce projet sont de déterminer si ces deux populations de neurones ont 1) des origines embryonnaires différentes, 2) des propriétés membranaires et des connexions synaptiques spécifiques et 3) si elles remplissent des fonctions différentes. Pour cela, le doctorant utilisera la technique du patch-clamp associée à des approches d’optogénétique sur des tranches de bulbe olfactif. Il manipulera aussi les cellules souches de la zone sous-ventriculaire pour identifier et suivre leur descendance. Les cellules SA seront identifiées et manipulées grâce à des injections virales de marqueurs fluorescents ou de canaux ioniques photo-activables dans des souris transgéniques exprimant la recombinase Cre sous le contrôle du promoteur de la tyrosine hydroxylase.

Compétences souhaitées : Expérience en électrophysiologie Connaissances solides en neurophysiologie

Expertises qui seront acquises au cours de la formation : Electrophysiologie sur tranche Technique du patch-clamp
Electroporation des cellules souches
Technique d’immunohistochimie