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Дисертації з теми "Interneurone cortical"
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Touzot, Audrey. "Migration et spécification des interneurones GABAergiques corticaux issus de la CGE au cours du développement chez la souris." Thesis, Nice, 2014. http://www.theses.fr/2014NICE4089/document.
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Chez les rongeurs, les interneurones (INs) corticaux sont issus de l’éminence ganglionnaire (EG) médiale (MGE) et caudale (CGE), expriment une combinaison de facteurs définis et migrent tangentiellement puis radialement pour atteindre leur position laminaire définitive. La diversité et la spécification des sous-types d’INs provenant de la MGE ont suscité de nombreuses études, en revanche les mécanismes moléculaires contrôlant la migration et la spécification des INs issus de la CGE demeurent toujours obscurs. Dans cette étude, les voies de migration de ces INs ont été examinées grâce à une lignée de souris rapportrices des interneurones issus de la CGE avant d’analyser le rôle de deux facteurs de transcription, COUP-TFI et COUP-TFII, hautement exprimés dans la CGE. Deux voies de migration non précédemment caractérisées ont alors été identifiées : une voie dorsale (CLMS) où les INs migrent vers l’EG latérale (LGE) et une voie ventrale (CMMS) où les INs migrent vers la MGE. Le CLMS et le CMMS ont donc été analysés, ainsi que la voie de migration caudale (CMS), à différents stades de développement et l’expression spécifique de certains gènes a pu être identifiée. En inactivant conditionnellement COUP-TFI et/ou COUP-TFII dans les INs, les voies de migration sont altérées ainsi que l’expression des marqueurs moléculaires. Comme probable conséquence, les souris mutantes adultes montrent une distribution altérée des sous-populations d’INs en particulier de celles issues de la CGE. Mon étude a donc permis d’identifier et de caractériser deux nouvelles voies de migration pour les INs provenant de la CGE et a montré que COUP-TFs contribuent à leur modulationIn rodents, cortical interneurons (INs) originate from the medial (MGE) and caudal ganglionic eminence (CGE) according to precise temporal schedules, express a defined combination of factors, and reach their final laminar position through tangential and radial cell migration. The diversity and fate-specification of MGE-derived interneuron subtypes are well characterized however the molecular mechanisms controlling the migration and specification of CGE-derived INs are still vague. In this study, I have first investigated the migratory paths of cortical INs using a reporter line specific to the CGE, and then I have assessed the involvement of COUP-TFI and COUP-TFII, which are highly expressed in the embryonic CGE during development, in these paths. My data unravelled two major previously non-characterized migratory streams from the subpallium to the pallium: a dorsal stream (CLMS) in which CGE-derived cells migrate to the lateral GE (LGE), and a ventral one (CMMS) in which CGE-derived cells migrate to the MGE. I have characterized both streams and the already well-described caudal stream (CMS) during different stages of development and identified a series of genes expressed in the migrating cells. By inactivating COUP-TFI and/or COUP-TFII in the developing INs, these streams together with their molecular marker expression are perturbed. As a consequence, adult mutant mice have an altered distribution of interneuron subpopulations, particularly the ones derived from the CGE. Taken together, my study identified and characterized two novel CGE-derived interneuron migratory routes to the cortex and showed that COUP-TFs contribute in modulating these paths
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Wilmet, Baptiste. "Analyses des dysfonctions neuronales d’un modèle murin de Paraplégie Spastique Héréditaire." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEP045.
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Les Paraplégies Spastiques Héréditaires sont un groupe de maladies du motoneurone caractérisées par une dégénérescence de l’axe corticospinal menant à la spasticité et une paralysie progressive des membres parfois associés à des troubles cognitifs. Des mutations dans le gène SPG11 codant pour la Spatacsine sont la majeure cause de ces formes complexes de HSP. Pour mieux comprendre les mécanismes responsables de la pathologie liée à SPG11, notre équipe a généré un modèle de souris Knock-out pour ce gène, mimant les déficits cognitifs et moteurs observés chez les patients, corrélés à des altérations histologiques (J.Branchu & al. ; 2017). Etant donné que les troubles moteurs apparaissent avant les premières pertes neuronales, nous avons émis l’hypothèse qu’il existait des dysfonctions neuronales précédant la mort des neurones et mesurables par des techniques d’électrophysiologie. Des enregistrements EEG in vivo du cortex moteur des souris Spg11-/- nous ont permis d’observer l’émergence de décharges pointe-onde (DPO), survenant avant la mort des neurones corticaux NeuN+. Ces signaux sont semblables à ceux observés dans une forme particulière d’épilepsie : l’épilepsie d’absence et suggérent une perturbation de l’excitabilité corticale. Ces signaux ne semblent pas se propager dans le thalamus mais ces DPO répondent de manière dose dépendante à des drogues pro et anti Epilepsie d’Absence. Aucune différence significative n’a été observée dans le nombre d’interneurones GABAergiques, suggérant que l’inhibition corticale médiée par ces derniers n’est pas atteinte. Nous n’avons pas réussi à mettre en évidence de modification de l’expression de gènes liés à l’épilepsie d’absence. Cependant, des expériences de Patch clamp sur des neurones corticaux embryonnaires ont révélé une perturbation de la densité du courant sodique et d’excitabilité dans les neurones Spg11-/-. Des enregistrements ex vivo de l’hippocampe des souris Spg11-/- révèlent une perte de potentialisation à long et à court terme, corrélés avec une perte de mémoire spatiale, suggérant une atteinte d’un ou plusieurs éléments synaptiques. Ces pertes de plasticité hippocampiques ne sont pas observées durant le développement malgré ce qui semble être un défaut de synaptogénèse dans les collatérales de Schaffer. A terme, ces résultats vont étoffer nos connaissances sur les rôles de l’absence de Spatacsine dans la pathogénèse de l’HSP et des maladies du motoneurone et nous fourniront une mesure intéressante et non invasive (EEG) pour l’évaluation de l’efficacité de futur d’essais thérapeutiquesHereditary Spastic Paraplegia is a group of Motor Neuron Disease characterized by the degeneration of cortico-spinal tract leading to a progressive spasticity and paralysis of lower limbs sometimes associated with cognitive deficits. Mutations in SPG11 gene coding for Spatacsin are a major cause of these complex forms. For a better understanding of SPG11-related HSP mechanisms, our team generated a Knock-Out mouse model (spg11-/-) mimicking the cognitive and motor deficits correlated with histological alterations (J.Branchu & al.; 2017). As motor impairments precede the first neuronal losses, we hypothesized that there may exist some neuronal dysfunctions primary to neuronal death observable with electrophysiological methods. In Vivo EEG recordings of spg11-/- motor cortex highlighted the emergence of spike and wave discharges events (SWD), occurring before the cortical NeuN+ cells loss and suggesting a disturbance of excitability of cortical networks. No propagation to thalamus was found, but these SWLD seems to response in a dose dependent manner to pro and anti-Absence Epilepsy drugs. With our IHC experiments, we didn’t observe any change in GABAergic interneurons number, suggesting no change in cortical inhibition mediated by interneurons. Ex vivo Electrophysiological recordings of adult spg11-/- hippocampi displayed reduced short and long-term potentiation, correlated with a loss of spatial and fear-related memories, suggesting an impairment in synaptic elements. We did not observe those alterations during development although there seem to be a shift from mature to immature dendritic spines. mRNA quantification couldn’t highlight any modification in epilepsy-related gene expression. However, in vitro intracellular recordings of embryonic cortical neurons revealed impairments in sodic current density and excitability in Spg11-/- neurons. Altogether, the results of these experiments will decipher the roles of Spatacsin in the pathogenesis of Motorneurons Diseases and give us a useful and non-invasive read-out for the evaluation of therapeutical assays
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Fleitas, Pérez Catherine. "FLRT proteins act as guidance cues for migrating cortical interneurons." Doctoral thesis, Universitat de Lleida, 2015. http://hdl.handle.net/10803/378646.
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The establishment of functional neuronal connectivity starts during development and depends on neuronal migration and the correct positioning of newborn neurons which integrate into specific layers of the cortex. The fibronectin and leucine-rich family of transmembrane proteins (FLRT) have evolved as new regulators of several aspects during nervous system development, including neuronal migration. This work is focused on the study of in vivo FLRTs involvement in the tangential migration of interneurons. For this, we have analyzed nervous system specific knockout animals for FLRT2 and FLRT3, single mutants as well as the double mutants The simultaneous suppression of FLRT2 and FLRT3, resulted in the appearance of several defects related to interneuron migration. Finally, was addressed the intracellular mechanisms involved in FLRT function and was assessed the relationship between FLRT3 and the Rho GTPase Rnd3. The results suggest a possible functional interaction between FLRTs and Rnds in the central nervous system.L’establiment de les connectivitats neuronals a l’escorça en desenvolupament depèn de la migració i del correcte posicionament de les noves neurones que integren específicament les diferents capes corticals. Les proteïnes transmembrana riques en fibronectina i leucina (FLRT) han estat identificades com a nous reguladors de diversos aspectes en el desenvolupament del sistema nerviós, incloent la migració neuronal. El present treball de tesi està centrat en l’estudi in vivo de la implicació dels FLRTs en la migració tangencial de les interneurones. Amb aquest propòsit, hem analitzat animals knockout de FLRT2 i FLRT3, específics de sistema nerviós, com a mutants simples i també, com a dobles mutants. La supressió simultània de FLRT2 i FLRT3, produeix diversos defectes relacionats amb la migració de les interneurones. Finalment, es van abordar els mecanismes intracel•lulars implicats en la funció de FLRT, descrivint la relació entre FLRT3 i RhoGTPase Rnd3. Això suggereix una interacció funcional entre els FLRTs i els Rnds en el sistema nerviós.
El establecimiento de las conectividad neuronal comienza durante el desarrollo y depende de la migración neuronal y del correcto posicionamiento de las nuevas neuronas, las cuales se integran dentro de capas específicas de la corteza. Las proteínas transmembrana ricas en fibronectina y leucina (FLRT) han evolucionado como nuevos reguladores de varios aspectos durante el desarrollo del sistema nervioso, incluyendo la migración neuronal. Este trabajo se centra en el estudio de la implicación in vivo de FLRTs en la migración tangencial de las interneuronas. Para ello, hemos analizado animales knockout (KO) específicos del sistema nervioso para FLRT2 y FLRT3, simples mutantes y dobles KOs (DKO). La supresión simultánea de FLRT2 y FLRT3, resultó en la aparición de varios defectos relacionados con la migración de las interneuronas. Por último, se abordaron los mecanismos intracelulares implicados en la función de FLRT y se evaluó la relación entre FLRT3 y Rho GTPase Rnd3. Los resultados sugieren una posible interacción funcional entre FLRTs y Rnds en este sistema.
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Leclech, Claire. "Etude de l'influence de la topographie du microenvironnement sur la migration des interneurones corticaux par l'utilisation de substrats microstructurés." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS245/document.
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Dans le cerveau en développement, les interneurones corticaux effectuent une longue migration avant de se positionner dans le cortex et s’intégrer dans les réseaux corticaux dont ils régulent l’activité. Différents facteurs chimiques ont été impliqués dans le guidage de ces cellules, mais l’influence des propriétés physiques de l’environnement dans lequel ils naviguent reste peu connue. Il a été montré que les indices topographiques peuvent guider le mouvement de nombreux types cellulaires, un processus appelé guidage par contact. Mes travaux de thèse ont ainsi cherché à tester et comprendre l’influence de la topographie de l’environnement sur la migration des interneurones corticaux. En utilisant un système expérimental de substrats microstructurés, nous avons mis en évidence pour la première fois l’existence du guidage par contact pour ces cellules. En testant deux types de micro-plots, nous avons établi qu’un changement de forme des structures influence de manière importante l’orientation, la morphologie, l’organisation du cytosquelette et le comportement dynamique des cellules. En particulier, les interneurones en migration entre des plots carrés adoptent majoritairement une morphologie allongée et peu branchée, associée à un mouvement lent et dirigé. A l’inverse, des cellules entre des plots ronds sont plus courtes et montrent un branchement important associé à un mouvement dynamique mais aléatoire. Plus généralement, nous montrons in vitro que la topographie génère des contraintes spatiales globales qui promeuvent la mise en place de différents états cellulaires morphologiques et dynamiques, soulignant ainsi la potentielle importance de ce type d’indices in vivoIn the developing brain, cortical interneurons undergo a long distance migration to reach the cortex where they integrate into cortical networks and regulate their activity in the adult. Different chemical factors have been involved in the guidance of these cells, but the influence of the physical parameters of the environment in which they navigate remains unclear. It has been shown that topographical cues are able to influence and guide the migration of several cell types, a process called contact guidance. This work therefore aimed at testing and understanding the influence of the topography of the environment in the migration of cortical interneurons. By using an experimental system of microstructured substrates, we demonstrated for the first time the existence of contact guidance for these cells. By testing two types of micron-sized pillars, we showed that a change in the shape of the structures could greatly impact cell orientation, morphology, cytoskeleton organization and dynamic behavior. In particular, most interneurons migrating in between square pillars adopt an elongated, unbranched morphology associated with a slow and directed movement, whereas the majority of cells among round pillars exhibit a short and branched morphology associated with a dynamic but wandering movement. Overall, we show that micron-sized topography provides global spatial constraints promoting the establishment of different morphological and migratory states in vitro, highlighting the potential importance of these types of cues in vivo
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Skowronski-Lutz, Ethan M. (Ethan Mikael). "Interneuron networks and cortical dynamics : emulated whisking drives SOM interneurons in the ketamine anesthetized mouse SI neocortex." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2014. http://hdl.handle.net/1721.1/95858.
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Thesis: Ph. D., Massachusetts Institute of Technology, Department of Brain and Cognitive Sciences, 2014.Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references.
In the core of this thesis I test and confirm the hypothesis that separate classes of interneurons respond differentially to sensory stimulation independent of volitional or other top-down control on the part of the animal. I also test and confirm the hypothesis that, based only on bottom-up sensory stimulation the activity of two major classes of interneurons (adapting Parvalbumin positive and facilitating Somatostatin positive interneurons) predominates during different phases of what corresponds to natural sensing cycles in a behaving rodent. These questions are addressed using an in vivo mouse model with intrinsically fluorescent, but differentiable, interneuron populations combined with 2-photon imaging, Ca²+-sensitive dyes. Anesthesia and electrical control of facial muscles allowed for naturalistic stimulation without the confounds presented by volitional whisking and unknown top-down or behavioral states. Additional chapters in this thesis focus on ancillary work related to computational modeling of neural systems and systems' level perspectives on maturation and disease.
by Ethan M. Skowronski-Lutz.
Ph. D.
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Courtin, Julien. "Role of cortical parvalbumin interneurons in fear behaviour." Thesis, Bordeaux 2, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR22045/document.
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Les processus d'apprentissage et de mémoire sont contrôlés par des circuits et éléments neuronaux spécifiques. De nombreuses études ont récemment mis en évidence que les circuits corticaux jouent un rôle important dans la régulation des comportements de peur, cependant, leurs caractéristiques anatomiques et fonctionnelles restent encore largement inconnues. Au cours de ma thèse, en utilisant des enregistrements unitaires et des approches optogénétiques chez la souris libre de se comporter, nous avons pu montrer que les interneurones inhibiteurs du cortex auditif et du cortex préfrontal médian forment un microcircuit désinhibiteur permettant respectivement l'acquisition et l'expression de la mémoire de peur conditionnée. Dans les deux cas, les interneurones parvalbuminergiques constituent l'élément central du circuit et sont inhibés de façon phasique. D’un point de vue fonctionnel, nous avons démontré que cette inhibition était associée à la désinhibition des neurones pyramidaux par un mécanisme de réduction de l'inhibition continue exercée par les interneurones parvalbuminergiques. Ainsi, les interneurones parvalbuminergiques peuvent contrôler temporellement l'excitabilité des neurones pyramidaux. En particulier, nous avons montré que l'acquisition de la mémoire de peur conditionnée dépend du recrutement d'un microcircuit désinhibiteur localisé dans le cortex auditif. En effet, au cours du conditionnement de peur, la présentation du choc électrique induit l'inhibition des interneurones parvalbuminergiques, ce qui a pour conséquence de désinhiber les neurones pyramidaux du cortex auditif et de permettre l’apprentissage du conditionnement de peur. Dans leur ensemble, ces données suggèrent que la désinhibition est un mécanisme important dans l'apprentissage et le traitement de l'information dans les circuits corticaux. Dans un second temps, nous avons montré que l'expression de la peur conditionnée requière l'inhibition phasique des interneurones parvalbuminergiques du cortex préfrontal médian. En effet, leur inhibition désinhibe les cellules pyramidales préfrontales et synchronise leur activité en réinitialisant les oscillations thêta locales. Ces résultats mettent en évidence deux mécanismes neuronaux complémentaires induits par les interneurones parvalbuminergiques qui coordonnent et organisent avec précision l’activité neuronale des neurones pyramidaux du cortex préfrontal pour contrôler l'expression de la peur conditionnée. Ensemble, nos données montrent que la désinhibition joue un rôle important dans les comportements de peur en permettant l’association entre des informations comportementalement pertinentes, en sélectionnant les éléments spécifiques du circuit et en orchestrant l'activité neuronale des cellules pyramidalesLearning and memory processes are controlled by specific neuronal circuits and elements. Numerous recent reports highlighted the important role of cortical circuits in the regulation of fear behaviour, however, the anatomical and functional characteristics of their neuronal components remain largely unknown. During my thesis, we used single unit recordings and optogenetic manipulations of specific neuronal elements in behaving mice, to show that both the auditory cortex and the medial prefrontal cortex contain a disinhibitory microcircuit required respectively for the acquisition and the expression of conditioned fear memory. In both cases, parvalbumin-expressing interneurons constitute the central element of the circuit and are phasically inhibited during the presentation of the conditioned tone. From a functional point of view, we demonstrated that this inhibition induced the disinhibition of cortical pyramidal neurons by releasing the ongoing perisomatic inhibition mediated by parvalbumin-expressing interneurons onto pyramidal neurons. Thereby, this disinhibition allows the precise temporal regulation of pyramidal neurons excitability. In particular, we showed that the acquisition of associative fear memories depend on the recruitment of a disinhibitory microcircuit in the auditory cortex. Fear-conditioning-associated disinhibition in auditory cortex is driven by foot-shock-mediated inhibition of parvalbumin-expressing interneurons. Importantly, pharmacological or optogenetic blockade of pyramidal neuron disinhibition abolishes fear learning. Together, these data suggest that disinhibition is an important mechanism underlying learning and information processing in cortical circuits. Secondly, in the medial prefrontal cortex, we demonstrated that expression of fear behaviour is causally related to the phasic inhibition of prefrontal parvalbumin-expressing interneurons. Inhibition of parvalbumin-expressing interneuron activity disinhibits prefrontal pyramidal neurons and synchronizes their firing by resetting local theta oscillations, leading to fear expression. These results identify two complementary neuronal mechanisms both mediated by prefrontal parvalbumin-expressing interneurons that precisely coordinate and enhance the neuronal efficiency of prefrontal pyramidal neurons to drive fear expression. Together these data highlighted the important role played by neuronal disinhibition in fear behaviour by binding behavioural relevant information, selecting specific circuit elements and orchestrating pyramidal neurons activity
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Chang, Melissa McKenzie. "Secreted factors FGF and WNT in cortical interneuron specification." Thesis, New York University, 2014. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=3665119.
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Cortical Interneurons are an incredibly diverse population of locally connecting GABAergic inhibitory neurons. In rodents, cortical interneurons originate from the ventral telencephalon during embryogenesis, and migrate tangentially into the neocortex following their specification. Despite our understanding of the early patterning of the telencephalon, established through sonic hedgehog (SHH), fibroblast growth factor (FGF) signaling, and wingless-int (WNT) we still know very little about the downstream effectors responsible for establishing interneuron diversity. This work has aimed to elucidate the role of secreted morphogens in interneuron specification, specifically FGF and WNT.
I began by investigating the role of FGF signaling in the specification of cortical interneurons by targeting downstream effectors, a critical adaptor protein, and receptors for FGF signaling. In particular, I examined the role of two candidate transcription factors classically found downstream of FGF: Ets1 and Ets2. Previously identified by microarray as enriched in cortical interneurons at developmental timepoints, Ets1 and Ets2 single and double mutants had no obvious defects in interneuron specification as assessed by immunohistochemistry. Using both forebrain and interneuron specific Cre recombinase drivers, I also generated conditional knockouts of the adaptor protein FRS2α, which is critical for FGF signaling through the MAP kinase and PI3 kinase signaling pathways (Hadari et al, 2001). Interestingly, pan-forebrain loss of FRS2α, failed to replicate the phenotype of forebrain removal of FGF receptors 1, 2 and 3. Similarly, interneuron specific removal of FRS2α, did not affect interneuron migration or fate. Additionally, through a complex set of genetic crosses, I generated an interneuron specific triple knockout of FGFRs 1, 2, and 3; this animal also did not exhibit any gross interneuron specification defects. These results together suggest that the development of cortical interneurons is likely not regulated by FGF signaling, at least not after their initial specification.
Previous work in the developing spinal cord has shown that cell identity can be conferred by exposure to diffusible morphogen gradients. Despite previous attempts, delineation of cell types by morphogen gradient in a "spinal cord" fashion has not yet been discovered in the forebrain. We have discovered a novel rostral-caudal regionality within the medial ganglionic eminence (MGE) that delineates the specification of the two main classes of cortical interneuron subtypes based on their exposure to a non-canonical WNT signaling gradient. Caudally located MGE progenitors receiving high levels of WNT signaling give rise to cortical interneurons labeled by somatostatin (SST). Parvalbumin (PV) expressing basket cells, in contrast, originate primarily from the most rostral region of the MGE, and do not signal highly through WNT pathways. Interestingly, canonical WNT signaling through β-catenin is not required for this process. WNT signals transmitted via cleavage of the intracellular domain of the non-canonical WNT receptor RYK, however, are sufficient to drive interneuron progenitors to a SST fate.
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Dupper, Amy Contole. "Altered cortical calbindin-immunoreactive interneuron populations associated with schizophrenia." Kent State University / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=kent1381416068.
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Jin, Xiaoming. "Dendritic development of GABAergic cortical interneurons revealed by biolistic transfection with GFP." Morgantown, W. Va. : [West Virginia University Libraries], 2002. http://etd.wvu.edu/templates/showETD.cfm?recnum=2626.
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Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2002.Title from document title page. Document formatted into pages; contains vii, 218 p. : ill. (some col.). Vita. Includes abstract. Includes bibliographical references.
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Leclerq, Pascale. "Quantitative post-mortem study of cortical interneurons in chronic schizophrenia." Thesis, Imperial College London, 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.300445.
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Albieri, Giorgia. "The role of fast-spiking interneurons in cortical map plasticity." Thesis, King's College London (University of London), 2013. https://kclpure.kcl.ac.uk/portal/en/theses/the-role-of-fastspiking-interneurons-in-cortical-map-plasticity(3d7b76ff-1833-4147-addd-6f24accbd6cc).html.
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Rodents have a topographic map in primary somatosensory cortex of the contralateral facial whiskers. A brief period of whisker trimming causes the representation of the nontrimmed whiskers (spared) to expand into the cortex that has lost its principal sensory input (deprived). It has been hypothesized that this is mediated by a period of persistent disinhibition in deprived cortex that enables the expansion of spared whisker representations. Alternatively, it has been proposed that inhibition undergoes a biphasic change with an initial, brief period of disinhibition to promote plasticity in excitatory circuits followed by a more prolonged increase in inhibition to re-establish the excitatory – inhibitory balance. These hypotheses make different predictions about how inhibition changes during cortical map plasticity, which I have tested in this thesis. I focused on fast-spiking (FS) interneurons, which are thought to play an important role in adult cortical plasticity. I made electrophysiological recordings in layer 2/3 to determine how inhibitory circuitry in deprived cortex is affected by whisker deprivation. The amplitude of miniature excitatory postsynaptic potentials (mEPSPs) in deprived FS interneurons was increased with no change in mEPSP frequency suggesting that the global excitatory drive onto FS interneurons was potentiated. In contrast, the amplitude of miniature inhibitory postsynaptic currents (mIPSCs) in layer 2/3 pyramidal neurons was unchanged, but there was a small but significant increase in mIPSC frequency. I investigated feedback inhibitory circuits in more detail by recording from pairs of pyramidal cells and FS interneurons that were synaptically-connected. Surprisingly, I found that the strength of local excitation onto FS interneurons and the strength of FS – mediated inhibition on deprived pyramidal neurons were unchanged. I concluded that, contrary to two popular hypotheses, a brief period of sensory deprivation did not alter the feedback inhibition in layer 2/3 of deprived cortex.
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Rubin, A. "Origin and specification of cortical interneurons in the mouse subpallium." Thesis, University College London (University of London), 2013. http://discovery.ucl.ac.uk/1388463/.
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Cortical GABAergic interneurons are intimately involved in modulating the function of the complex circuitry of the cortex and show a wealth of different forms. Identifying these forms and unravelling the developmental pathways that specify them will provide us with greater insight into cortical function and neurodevelopmental disorders including epilepsy, autism and schizophrenia. Interneurons are generated in the progenitor regions of the subcortical (or subpallial) forebrain and migrate into the cortex during embryonic development. The subpallial progenitor zones can be broadly divided into the lateral, medial and caudal ganglionic eminences (LGE, MGE and CGE, respectively), the pre-optic area (POA) and the septum. Of these, the MGE, POA and CGE have been identified as sources of cortical interneurons. MGE- and POA-derived interneurons have been fate-mapped using genetic lineage tracing. In order to fate-map the LGE/CGE, we developed a novel subtractive labelling method. We generated a BAC transgenic mouse expressing a floxed Venus reporter gene under the transcriptional control of Dlx1 (Dlx1-Venusfl). Dlx1-Venusfl mice express the yellow fluorescent protein in all subcortical progenitor regions in the embryo and nearly 100% of adult cortical interneurons. To selectively label LGE/CGE-derived interneurons we crossed the Dlx1-Venusfl mice with the Nkx2.1-Cre and Lhx6-Cre BAC transgenic mouse lines. We found that the LGE/CGE and MGE give rise to distinct subtypes of interneurons, pointing to differences in the genetic programs driving their specification and development. In order to identify such programs, I used Dlx1-Venusfl/Nkx2.1-CreTg and Nkx2.1-CreTg/Rosa26-GFP mice to purify LGE/CGE- and MGE-derived cortical interneurons, respectively, using fluorescence-activated cell sorting. Analysis of their gene expression profiles by RNA microarray analysis identified a number of genes that are differentially expressed between these two populations. I focused briefly on a gene called Prox1 as a candidate transcriptional modulator of LGE/CGE-derived cortical interneuron development.
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Borkowska, Malgorzata. "Role of mouse Disrupted-in-Schizophrenia-1 in cortical interneuron development." Thesis, University of Edinburgh, 2015. http://hdl.handle.net/1842/15907.
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Schizophrenia is a relatively poorly understood, debilitating psychiatric disorder affecting around 0.5% of the population worldwide. The main characteristics of the disease are hallucinations, delusions and cognitive impairment such as difficulty in learning. It has been recently suggested that Disrupted-in-Schizophrenia-1 (DISC1) might be one of the main genetic risk factors for this disease. Mouse Disc1 has been implicated in brain development, mainly in neurite outgrowth, integration of newborn neurons, neuronal precursor proliferation/differentiation and neuronal migration. Disc1 function in the cortical excitatory cells was studied in fair detail but there is little data on Disc1 role in cortical interneuron development. In this study I have investigated development of the cortical interneurons in 21 days old mice with ENU-induced point mutations in the mouse Disc1 sequence - L100P and Q31L; previously characterized as ‘schizophrenic-like’ and ‘depressive-like’ respectively. Bin analysis was performed on five brain regions: frontal and central primary somatosensory (fSSp and SSp respectively) cortices, ventral auditory (vAud) cortex, visual (Vis) cortex and medial prefrontal cortex (MPFC); for four major interneuronal markers: parvalbumin (PV), somatostatin (STT), calretitnin (CLR) and glutamate decarboxylase 67 (GAD67). A significant decrease in PV (protein and mRNA) expression was observed in a subclass of the cortical interneurons in the fSSp, SSp, vAud and Vis cortices of L100P homozyogous (L100P) and heterozygous (L100P +/-) mouse brains when compared to their wild-type (WT) littermates. No such difference in the PV positive cells was found in the MPFC in the L100P mouse brain. Other interneuronal markers expression was not different in the L100P and L100P +/- brain from that in the WT littermate controls. Furthermore, there was no significant difference in any of the interneuronal markers expression in the Q31L mouse brain cortex. A minor change in the relative distribution of the interneurons (GAD67 positive cells) was found in the L100P but not Q31L brain. With no difference in the number of the interneurons and the nature of PV expression regulation, the cell non-autonomous effect of L100P Disc1 on this subpopulation of intereneurons was investigated. Overexpression of the mouse Disc1-100P in utero in the radial glia cells born at E14.5 (future layer II/III and IV excitatory cells) resulted in a significant decrease in the PV positive cells in all of the electroporated regions (fSSp, SSp, vAud and Vis cortices) when compared to mouse WT Disc1 overexpression. Furthermore, a decrease in the PV cells on the contralateral side was observed in the SSp and Vis cortices. This study demonstrates that mouse Disc1 is involved in the generation of parvalbumin expressing interneurons within the cortex in a cell non-autonomous way. The L100P point mutation in Disc1 led to downregulation of parvalbumin, which in turn would result in abnormal inhibitory properties of this interneuron subtype.
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Kameda, Hiroshi. "Parvalbumin-producing cortical interneurons receive inhibitory inputs on proximal portions and cortical excitatory inputs on distal dendrites." Kyoto University, 2012. http://hdl.handle.net/2433/157466.
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Chabbert, Dorian. "Conséquences de la délétion conditionnelle du gène Tshz3 dans la circuiterie cortico-striée : implications dans les troubles du spectre autistique." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0207.
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Dès les stades précoces du développement et jusqu’à l’âge adulte, le facteur de transcription TSHZ3 est fortement exprimé dans les neurones pyramidaux (PNs) du cortex. Les PNs de la couche V forment la synapse cortico-striée en contactant les neurones épineux moyens (MSNs) du striatum. A ce niveau, l’expression de TSHZ3 n’est pas retrouvée dans les MSNs mais dans les interneurones cholinergiques (CINs). Des données récentes ont établi un lien entre délétion hétérozygote du gène TSHZ3/Tshz3, troubles du spectre autistique (TSA) et dysfonctionnement de la circuiterie cortico-striée (Caubit et al., Nat Genet 2016). Afin de mieux comprendre le rôle de TSHZ3 dans la circuiterie cortico-striée, nous avons caractérisé deux modèles murins de délétion conditionnelle de Tshz3, ciblant soit les neurones de projection à partir de la période postnatale (souris Tshz3-pnCxKO), soit les neurones cholinergiques à partir de la période embryonnaire (souris Tshz3-ChATCre). Chez les souris Tshz3-pnCxKO, la perte de TSHZ3 entraîne une moindre excitabilité des PNs de la couche V, ainsi qu’une diminution de la probabilité de libération du glutamate par leurs afférences. Nous montrons également une profonde altération du fonctionnement de la synapse cortico-striée. Chez les souris Tshz3-ChATCre, nous montrons que la perte de Tshz3 modifie les propriétés membranaires et de décharge d’une proportion des CINs, qui sont les seuls neurones cholinergiques de l'encéphale exprimant TSHZ3 de façon importante. Ces changements fonctionnels suggèrent que TSHZ3 joue un rôle clé dans le développement des PNs du cortex, de la voie cortico-striée et des CINs, confirmant son implication dans les TSAThe zinc-finger transcription factor TSHZ3 is highly expressed by cortical projection neurons (PNs) from embryonic stages to adulthood, including layer V pyramidal neurons that project to the striatum. There, TSHZ3 is expressed by cholinergic interneurons (CINs) but not by the main targets of PNs, i.e. the medium spiny neurons. Interestingly, recent evidences link heterozygous TSHZ3/Tshz3 gene deletion to autism spectrum disorder (ASD) and to corticostrial circuitry dysfunction (Caubit et al., Nat Genet 2016). In order to provide further insights on the role of Tshz3 in the corticostriatal circuitry, we have characterized two conditional KO mouse models in which its expression is lost either in projection neurons at early postnatal stage (Tshz3-pnCxKO) or in cholinergic cells beginning at embryonic stage (Tshz3-ChATCre). In Tshz3-pnCxKO mice, we confirmed that Tshz3 expression is lost in glutamatergic PNs without altering their number. Our electrophysiological study revealed that layer V PNs are less excitable and that glutamate release probability from their afferents is decreased. We also found dramatic changes of both corticostriatal synaptic transmission and plasticity. In ChAT-Cre mice, we found that Tshz3 is expressed in the striatum by almost 100% of CINs, while it is little or no expressed in the other cholinergic nuclei of the brain. Interestingly, the loss of Tshz3 impacts the spontaneous firing pattern of a subpopulation of CINs without altering their number. These functional changes suggest that TSHZ3 plays a key role in PNs, corticostriatal pathway and CINs development, supporting its implication in ASD
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Hernandez-Miranda, L. R. "Role of Robo1 receptor in semaphorin signalling system and cortical interneuron migration." Thesis, University College London (University of London), 2010. http://discovery.ucl.ac.uk/20458/.
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En route to the cerebral cortex, interneurons encounter the developing striatum and avoid it. It has been shown that these cells express neuropilin (Nrp) as well as PlexinA receptors, which allow these cells to respond to Sema3A and Sema3F chemorepulsive cues expressed in the developing striatum and as consequence they migrate around it and into their proper tangential migratory paths. Robo proteins (receptors for the chemorepulsive family of ligands Slit) have also been observed in cortical interneurons, and they are thought to modulate the morphology of migrating interneurons as well as to play a role in their migration. In the present work, I found that Robo1, but not Robo2 or Slit1/Slit2, deficient (Robo1-/-) mice contain a significant number of cortical interneurons migrating aberrantly through their developing striatum. In vitro experiments showed that dissociated cells taken from the medial ganglionic eminence (MGE, major source of cortical interneurons) of Robo1-/- mice do not respond to either Sema3A or Sema3F induced chemorepulsion. Moreover, I observed significant down regulation of Nrp and PlexinA receptors, as well as reduced levels of Sema3F expression and of some intracellular effectors activated by Sema3A and Sema3F in Robo1-/- cortical interneurons. Using a cell line as an in vitro model, I confirmed that perturbation of Robo1 signalling results in loss of responsiveness to Sema3A and Sema3F, as well as down regulation of their receptors. Additionally, I found that Robo1 can bind directly to Nrp and PlexinA proteins. Taken together, the data presented here suggest a novel role for Robo1 receptor in controlling the expression of distinct components of the class 3 semaphorin signalling system and thus, the migration of cortical interneurons. They also suggest that the migration of cortical interneurons around the striatum might result from the collaborative effort of Robo1receptors and the class 3 semaphorin signalling system.
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Kalaitzidou, M. "The role of SATB1 in medial ganglionic eminence-derived cortical interneuron differentiation." Thesis, University College London (University of London), 2014. http://discovery.ucl.ac.uk/1417506/.
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Brain function depends on the activity of cortical γ-aminobutyric acid- producing (GABAergic) interneurons, which participate in the formation of inhibitory circuits and control the activity of excitatory glutamatergic pyramidal neurons. Cortical GABAergic interneurons are extremely diverse in morphology, electrophysiology and molecular marker expression. A plethora of transcription factors that control aspects of this diversity has now been identified. Among them, the LIM-homeodomain transcription factor LHX6 is required for the differentiation of parvalbumin+ (PV+) and somatostatin+ (SST+) cortical interneurons. However, little is known about the molecular cascades operating downstream of LHX6 to control the maturation of these two major interneuron subtypes. With a focus on identifying region- and stage-specific factors regulating interneuron maturation, a genome-wide gene expression analysis was conducted in our laboratory and identified the gene encoding the chromatin organiser protein SATB1 as an LHX6 target in the E15.5 mouse cortex. In this thesis, we investigate the in vivo role of SATB1 in cortical interneuron terminal differentiation. Using a constitutive Satb1-null mouse established in our laboratory we demonstrate that Satb1 regulates multiple aspects of SST+ interneuron maturation. In contrast, by generating mice with a specific deletion of Satb1 in PV+ interneurons (PV-Cre;Satb1-flox) we show that Satb1 is not required for the maturation of this group of inhibitory neurons. Moreover, interneuron-specific deletion of Satb1 with the Nkx2.1-Cre line reveals a disruption of the excitation/inhibition balance in the brain and a significant loss of both SST+ and PV+ interneurons. Finally, we show that SATB1 and the general neuronal maturation marker KCC2 are coexpressed in mature cortical interneurons. By performing overexpression experiments in brain slices we observed regulation of Kcc2 expression by SATB1, but failed to detect any reciprocal regulation of Satb1 by KCC2. Overall, our findings provide a basis for understanding the terminal differentiation of interneurons in the mammalian cortex.
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Devienne, Gabrielle. "Contrôle du réseau périneuronal par l’activité des interneurones à décharge rapide exprimant la parvalbumine." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS474.
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La fermeture des périodes critiques est marquée par deux événements concomitants: la formation d'une matrice extracellulaire spécialisée, le «perineuronal net» (PNN), qui entoure les interneurones à parvalbumine dits fast-spiking (FS-PV) et l'import de l’homéoprotéine OTX2 dans ces neurones. Le PNN apparaît comme un facteur limitant la plasticité des cartes corticales chez l’adulte. La digestion enzymatique de celui-ci permet la réouverture de cette plasticité. L’inhibition spécifique des FS-PV, réinstaure une plasticité corticale élevée chez l’adulte qui pourrait être liée à un changement du PNN. A ce jour le lien entre l’activité des FS-PV et la régulation du PNN chez l’adulte restent inconnus. Ma thèse vise à déterminer : (i) les effets de la manipulation de l’activité des FS-PV sur la densité de PNN dans le cortex visuel de la souris adulte et (ii) si elles expriment les protéines nécessaires au remodelage du PNN. Nous avons montré que l’inhibition chemogénétique ciblée des FS-PV ou des cellules pyramidales voisines réduit fortement le PNN. La surexcitation du réseau n’affecte pas le PNN. Ces résultats combinés à la caractérisation électrophysiologique réalisée par patch-clamp ou par EEG, démontre que la désinhibition du réseau n’est pas à l’origine de la régression du PNN. De plus nos résultats semblent indiquer que chaque cellule FS-PV régule son propre PNN, comme le démontre leur profil d’expression des gènes liés au PNN. En conclusion, ces résultats novateurs montrent qu’une diminution de l’activité des FS-PV directement ou via l’inhibition des cellules pyramidales voisines permet de réduire la densité de PNN chez l’adulteThe closure of the highly plastic period, called critical period, is concomitant with the accumulation of a specialized extracellular matrix, the perineuronal net (PNN), around fast-spiking inhibitory interneurons that express parvalbumin (FS-PV). The PNN limits the plasticity of cortical maps in the adult, and its enzymatic digestion allows the reopening of cortical maps plasticity. The specific inhibition of FS-PV interneurons, reinstates high cortical plasticity, which may be linked to changes in the PNN. To date, the link between FS-PV cell activity and the regulation of PNN density in the adult remains unexplored. My thesis project aims to determine (i) what are the effects of the manipulation of FS-PV activity on PNN density in the primary visual cortex of adult mice and (ii) if FS-PV interneurons express keys proteins to remodel the PNN. We found that targeted chemogenetic inhibition of FS-PV interneurons or of neighboring pyramidal cells strongly reduces the PNN in adult mice. Overexcitation of the network does not affect the PNN. These results combined with electrophysiological characterization performed using patch-clamp or using EEG recordings, show that network disinhibition is not the trigger of PNN regression. Interestingly, our results suggest that each FS-PV cells is able to regulate its own PNN supported by our results of the expression pattern of PNN-related genes found in FS-PV interneurons. To conclude, our results show that a decrease of FS-PV cells activity, directly or through inhibition of nearby pyramidal cells, reduces PNN density in the adult. These results are innovative and deepen our understanding of PNN regulation mechanisms in adults
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Hofacer, Rylon D. "A Tale of Two Cell Populations: Anesthetic Effects on Immature Dentate Granule Cells and Cortical Interneurons." University of Cincinnati / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1491561814934545.
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Bellion, Arnaud. "Régionalisation du cortex cérébral et mode de migration des interneurones corticaux." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066390.
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Hay, Audrey. "Réponses des circuits corticaux aux afférences sous-corticales impliquées dans les états de vigilance." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066412/document.
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Au cours de cette thèse, j’ai cherché à comprendre comment trois structures impliquées dans la modulation des états vigilance agissaient sur la dynamique du réseau cortical. Les noyaux du thalamus non-spécifique sont impliqués dans le transfert d’informations contextuelles. À l’inverse, les noyaux spécifiques convoient des informations sensorielles vers le néocortex. Ces entrées sensorielles activent fortement les interneurones fast-spiking du cortex qui limite la durée de l’activation du réseau. À l’inverse, mes travaux montrent que les entrées contextuelles entraînent l’activation des interneurones lents, générant une activation prolongée du réseau cortical. D’autre part, je me suis intéressée à la couche VIb du néocortex dont les neurons sont sensibles à deux modulateurs des états de vigilance : l’orexine et à l’acétylcholine. J’ai pu montrer que la couche VIb projette principalement dans les couches corticales infragranulaires où elle pourrait être servir d’amplificateur dépendant de l’orexine des entrées du thalamus non-spécifique. Finalement, j’ai cherché à comprendre si la transmission nicotinique endogène était médiée par une synapse ou par transmission volumique. Pour cela, j’ai comparé les courants nicotinques reçus par les neurones des couches I et VI. Mes travaux mettent en évidence l’existence d’une synapse mixte comprenant des récepteurs α4β2 et α7 dans la couche I et d’une synapse simple comprenant uniquement α4β2 en couche VI. Ces synapses sont activées par la stimulation phasique des neurones cholinergiques. Néanmoins mes résultats suggèrent aussi l’existence de récepteurs α4β2 extra-synaptiques activés par la libération tonique des fibres cholinergiquesDuring my PhD, I investigated how three structures involved in the modulation of arousal states act on the dynamic of the cortical network. Nuclei of the non-specific thalamus convey information on environmental and behavioral context, whereas specific nuclei relay sensory information to the neocortex. These sensory inputs activate strongly the fast-spiking interneurons of the neocortex that limits response duration of the network. Conversely, I showed that contextual inputs target mainly the slow adapting interneurons allowing a long-lasting activation of the cortical network. I have also been interesting in the layer VIb of the neocortex whose neurons are sensitive to orexin and acetylcholine, two main modulators of the arousal states. I showed that layer VIb projects mainly onto infragranular cortical layers where its activation should act as an orexin-dependent amplifier of the non-specific thalamic inputs. Finally, I tried to decipher whether the endogenous nicotinic transmission is mediated by a synapse or by volume transmission. To do that, I compared nicotinic currents received by layer I interneurons and layer VI pyramidal cells. I showed that nicotinic transmission is likely to be mediated by a mixed synapse comprising α4β2 and α7 receptors in layer I and a simple α4β2 containing synapse in layer VI. These synapses are activated by a phasic stimulation of the cholinergic fibers. However, my results also suggest that a tonic activation of these fibers recruits extra-synaptic α4β2 receptors in both layer I and VI neurons
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Baudoin, Jean-Pierre. "Rôle des microtubules et de l'acto-myosine dans la migration des interneurones corticaux." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00811604.
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Pendant le développement embryonnaire, les cellules de l'Eminence Ganglionnaire Médiane (EGM) gagnent le cortex cérébral et s'y dispersent largement par migration tangentielle, puis s'y différencient en interneurones. Mon travail de thèse a consisté à analyser le comportement migratoire des cellules d'EGM dans un modèle in-vitro. Ces cellules présentent un cycle de migration en deux phases que j'ai contribué à caractériser. Premièrement, un renflement contenant le centrosome et l'appareil de Golgi se forme à partir du compartiment somatique et migre dans le neurite de tête, jusqu'à 30μm du noyau resté à l'arrière. La deuxième phase du cycle correspond à la translocation rapide du noyau vers le centrosome et l'appareil de Golgi. Les translocations nucléaires sont bloquées par la Blebbistatine, un inhibiteur spécifique de la myosine II non-musculaire, suggérant que les contractions du système d'acto-myosine jouent un rôle déterminant dans les mouvements du noyau vers le centrosome. J'ai examiné le rôle des microtubules dans le contrôle de la forme et de la motilité des cellules d'EGM par des études pharmacologiques. J'ai utilisé du nocodazole, drogue qui altère l'instabilité dynamique des microtubules à faible dose ou les déstabilise à forte dose. De faibles doses (100nM) de nocodazole n'affectent pas ou peu la motilité des cellules d'EGM en migration, mais simplifient leur arborisation neuritique et déstabilisent leur polarité ; de fortes doses (1μM) de nocodazole induisent un comportement migratoire dit multipolaire, avec une vitesse de migration diminuée de moitié. Ces résultats suggèrent que la stabilité des microtubules est cruciale pour maintenir la polarité et contrôler la directionnalité des cellules d'EGM en migration, alors que des mécanismes complémentaires contrôlent leur motilité. J'ai ensuite caractérisé le rôle de la myosine II et d'une de ses voies activatrices, la voie Rho. Le traitement des cellules d'EGM en migration par des doses modérées de Blebbistatine (20μM) ou par un inhibiteur spécifique de la Rho-kinase ROCK (Y27632), ont montré que l'activation de la myosine II non seulement contrôle l'amplitude et la fréquence des translocations nucléaires, mais aussi le positionnement du centrosome à l'avant. L'étude d'un mutant hypomorphe pour l'isoforme B de la myosine II, menée avec Nathalie Nériec, a confirmé ce rôle de la myosine dans le contrôle des mouvements du noyau et du centrosome. Les mouvements relatifs du noyau et du centrosome dans les cellules d'EGM en migration suggèrent une organisation particulière du réseau de microtubules. J'ai étudié cette organisation par tomographie électronique. J'ai mis en évidence deux réseaux de microtubules dans les cellules d'EGM: 1) un réseau de microtubules ancrés aux centrioles et dirigés majoritairement vers l'avant de la cellule 2) des microtubules non-centrosomaux. Le noyau est entouré par des microtubules non-centrosomaux. A l'avant du noyau, des microtubules peuvent former un rail sur lequel glisse la membrane nucléaire. Pendant le cycle de migration des cellules d'EGM, les centrioles présentent des changements de localisation subcellulaire associés à des transformations ultrastructurales inattendues. Le centriole père est capable de s'associer à la membrane plasmique où il peut former un cil. Mes études ultrastructurales montrent que l'ancrage membranaire du corps basal et la formation du cil ont lieu pendant la phase stationnaire du noyau, à distance de celui-ci dans le renflement. Ainsi, dans les futurs interneurones corticaux, l'adressage cyclique d'un centriole/corps basal à la membrane plasmique est corrélé au cycle de migration. Ce processus inédit contrôle probablement la migration des interneurones par un mécanisme qui reste à identifier. Ce comportement caractéristique des centrioles et la régulation dynamique de l'ancrage des microtubules au centrosome pourraient en outre expliquer l'organisation particulière des microtubules dans ces neurones.
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Massi, Léma. "Spike-timing of GABAergic interneurons in the medial prefrontal cortex during cortical and hippocampal networks oscillations in vivo." Thesis, University of Oxford, 2011. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.669948.
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Barber, M. "The roles of the Robo2 and Robo3 receptors in the development of cortical interneurons and Cajal-Retzius cells." Thesis, University College London (University of London), 2009. http://discovery.ucl.ac.uk/15804/.
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This thesis focuses on the putative roles of the Robo2 and Robo3 receptors in regulating the development of cortical interneurons and Cajal-Retzius cells in the embryonic mouse forebrain. A detailed analysis of the expression patterns of the Robo3 receptor is elucidated for the first time. Further comparison of all three Robos with interneuron markers confirms that different populations of cortical interneurons express these receptors during development. The putative roles of the Robo2 and Robo3 receptors in specifying the total number and distribution of cortical interneurons during development is investigated in vivo, using transgenic mice deficient in these receptors. This analysis shows that removal of the Robo2 or Robo3 receptors alone does not result in significant changes in the total numbers or positioning of interneurons within the cortex, suggesting that these receptors are not involved in the ventral-dorsal tangential migration of interneurons from their origins within the ganglionic eminences to the cortex. However, both Robo2 and Robo3 receptors significantly regulate the morphology of migrating interneurons during development. Preliminary analysis in triple Robo mutant mice points to a complex interplay between these receptors, and highlights the importance of understanding the functional relationship between these. In addition, a population of pioneering Cajal- Retzius cells express Robo receptors during preplate stages of development. Analysis in single Robo mutant animals suggests that Robo2 has a role in determining the total numbers of (reelin immunopositive) Cajal-Retzius cells within the hippocampal cortex.
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Allene, Camille. "Structure-fonction des patrons d'activité séquentiels des réseaux corticaux au cours du développement postnatal chez le rongeur." Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX22120/document.
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Une des caractéristiques remarquables des structures cérébrales en développement est leur propension à exprimer des patrons d’activité neuronale corrélée spontanés (Pour revue : Blankenship and Feller, 2010). Au cours de la première semaine de vie postnatale chez le rongeur, se succèdent des patrons aux caractéristiques spatio-temporelles différentes, portés par des mécanismes cellulaires différents. On identifie donc différents stades de développement d’activité neuronale corrélée constituant une séquence. Notre hypothèse est que cette séquence ne reflète pas uniquement la maturation séquentielle des propriétés intrinsèques et synaptiques des neurones individuels, mais qu’elle participe directement aux processus de maturation. Nous avons testé cette hypothèse au cours de cette thèse, à partir de l’étude de la séquence des patrons d’activité neuronale corrélée de l’hippocampe et du néocortex pendant la première semaine de vie postnatale chezle rongeur. Pour suivre en parallèle la maturation des réseaux et des neurones individuels qui le composent, nous avons suivi la dynamique des activités de réseau en imagerie calcium biphoton et réalisé en parallèle des enregistrement sélectrophysiologiques de neurones ciblés. Nous avons montré que les SPAs, premier patron d’activité neuronale corrélée à s’exprimer au sein de l’hippocampe en développement (Crepel et al., 2007), s’expriment également au sein du néocortex immature avec des caractéristiques spatio-temporelles et des mécanismes similaires à ceux rapportés dans l’hippocampe. Ceci suggère une implication générale des SPAs dans la maturation des réseaux. Nous avons montré en parallèle que les ENOs, oscillations calciques dominant l’activité du néocortex au cours des premiers jours suivant la naissance (Adelsberger et al., 2005; Garaschuk et al., 2000) sont exprimées en même temps que les SPAs. Les ENOs se caractérisent par leur sensibilité à la concentration extracellulaire de glutamate et leur renforcement en condition d’anoxie modérée, suggérant que cette forme d’activité pourrait en réalité être l’expression de conditions pathologiques. Nous avons enfin montré que la séquence de mise enplace des patrons d’activité neuronale corrélée du néocortex se terminait avec l’apparition des GDPs, décrits pour la première fois ici au sein du néocortex et portés par la transmission GABAergique, dépolarisante à ce stade dudéveloppement (Ben Ari et al., 1989; Crepel et al., 2007; Garaschuk et al., 1998). Se basant sur les similarités apparentes de ces patrons d’activités, les ENOs du néocortex étaient considérées comme les homologues néocorticaux des GDPs del’hippocampe. Nous avons montré ici que ENOs et GDPs sont deux patrons d’activité distincts, caractérisés par des mécanismes et des dynamiques spatio-temporelles différents. Nous avons ensuite étudié le devenir et les propriétés morpho-physiologiques des cellules impliquées dans les SPAs en fonction de la maturation du réseau hippocampique. Dans ce but, nous avons mis au point un protocole d’imagerie calciumchronique sur tranches organotypiques d’hippocampe, afin de suivre la même population de neurones jour après jour. Nous avons montré que la majorité des cellules SPAs intégraient le réseau synaptique sous-tendant la genèse des GDPs en quelques jours. Parallèlement, nous avons montré que les interneurones GABAergiques impliqués dans les SPAs présentaient des caractéristiques morpho-physiologiques spécifiques telles qu’un patron de décharge de potentiels d’action immature, une fréquence élevée de courants miniatures postsynaptiques de grande amplitude et la présence de filopodessomatiques, qui les distinguent des interneurones impliqués dans les GDPs.Ces résultats apportent des preuves directes de l’existence d’une corrélation entre la maturation du réseau et celle des neurones individuels qui le constituent et montrent en particulier comment de profonds changements développementaux concernant les propriétés morpho-physiologiques des interneurones GABAergiques annoncent l’émergence des GDPs.1Developing cerebral structures generate spontaneous synchronous neuronal activity patterns which are sequencially express during the first postnatal week in rodent. Does this sequence of activity pattens participate in process of neuronal network maturation ? We follow the dynamic of network activity using biphoton calcium imaging and electrophysiological recordings of targeted neurons. We describe the sequence of activity pattern in developing neocortex the we show that the first activity pattern of this sequence, the SPA, common to hippocampus and neocortex, has specific morpho-physiological properties, different from the ones of the next activity pattern : the GDPs. Moreover, the majority of SPA cells integrate the synaptic network of GDPs in few days. These results bring direct evidences that sequential activity patterns during development participate in the neuronal network maturation
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Viou, Lucie. "Mécanismes cellulaires et moléculaires de la migration des interneurones corticaux : contribution de la protéine PAK3." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066784.
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On estime que 2 à 3 % de la population est atteinte de retard mental (RM), c'est-à-dire de défauts cognitifs associés à une anomalie fonctionnelle des circuits corticaux. Ces déficits pourraient aussi résulter de défauts d’organisation subtils des circuits corticaux. Pendant le développement embryonnaire, les interneurones corticaux inhibiteurs effectuent une migration à longue distance avant de se positionner dans le cortex où ils régulent l’activité corticale. Chez l’homme, des mutations de PAK3 sont associées à du RM. Or PAK3 est un membre de la famille des « p21-Activated Kinase » du groupe I dont l’expression est régulée dans les interneurones corticaux en migration. Nous avons montré que les interneurones du cortex exprimant des formes mutantes de la protéine PAK3 ont des morphologies et des propriétés dynamiques altérées. Leurs trajectoires dans le cortex embryonnaire sont très perturbées. Les mutations de RM affectent la capacité de ces neurones à stabiliser leur prolongement de migration dans une direction particulière alors qu’un mutant constitutivement actif de PAK3 stabilise de manière anormale le prolongement de migration dans une orientation radiale. Chez l’homme, les anomalies structurelles et/ou fonctionnelles du cil primaire sont souvent associées à du RM. Parallèlement à l’étude sur PAK3, nous avons recherché la fonction du cil primaire dans la migration des interneurones corticaux, en particulier dans leur positionnement dans le cortex. Nous avons montré que le cil primaire transmet aux interneurones corticaux en migration des signaux qui favorisent leur sortie des flux de migration tangentiels et leur réorientation vers la plaque corticaleIt is estimated that 2-3% of the population suffers from mental retardation (MR), i. E. Cognitive defects associated with a functional abnormality of cortical circuits. These deficits may also result from subtle defects in the organization of cortical circuits. During embryonic development, the inhibitory cortical interneurons migrate long distances before positioning in the cortex where they regulate the cortical activity. In humans, mutations in PAK3 corresponding to a loss of function of the protein are associated with MR. Now, PAK3 is a member of the family "p21- Activated Kinase" Group I whose expression is regulated in cortical interneurons as they migrate to the cortex. We therefore analyzed the migratory properties of cortical interneurons in the cortex expressing mutant forms of the protein PAK3. We have shown that mutations in PAK3 alter the morphology and dynamic properties of those neurons in the cortex. Their trajectories in the embryonic cortex are disrupted. MR mutations affect the capability of cortical interneurons to stabilize their migration extension in a particular direction while a constitutively active mutant of PAK3 induces an abnormal stabilization of migratory processes in a radial orientation. In humans, structural and/or functional defects of primary cilia are often associated with MR. Parallel to the PAK3 study, we have looked for the function of primary cilia in cortical interneurons migration, especially in the positioning of these cells in the cortex. We have shown that the primary cilium transmitted signals that promote exit away from tangential migration flows and reorientation towards the cortical plate of migrating cortical interneurons
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Aiello, Kiara [Verfasser], Jürgen [Akademischer Betreuer] Bolz, Dominique [Akademischer Betreuer] Bagnard, and Valerie [Akademischer Betreuer] Castellani. "Semaphorin 3C guides MGE-derived cortical interneurons through the basal telencephalon / Kiara Aiello. Gutachter: Jürgen Bolz ; Dominique Bagnard ; Valerie Castellani." Jena : Thüringer Universitäts- und Landesbibliothek Jena, 2015. http://d-nb.info/1069532401/34.
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Taki, Kosuke. "A group of cortical interneurons expressing μ-opioid receptor-like immunoreactivity : A double immunofluorescence study in the rat cerebral cortex". Kyoto University, 2003. http://hdl.handle.net/2433/148744.
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Husson, Zoé. "Glycinergic neurons and inhibitory transmission in the cerebellar nuclei." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066279/document.
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Le cervelet, composé d'un cortex et de noyaux, est responsable du contrôle moteur fin des mouvements et de la posture. En combinant une approche génétique (basée sur l'utilisation de lignées de souris transgéniques) avec des traçages anatomiques, des marquages immunohistochimiques et des expériences d'électrophysiologie et d'optogénétique, nous établissons les caractères distinctifs des neurones inhibiteurs des noyaux cérébelleux et en détaillons la connectivité ainsi que les fonctions dans le circuit cérébelleux. Les neurones inhibiteurs glycinergiques des noyaux profonds constituent une population de neurones distincts des autres types cellulaires identifiables par leur phénotype inhibiteur mixte GABAergique/glycinergique. Ces neurones se distinguent également par leur plexus axonal qui comporte une arborisation locale dans les noyaux cérébelleux où ils contactent les neurones principaux et une projection vers le cortex cérébelleux où ils contactent les cellules de Golgi. Ces neurones inhibiteurs reçoivent également des afférences inhibitrices des cellules de Purkinje et pourraient être contactés par les fibres moussues ou les fibres grimpantes.Nous apportons ainsi la première étude d'une transmission mixte fonctionnelle par les neurones inhibiteurs des noyaux cérébelleux, projetant à la fois dans les noyaux et le cortex cérébelleux. L'ensemble de nos données établissent les neurones inhibiteurs mixtes des noyaux cérébelleux comme la troisième composante cellulaire des noyaux profonds. Leur importance dans l'organisation modulaire du cervelet, ainsi que leur impact sur l'intégration sensori-motrice, devront être confirmés par des études optogénétiques in vivoThe cerebellum is composed of a three-layered cortex and of nuclei and is responsible for the learned fine control of posture and movements. I combined a genetic approach (based on the use of transgenic mouse lines) with anatomical tracings, immunohistochemical stainings, electrophysiological recordings and optogenetic stimulations to establish the distinctive characteristics of the inhibitory neurons of the cerebellar nuclei and to detail their connectivity and their role in the cerebellar circuitry.We showed that the glycinergic inhibitory neurons of the cerebellar nuclei constitute a distinct neuronal population and are characterized by their mixed inhibitory GABAergic/glycinergic phenotype. Those inhibitory neurons are also distinguished by their axonal plexus which includes a local arborization with the cerebellar nuclei where they contact principal output neurons and a projection to the granular layer of the cerebellar cortex where they end onto Golgi cells dendrites. Finally, the inhibitory neurons of the cerebellar nuclei receive inhibitory afferents from Purkinje cells and may be contacted by mossy fibers or climbing fibers.We provided the first evidence of functional mixed transmission in the cerebellar nuclei and the first demonstration of a mixed inhibitory nucleo-cortical projection. Overall, our data establish the inhibitory neurons as the third cellular component of the cerebellar nuclei. Their importance in the modular organization of the cerebellum and their impact on sensory-motor integration need to be confirmed by optogenetic experiments in vivo
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Butler, Corwin R. "Effects of Mammalian Target of Rapamycin Inhibition on Circuitry Changes in the Dentate Gyrus of Mice after Focal Brain Injury." UKnowledge, 2016. https://uknowledge.uky.edu/physiology_etds/27.
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Post-traumatic epilepsy is a common outcome of severe traumatic brain injury (TBI). The development of spontaneous seizures after traumatic brain injury generally follows a latent period of little to no symptoms. The series of events occurring in this latent period are not well understood. Additionally, there is no current treatment to prevent the development of epilepsy after TBI (i.e. antiepileptogenics). One cell signaling pathway activated in models of TBI and in models of epilepsy is the mammalian target of rapamycin (mTOR). mTOR activity is sustained for weeks after the initial insult in models of TBI, and the inhibition of mTOR using rapamycin has shown promising pre-clinical outcomes in rodent models. This makes rapamycin an ideal therapeutic to test various outcomes associated with epileptogenesis after TBI. The results from this study suggest that rapamycin treatment after controlled cortical impact reduces aberrant axonal sprouting of ipsilateral dentate granule cells, prevents increased neurogenesis in the subgranular zone, and differentially alters phasic and tonic inhibition in dentate granule cells. However, rapamycin treatment did not prevent all forms of axon sprouting in the dentate gyrus or cell loss in selected regions of the hippocampus. Collectively these results support a role of mTOR activity in both excitatory and inhibitory plasticity in the mouse dentate gyrus after TBI.
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Giboin, Louis Solal. "Contrôle cortico-spinal à partir des aires motrices et pré-motrices impliquant le système propriospinal cervical chez l'Homme." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066395.
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Les neurones propriospinaux C3-C4, situés au niveau des cervicales C3-C4, sont connectés de façon excitatrice ou inhibitrice aux motoneurones des membres supérieurs. Ils reçoivent des signaux périphériques et descendants, communiquent avec de multiples interneurones de la moelle et envoient une copie de leurs efférences au cervelet. Les neurones propriospinaux excitateurs sont sous le contrôle d’interneurones inhibiteurs. Les neurones propriospinaux pourraient servir à assister les commandes motrices provenant de structures supérieures, ainsi que l’initiation et la terminaison du mouvement. Des études comportementales chez l’animal ont montré que ce système influence particulièrement les mouvements d’atteinte de cible visuellement guidés du membre antérieur (reaching), ainsi que des mouvements de préhension demandant de la dextérité (precision grip). Le but de cette thèse est de confirmer le rôle du système propriospinal dans la transmission de la commande motrice du bras chez l’Homme. Ce travail a été divisé en deux parties. Dans la première partie, nous avons étudié les effets d’une activation du système propriospinal sur la contraction d’un muscle fléchisseur du poignet (FCR) au cours de tâches dynamiques et visuo-guidées du bras et de la main (reach to grasp et reach to point). Nous avons activé les neurones propriospinaux à l’aide de stimulations magnétiques transcraniennes (TMS) et de stimulations électriques du nerf ulnaire, pour en observer les effets sur la contraction musculaire du FCR au cours des différentes tâches. Nous avons montré que le système propriospinal facilitait la contraction du FCR lors du reach to grasp mais pas lors du reach to point. Nous avons aussi montré que durant le reach to grasp, la facilitation propriospinale n’avait lieu que durant la phase de reaching mais pas pendant la phase de grasping. En augmentant l’intensité de stimulation du nerf ulnaire, la facilitation disparaissait. Nous avons émis l’hypothèse que cette différence de facilitation propriospinale entre les différentes tâches et entre les différentes phases du mouvement soit due à une différence de retours proprioceptifs ainsi qu’à une différence de commandes descendantes. Nous avons suggéré que le contrôle des neurones propriospinaux diffère selon que la tâche soit statique (levée d’inhibition feedback) ou dynamique (renforcement de la commande descendante sur les neurones propriospinaux). Nous avons proposé que le système propriospinal soit un élément important pour l’expression de la dextérité en aidant notamment la stabilisation du bras. La seconde partie consistait à mettre en évidence l’existence d’une relation entre les neurones propriospinaux inhibiteurs et le cortex moteur primaire (M1) et le cortex pré-moteur ventral (PMv). Pour cela, nous avons réalisé des expériences de convergence de volées sur les neurones propriospinaux inhibiteurs à l’aide de stimulations électriques du nerf médian et de TMS appliquée sur M1 ou PMv. Nous avons réussi à démontrer l’existence d’une interaction entre PMv et les neurones propriospinaux inhibiteurs, mais pas entre ces neurones et M1. Cette interaction pourrait se faire par des projections cortico-spinales issues de PMv ou en passant par M1. Nous avons donc inhibé transitoirement M1 par un traitement de double continuous theta burst tout en testant les interactions entre PMv et les neurones propriospinaux inhibiteurs. Les données préliminaires montrent que l’interaction avec PMv subsiste toujours : il est possible que des projections cortico-spinales issues du PMv projette (directement ou indirectement) sur les neurones propriospinaux inhibiteursThe C3-C4 propriospinal neurons, located at the C3-C4 spinal levels, has excitatory and inhibitory connections to arm motoneurons. They receive descending and peripheral inputs, communicate with multiple spinal interneurons and send an efferent copy to the cerebellum. The excitatory propriospinal neurons are under the control of spinal inhibitory interneurons. The propriospinal neurons could assist the motor command displayed by suprasegmental structures and could also assist the beginning and the ending of movement. Behavior studies in animals, have shown that reaching movement and precision grip are influenced by this system. The aim of this thesis is to confirm the function of the propriospinal system into arm motor command transmission in human. This work has been divided in two parts. In the first part, we have studied in human the effects of an activation of the propriospinal system on the wrist flexor (FCR) muscle contraction during reach to grasp and reach to point. In order to see the effect of the propriospinal neurons on muscular contraction during different tasks, propriospinal neurons were activated with transcranial magnetic stimulations (TMS) and ulnar nerve electrical stimulation. We have shown that FCR muscular contraction was facilitated during reach to grasp but not during reach to point. We have also shown that during reach to grasp, the reaching phase was facilitated by propriospinal neurons, but not the grasping phase. By increasing the intensity of the median nerve stimulation, propriospinal facilitation disappeared. We hypothesized that this difference in propriospinal facilitation between the different tasks and movement phases, originated from a difference of propriosceptive feedbacks and descending inputs. We have also suggested that propriospinal neurons control was different depending on whether the task is static (feedback inhibition removal) or dynamic (reinforcement of the descending inputs on propriospinal neurons). We suggest that the propriospinal system could assist dexterity by stabilizing the arm. In the second part, we have shown that inhibitor propriospinal neurons and ventral premotor cortex (vPM) or primary motor cortex (M1) interact. We made descending and peripheral volleys to converge on the inhibitor propriospinal neurons by using TMS and median nerve electrical stimulation. According to our results, there is an interaction between inhibitor propriospinal neurons and the vPM but not between propriospinal neurons and M1. This interaction may imply cortico-spinal inputs from vPM or by passing through M1. Thus, we have inhibited transitorily M1 synaptic transmissions by using paired continuous theta burst while testing interaction between inhibitor propriospinal neurons and vPM. Preliminary data have shown that despite inhibition of M1, interaction between vPM and inhibitor propriospinal neurons still exists : it might be that cortico-spinal inputs projects (directly or not) from vPM onto inhibitor propriospinal neurons
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Iglesias, Caroline. "Interactions entre la commande motrice descendante et les afférences proprioceptives et cutanées sur les interneurones spinaux au cours du mouvement chez l'homme." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066053.
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Un mouvement résulte de l’activation séquentielle et coordonnée de groupes musculaires agissant sur diverses articulations. Pour le réaliser, un programme moteur est alors élaboré au niveau du système nerveux central et peut être ajusté selon les conditions environnementales pour une exécution harmonieuse. Des intégrations sensori-motrices ont lieu au niveau des interneurones spinaux, cibles des afférences périphériques et de la commande corticale. De nombreux réseaux spinaux alimentés par les afférences proprioceptives et cutanées interviennent donc dans le contrôle de mouvements pluri-articulaires et impliquent notamment des interneurones propriospinaux. Le but de cette thèse a été d’explorer le rôle de certains de ces circuits spinaux. Il est montré que l’excitabilité de ces circuits est renforcée lors de mouvements volontaires réalisés avec un but par rapport à des contractions toniques isolées ou un contexte passif. Les résultats renforcent l’hypothèse selon laquelle les réflexes spinaux explorés sont le support des synergies musculaires mises en jeu lors de ces mouvements. Les modulations d’excitabilité de ces réflexes seraient liées à des modifications du contrôle exercé par les structures supraspinales sur les interneurones transmettant ces réflexes ou à des modifications des propriétés intrinsèques des réseaux spinaux.
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Aligny, Caroline. "Mise en place des interneurones GABAergiques corticaux : impact d'antagonistes du récepteur NMDA et de modulateurs de l'autophagie." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES021.
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Les lésions cérébrales représentent la première cause de décès ou de handicaps acquis chez les nouveau-nés. En dépit des progrès réalisés en obstétrique et néonatologie, la prévalence des paralysies cérébrales reste constante et affecte 2,5 enfants pour 1000 naissances (Himmelmann et Uvebrant, 2014). La prise en charge des patients atteints de lésions cérébrales demeure un réel problème de santé publique et représente, dans les pays industrialisés, un coût socio-économique important évalué à 850000 € par patient (Kruse et coll. , 2009). L’étiologie de ces pathologies s’avère très complexe et souvent multifactorielle. Ainsi, la prématurité, les accidents hypoxo--‐ischémiques ou hémorragiques, les infections foeto--‐placentaires ou encore l’exposition à des toxiques comme le tabac ou l’alcool sont les principaux facteurs de risque impliqués dans l’apparition des lésions cérébrales. Ils sont à l’origine d’une diminution des apports en oxygène et en nutriments au niveau cérébral. Il s’ensuit une déplétion des réserves énergétiques à l’origine de différentes réactions cellulaires et moléculaires. Ainsi, parmi les mécanismes mis en jeu, la libération massive de glutamate aux niveaux synaptique et extra‐synaptique, correspondant à l’induction d’un phénomène excitotoxique, constitue une des causes prépondérantes menant à une perte neuronale. En particulier, en raison de sa haute perméabilité au calcium, le récepteur N-methyl‐D‐aspartate (NMDA) joue un rôle important dans l’excitotoxicité du glutamate. Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur au sein du système nerveux central. Pendant le développement cérébral, une dérégulation de la transmission excitatrice glutamatergique va altérer la mise en place des structures cérébrales et engendrer un déséquilibre de la balance excitation/inhibition, qui pourra persister chez l’adulte. Plusieurs stratégies thérapeutiques ont été étudiées afin d’empêcher les effets délétères du glutamate lors d’un stress excitotoxique en ciblant le récepteur NMDA. Chez l’adulte, des antagonistes du récepteur NMDA, tels que la mémantine ou le MK‐801, sont efficaces pour réduire le volume des lésions et atténuer leurs conséquences fonctionnelles et comportementales. En revanche, plusieurs études réalisées chez le nouveau‐né, suggèrent que les antagonistes du récepteur NMDA pourraient avoir des effets néfastes sur le développement et la mise en place de populations cellulaires. La kétamine, antagoniste du récepteur NMDA, est un anesthésique utilisé notamment en pédiatrie du fait de ses faibles effets secondaires sur les fonctions cardiaque et respiratoire (Bhutta, 2007). La kétamine est une molécule qui peut également être utilisée comme drogue d’abus pour ses effets hallucinogènes et dissociatifs. Les consommateurs sont généralement des adolescents et de jeunes adultes parmi lesquels des femmes en âge de procréer. La macroautophagie ou autophagie, est un processus d’adaptation cellulaire à une privation trophique et/ou énergétique. Ainsi, en condition de stress, ce phénomène s’active et permet une dégradation des protéines et organites comme les mitochondries. Ces éléments sont alors recyclés pour générer les substrats essentiels à la survie des cellules. Au niveau mécanistique, la littérature a révélé l’existence d’interactions entre les voies de l’apoptose et de l’autophagie. En particulier, il est suggéré qu’une dérégulation du processus autophagique peut initier une apoptose notamment via les protéines Bcl-2/Bcl‐XL. En effet, ces deux protéines anti‐apoptotiques sont impliquées dans la voie mitochondriale de l’apoptose et sont maintenant connues pour participer aux interactions entre apoptose et autophagie dans le cerveau mature ou immature. De plus, les travaux de Puyal et ses collaborateurs démontrent qu’une modulation de l’autophagie se révèle efficace pour réduire les dommages cérébraux (Puyal et Clarke, 2009 ; Puyal et coll. , 2009). Des études réalisées au sein du laboratoire ont révélé également qu’en condition excitotoxique, des antagonistes du récepteur NMDA, comme le MK‐801, induisent une forte mortalité apoptotique des interneurones GABAergiques immatures au niveau des couches corticales superficielles II‐IV (Desfeux et coll. , 2010). Au vu des données de la littérature, nous avons émis l’hypothèse selon laquelle l’exposition périnatale à des antagonistes du récepteur NMDA pourrait altérer la mise en place de la population GABAergique au sein du cortex en supprimant les effets trophiques du glutamate. Afin de répondre à cette question, nous avons réalisé trois études utilisant le modèle de souris transgénique Gad67‐GFP.
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Narboux-Nême, Nicolas. "Initiation de la corticogenèse et identité d' aire au cours du développement du cortex cérébral chez la souris." Paris 7, 2005. http://www.theses.fr/2005PA077114.
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Fino, Elodie. "Transmission et plasticité activité-dépendante au niveau des synapses cortico-striatales." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00811483.
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Le striatum a pour rôle de sélectionner et d'intégrer les informations provenant du cortex et ainsi construire et transmettre une réponse adaptée aux stimuli environnementaux. Nous avons caractérisé les propriétés électrophysiologiques des différents neurones du striatum (neurones de sortie, NETM, et interneurones) dans des conditions normales, et lors d'une déplétion de dopamine striatale. Grâce à un modèle de tranche de cerveau de rat dans laquelle les afférences cortico-striatales sont conservées intactes, nous avons mis en évidence une plasticité synaptique bidirectionnelle dans les NETM ainsi qu'une homéostasie puissante au niveau des synapses cortico-striatales. Nous avons ensuite observé que, outre les NETM, le cortex contacte également les interneurones striataux, avec une séquence d'activation particulière et qu'il existe une spécificité cellulaire de la " spike-timing dependent plasticity " (STDP) dans le striatum. Enfin, nous avons mis en évidence que, au niveau des NETM, des signaux sous-liminaires, en coïncidence avec une activité corticale, sont capables d'induire des phénomènes de plasticité synaptique à long-terme.
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Giboin, Louis-Solal. "Contrôle cortico-spinal à partir des aires motrices et pré-motrices impliquant le système propriospinal cervical chez l'Homme." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00829414.
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Les neurones propriospinaux C3-C4, situés au niveau des cervicales C3-C4, sont connectés de façon excitatrice ou inhibitrice aux motoneurones des membres supérieurs. Ils reçoivent des signaux périphériques et descendants, communiquent avec de multiples interneurones de la moelle et envoient une copie de leurs efférences au cervelet. Les neurones propriospinaux excitateurs sont sous le contrôle d'interneurones inhibiteurs. Les neurones propriospinaux pourraient servir à assister les commandes motrices provenant de structures supérieures, ainsi que l'initiation et la terminaison du mouvement. Des études comportementales chez l'animal ont montré que ce système influence particulièrement les mouvements d'atteinte de cible visuellement guidés du membre antérieur (reaching), ainsi que des mouvements de préhension demandant de la dextérité (precision grip). Le but de cette thèse est de confirmer le rôle du système propriospinal dans la transmission de la commande motrice du bras chez l'Homme. Ce travail a été divisé en deux parties. Dans la première partie, nous avons étudié les effets d'une activation du système propriospinal sur la contraction d'un muscle fléchisseur du poignet (FCR) au cours de tâches dynamiques et visuo-guidées du bras et de la main (reach to grasp et reach to point). Nous avons activé les neurones propriospinaux à l'aide de stimulations magnétiques transcraniennes (TMS) et de stimulations électriques du nerf ulnaire, pour en observer les effets sur la contraction musculaire du FCR au cours des différentes tâches. Nous avons montré que le système propriospinal facilitait la contraction du FCR lors du reach to grasp mais pas lors du reach to point. Nous avons aussi montré que durant le reach to grasp, la facilitation propriospinale n'avait lieu que durant la phase de reaching mais pas pendant la phase de grasping. En augmentant l'intensité de stimulation du nerf ulnaire, la facilitation disparaissait. Nous avons émis l'hypothèse que cette différence de facilitation propriospinale entre les différentes tâches et entre les différentes phases du mouvement soit due à une différence de retours proprioceptifs ainsi qu'à une différence de commandes descendantes. Nous avons suggéré que le contrôle des neurones propriospinaux diffère selon que la tâche soit statique (levée d'inhibition feedback) ou dynamique (renforcement de la commande descendante sur les neurones propriospinaux). Nous avons proposé que le système propriospinal soit un élément important pour l'expression de la dextérité en aidant notamment la stabilisation du bras. La seconde partie consistait à mettre en évidence l'existence d'une relation entre les neurones propriospinaux inhibiteurs et le cortex moteur primaire (M1) et le cortex pré-moteur ventral (PMv). Pour cela, nous avons réalisé des expériences de convergence de volées sur les neurones propriospinaux inhibiteurs à l'aide de stimulations électriques du nerf médian et de TMS appliquée sur M1 ou PMv. Nous avons réussi à démontrer l'existence d'une interaction entre PMv et les neurones propriospinaux inhibiteurs, mais pas entre ces neurones et M1. Cette interaction pourrait se faire par des projections cortico-spinales issues de PMv ou en passant par M1. Nous avons donc inhibé transitoirement M1 par un traitement de double continuous theta burst tout en testant les interactions entre PMv et les neurones propriospinaux inhibiteurs. Les données préliminaires montrent que l'interaction avec PMv subsiste toujours : il est possible que des projections cortico-spinales issues du PMv projette (directement ou indirectement) sur les neurones propriospinaux inhibiteurs.
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Hays, Kimberly Lynne. "Neocortical Interneuron Subtypes Show an Altered Distribution in a Rat Model of Maldevelopment Associated With Epileptiform Activity." VCU Scholars Compass, 2007. http://scholarscompass.vcu.edu/etd_retro/31.
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Cortical malformations as a result of altered development are a common cause of human epilepsy. The cellular mechanisms that render neurons of malformed cortex epileptogenic remain unclear. Using a rat model of the malformation of microgyria, a previous study showed an alteration in the number of immunocytochemically-identified parvalbumin cells, a GABAergic inhibitory interneurons subtype (Rosen et al., 1998). A second study showed no change in the total number of GABAergic neurons (Schwarz et al., 2000). Consequently, we hypothesize that interneuron subtypes are differentially affected by maldevelopment. The present study investigated (1) whether interneuron subtype identity is retained in malformed cortex, based on chemical content, and (2) whether the proportion of three chemical subtypes is altered in malformed cortex. Here we demonstrate that three non-overlapping subtype markers remain non-overlapping in malformed cortex, but show altered distributions. These findings suggest that an increase in one subpopulation of interneurons may compensate for a corresponding decrease in a second subset.
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Genescu, Ioana. "L'assemblage de la couche 1 du néocortex : rôles des cellules de Cajal-Retzius." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLE007.
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Le cortex cérébral contrôle des fonctions complexes comme la perception sensorielle, le comportement moteur ou la cognition par le biais de circuits très organisés. Ces circuits se développent dans l'embryon et les mauvais câblages sont liés à l'étiologie de troubles neurodéveloppementaux comme l‘Autisme ou la Schizophrénie. La couche la plus superficielle du cortex, la couche 1 (L1), joue un rôle central dans le fonctionnement du cerveau. Elle permet l'intégration des informations de la périphérie par des stimuli internes, ce qui façonnent notre perception. Bien qu'il soit de plus en plus évident que la L1 joue un rôle important dans l'intégration sensorielle, les connaissances sur sa formation sont limitées. Le câblage de L1 est modelé par la densité des cellules de Cajal-Retzius (CRc), une population transitoire de neurones corticaux, qui façonnent les circuits corticaux sous-jacents. Cependant, il reste à déchiffrer comment la densité et l'élimination des CRc sont régulées et si les CRc sont essentielles au câblage cortical. Ici, nous avons démontré que i) la densité des CRc est étroitement maintenue pendant le développement et n'est pas affectée par l'activité sensorielle précoce, ii) l'élimination de sous-populations de CRc est activité-dépendente et iii) les perturbations de la densité et la mort des CRc ont des conséquences à long-terme sur le câblage des circuits sous-jacents. Ces travaux permettent de mieux comprendre les rôles d'une population neuronale transitoire dans la régulation du câblage d'une couche essentielle mais encore peu étudiée du néocortex. Cela permet aussi de comprendre comment les CRc soutiennent la construction du néocortex dans des conditions physiologiques, et comment elles pourraient contribuer aux mauvais câblages menant à différents troubles neurodéveloppementauxThe cerebral cortex controls complex functions like sensory perception, motor behavior or cognition via highly organized circuits. These circuits develop in the embryo and miswirings are linked to the etiology of neurodevelopmental disorders like Autism Spectrum Disorder or Schizophrenia. The most superficial layer of the cortex, layer 1 (L1), is playing a central role in brain function. It enables the integration of inputs from the periphery with internal stimuli, shaping our perception. Although there is increasing evidence that L1 plays important roles in sensory integration, there is limited knowledge about its formation. L1 wiring is regulated by the density of transient inhabitants, the Cajal-Retzius cells, a population of cortical neurons, which shape underlying cortical circuits. However, how CRc density and elimination are regulated and whether CRc are key for cortical wiring remained to be deciphered. Here, we have shown show that i) the density of CRc is tightly maintained during development and is not impacted by early sensory activity, ii) the elimination of subsets of CRc is activity dependent and iii) impairments in both density and death of CRc have long lasting consequences on the wiring of the underlying circuits. This work provides a better understanding of the roles of a transient neuronal population in regulating the wiring of an essential but understudied layer of the neocortex. This is instrumental in understanding how CRc sustain neocortex construction in physiological conditions, and how they could contribute to miswirings leading to different neurodevelopmental disorders
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Chipaux, Mathilde. "Propriétés fonctionnelles des réseaux et des neurones corticaux chez l'homme et l'animal atteints d'épilepsie-absence : études électrophysiologiques in vivo." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00828262.
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L'épilepsie-absence est un syndrome épileptique dont le principal symptôme est une altération transitoire de la conscience, avec décharges pointes-ondes généralisées, qui ont pour origine un dysfonctionnement dans la boucle cortico-thalamique, et naissant dans une sous-population de neurones pyramidaux localisée dans les couches profondes du cortex somatosensoriel. A l'aide d'enregistrements EEG et intracellulaires in vivo dans un modèle animal: les Genetic Absence Epilepsy Rats from Strasbourg, j'ai examiné comment l'excitation initiale des neurones ictogèniques lors des crises est suivie par une hyperpolarisation synaptique chlore-dépendante, concomitante d'une décharge en bouffées dans les interneurones GABAergiques locaux. Le système GABA exerce un effet strictement inhibiteur et contraint la décharge des neurones ictogéniques dans une fenêtre temporelle étroite. Dans une deuxième étude chez l'homme et chez le GAERS, j'ai exploré comment des informations sensorielles sont traitées au cours des DPO. Chez l'enfant épileptique, des stimulations visuelles résultent en des potentiels évoqués occipitaux, plus amples que chez les sujets non-épileptiques. Des stimulations tactiles chez le GAERS induisent lors des crises des potentiels évoqués dans l'EEG et, dans les neurones pyramidaux sous-jacents, des potentiels synaptiques excitateurs plus amples que dans la condition inter-critique. Les troubles de la conscience lors des absences ne résultent donc pas d'un filtrage des informations sensorielles. L'ensemble des recherches fournit des données nouvelles sur les propriétés fonctionnelles des circuits corticaux exprimant les paroxysmes électriques lors des crises d'absence
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Rudiger, Philipp John Frederic. "Development and encoding of visual statistics in the primary visual cortex." Thesis, University of Edinburgh, 2017. http://hdl.handle.net/1842/25469.
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How do circuits in the mammalian cerebral cortex encode properties of the sensory environment in a way that can drive adaptive behavior? This question is fundamental to neuroscience, but it has been very difficult to approach directly. Various computational and theoretical models can explain a wide range of phenomena observed in the primary visual cortex (V1), including the anatomical organization of its circuits, the development of functional properties like orientation tuning, and behavioral effects like surround modulation. However, so far no model has been able to bridge these levels of description to explain how the machinery that develops directly affects behavior. Bridging these levels is important, because phenomena at any one specific level can have many possible explanations, but there are far fewer possibilities to consider once all of the available evidence is taken into account. In this thesis we integrate the information gleaned about cortical development, circuit and cell-type specific interactions, and anatomical, behavioral and electrophysiological measurements, to develop a computational model of V1 that is constrained enough to make predictions across multiple levels of description. Through a series of models incorporating increasing levels of biophysical detail and becoming increasingly better constrained, we are able to make detailed predictions for the types of mechanistic interactions required for robust development of cortical maps that have a realistic anatomical organization, and thereby gain insight into the computations performed by the primary visual cortex. The initial models focus on how existing anatomical and electrophysiological knowledge can be integrated into previously abstract models to give a well-grounded and highly constrained account of the emergence of pattern-specific tuning in the primary visual cortex. More detailed models then address the interactions between specific excitatory and inhibitory cell classes in V1, and what role each cell type may play during development and function. Finally, we demonstrate how these cell classes come together to form a circuit that gives rise not only to robust development but also the development of realistic lateral connectivity patterns. Crucially, these patterns reflect the statistics of the visual environment to which the model was exposed during development. This property allows us to explore how the model is able to capture higher-order information about the environment and use that information to optimize neural coding and aid the processing of complex visual tasks. Using this model we can make a number of very specific predictions about the mechanistic workings of the brain. Specifically, the model predicts a crucial role of parvalbumin-expressing interneurons in robust development and divisive normalization, while it implicates somatostatin immunoreactive neurons in mediating longer range and feature-selective suppression. The model also makes predictions about the role of these cell classes in efficient neural coding and under what conditions the model fails to organize. In particular, we show that a tight coupling of activity between the principal excitatory population and the parvalbumin population is central to robust and stable responses and organization, which may have implications for a variety of diseases where parvalbumin interneuron function is impaired, such as schizophrenia and autism. Further the model explains the switch from facilitatory to suppressive surround modulation effects as a simple by-product of the facilitating response function of long-range excitatory connections targeting a specialized class of inhibitory interneurons. Finally, the model allows us to make predictions about the statistics that are encoded in the extensive network of long-range intra-areal connectivity in V1, suggesting that even V1 can capture high-level statistical dependencies in the visual environment. The final model represents a comprehensive and well constrained model of the primary visual cortex, which for the first time can relate the physiological properties of individual cell classes to their role in development, learning and function. While the model is specifically tuned for V1, all mechanisms introduced are completely general, and can be used as a general cortical model, useful for studying phenomena across the visual cortex and even the cortex as a whole. This work is also highly relevant for clinical neuroscience, as the cell types studied here have been implicated in neurological disorders as wide ranging as autism, schizophrenia and Parkinson’s disease.
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Martins, Merino Ricardo [Verfasser], Fred [Akademischer Betreuer] [Gutachter] Wolf, Walter [Gutachter] Stühmer, Andreas [Gutachter] Neef, Jochen [Gutachter] Staiger, Siegrid [Gutachter] Löwel, and Oliver [Gutachter] Schlüter. "Determination of the Dynamic Gain Function of Cortical Interneurons with distinct Electrical Types / Ricardo Martins Merino ; Gutachter: Fred Wolf, Walter Stühmer, Andreas Neef, Jochen Staiger, Siegrid Löwel, Oliver Schlüter ; Betreuer: Fred Wolf." Göttingen : Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen, 2017. http://d-nb.info/1130868303/34.
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Delchmann, Jürgen. "Elektrophysiologische Charakterisierung GABA-Rezeptoren vermittelter Inhibition an Martinotti-Zellen im somatosensorischen Kortex." Doctoral thesis, 2018. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002E-E320-3.
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Gallerani, Nicholas Edmund. "The spatial distribution of cortical interneurons: the role of clustered protocadherins." Thesis, 2021. https://doi.org/10.7916/d8-nbyk-3y33.
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The spatial patterning of neurons is a fundamental problem in neuroscience. The functions of the brain are rooted in the cellular architecture that underlies the structure of the brain. In the cerebral cortex, the functions of the cortex depend on the proper assembly of circuits made up of long-range excitatory neurons and locally-projecting inhibitory interneurons. Interneurons are incredibly diverse from a morphological and functional perspective and are found in every cortical area. Unlike excitatory cortical neurons, interneurons are born outside of the cortex and migrate long distances into the cortex and distribute across the cortex broadly. How do these diverse cells that essentially invade the cortex properly distribute? How do different developmental stages contribute to the final patterning of interneuron subtypes, and what are the molecules that influence this process?
In this dissertation, I will present my original research which has advanced our knowledge of the answers to these fundamental questions in the field of developmental neuroscience. I addressed these questions by applying a range of techniques including mouse genetics, immunohistochemistry, confocal microscopy, and point pattern analysis. My research has shown that cortical interneuron subtypes are spatially independent. Spatial patterns of cortical interneuron subtypes are non-random within subtypes, but are randomly positioned with respect to other subtypes. I also explored the effects of loss of diversity within the clustered protocadherin family of adhesion molecules. Though these molecules do not appear to play a role in subtype specific spatial independence, I found that loss of clustered protocadherin diversity alters the density and laminar distribution of cortical interneuron subtypes. I also contributed to the development of genetic tools which could help us further understand how developmental stages contribute to final interneuron distribution. My original research has collectively advanced our knowledge of how cortical interneurons achieve their final distributions during development and has opened up new avenues of scientific inquiry for future research in developmental neuroscience.
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Fertuzinhos, Sofia Maria Matos da Silva. "Origin and differentiation of cortical onhibitory interneurons in the developing human forebrain." Doctoral thesis, 2010. http://hdl.handle.net/10316/13887.
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Martins, Merino Ricardo. "Determination of the Dynamic Gain Function of Cortical Interneurons with distinct Electrical Types." Doctoral thesis, 2016. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0023-3E24-0.
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Charron-Ligez, François. "Rôles de Trio dans la migration des interneurones GABAergiques corticaux." Thèse, 2017. http://hdl.handle.net/1866/20478.
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Prönneke, Alvar. "Untangling neuronal diversity: a quantitative electrophysiological and morphological characterization of VIP expressing interneurons." Doctoral thesis, 2016. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0023-3DE1-C.
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Zhou, Xiaojuan. "Ultrastructural Characterization of The Output of VIP Expressing Interneurons in Mouse Barrel Cortex." Doctoral thesis, 2017. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0023-3F68-E.
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Marcoux, Lydia. "Investigation du rôle de Myo9b dans la migration des interneurones GABAergiques corticaux." Thèse, 2015. http://hdl.handle.net/1866/13860.
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Les encéphalopathies épileptogènes sont des maladies graves de l’enfance associant une épilepsie, souvent réfractaire, et un retard de développement. Les mécanismes sous-tendant ces maladies sont peu connus. Cependant, nous postulons que ces épilepsies puissent être causées par une dysfonction du réseau inhibiteur. En effet, des défauts de migration ou de maturation des interneurones GABAergiques (INs) corticaux induisent l’épilepsie, tant chez l’humain que chez la souris. Dans le but d’étudier les causes génétiques des encéphalopathies épileptogènes sporadiques inexpliquées, le laboratoire de la Dre Rossignol a procédé au séquençage d’exome entier d’une cohorte d’enfants atteints. Cela a permis d’identifier, chez un patient, une nouvelle mutation de novo, possiblement pathogène, dans le gène MYO9b. MYO9b est impliqué dans la migration de cellules immunitaires et cancéreuses et est exprimée durant le développement cérébral. Nous émettons l’hypothèse voulant que MYO9b puisse être importante pour la migration des INs corticaux. Les résultats présentés dans ce mémoire démontrent que Myo9b est exprimé dès le stade embryonnaire par les progéniteurs des INs corticaux et que son expression se restreint aux INs dans le cortex mature. De plus, nous démontrons que la répression ex vivo de Myo9b sélectivement dans les INs au sein de tranches corticales organotypiques embryonnaires mène à des défauts morphologiques majeurs de ces cellules en migration. En effet, ces cellules présentent une morphologie multipolaire et des neurites rostraux plus longs et plus complexes. Ces changements morphologiques pourraient avoir un impact majeur sur la migration des INs et ainsi perturber le développement des réseaux inhibiteurs.Epileptic encephalopathies are early-onset diseases characterized by refractory epilepsy with developmental delay. To identify the underlying genetic cause of these disorders, Dr Rossignol’s laboratory has performed whole-exome sequencing in children with sporadic epileptic encephalopathies. They have identified a novel de novo mutation in the MYO9B gene in one patient. Myo9b is known to regulate cell migration in the immune system and in cancer cells. It is expressed in the developing rodent brain, but its roles during brain development are largely unknown. Recent evidence suggests that epilepsy can be caused by an imbalance between inhibition and excitation in cortical circuits. Indeed, defects in the development or the functions of cortical GABAergic interneurons (INs) have been associated with epilepsy in human and in mouse models. Therefore, we postulated that Myo9b might play a role in the development of INs. In this thesis, I show that Myo9b is expressed in INs from early embryonic ages to post-natal ages. Furthermore, I demonstrate that the ex vivo downregulation of Myo9b in INs in cortical embryonic organotypic cultures causes morphological defects in migrating INs, including aberrant polarization of these cells. These morphological changes might result in aberrant IN migration, which would be expected to perturb the cortical inhibitory-excitatory ratio.
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Baho, Elie. "Mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le développement des synapses GABAergiques périsomatiques et dans la plasticité corticale : rôle de l’activité neuronale et de proBDNF/p75NTR." Thèse, 2015. http://hdl.handle.net/1866/13603.
Повний текст джерелаАнотація:
Dans le cortex visuel des mammifères, une cellule à panier (BC) qui représente un sous-type majoritaire d’interneurones GABAergiques, innerve une centaine de neurones par une multitude de synapses localisées sur le soma et sur les dendrites proximales de chacune de ses cibles. De plus, ces cellules sont importantes pour la génération des rythmes gammas, qui régulent de nombreuses fonctions cognitives, et pour la régulation de la plasticité corticale. Bien que la fonction des BC au sein des réseaux corticaux est à l'étude, les mécanismes qui contrôlent le développement de leur arborisation complexe ainsi que de leurs nombreux contacts synaptiques n’ont pas été entièrement déterminés.
En utilisant les récepteurs allatostatines couplés aux protéines G de la drosophile (AlstR), nous démontrons in vitro que la réduction de l'excitation ainsi que la réduction de la libération des neurotransmetteurs par les BCs corticales individuelles des souris, diminuent le nombre de cellules innervées sans modifier le patron d'innervation périsomatique, durant et après la phase de prolifération des synapses périsomatiques. Inversement, lors de la suppression complète de la libération des neurotransmetteurs par les BCs individuelles avec l’utilisation de la chaîne légère de la toxine tétanus, nous observons des effets contraires selon le stade de développement. Les BCs exprimant TeNT-Lc pendant la phase de prolifération sont caractérisées par des arborisations axonales plus denses et un nombre accru de petits boutons homogènes autour des somas innervés. Toutefois, les cellules transfectées avec TeNT-Lc après la phase de la prolifération forment une innervation périsomatique avec moins de branchements terminaux d’axones et un nombre réduit de boutons avec une taille irrégulière autour des somas innervés. Nos résultats révèlent le rôle spécifique des niveaux de l’activité neuronale et de la neurotransmission dans l'établissement du territoire synaptique des cellules GABAergiques corticaux.
Le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) est un modulateur puissant de la maturation activité-dépendante des synapses GABAergiques. Grâce à l'activation et à la signalisation de son récepteur tyrosine kinase B (TrkB), la liaison de mBDNF module fortement la prolifération des synapses périsomatiques GABAergiques formés par les BCs. Par contre, le rôle du récepteur neurotrophique de faible affinité, p75NTR, dans le développement du territoire synaptique des cellules reste encore inconnu. Dans ce projet, nous démontrons que la suppression de p75NTR au niveau des BCs individuelles in vitro provenant de souris p75NTRlox induit la formation d'une innervation périsomatique exubérante. BDNF est synthétisé sous une forme précurseur, proBDNF, qui est par la suite clivée par des enzymes, y compris la plasmine activée par tPA, pour produire une forme mature de BDNF (m)BDNF. mBDNF et proBDNF se lient avec une forte affinité à TrkB et p75NTR, respectivement. Nos résultats démontrent qu’un traitement des cultures organotypiques avec la forme résistante au clivage de proBDNF (mut-proBDNF) réduit fortement le territoire synaptique des BCs. Les cultures traitées avec le peptide PPACK, qui inactive tPA, ou avec tPA altèrent et favorisent respectivement la maturation de l’innervation synaptique des BCs. Nous démontrons aussi que l’innervation exubérante formée par les BCs p75NTR-/- n’est pas affectée par un traitement avec mut-proBDNF. L’ensemble de ces résultats suggère que l'activation de p75NTR via proBDNF régule négativement le territoire synaptique des BCs corticaux.
Nous avons ensuite examiné si mut-proBDNF affecte l’innervation périsomatique formée par les BCs in vivo, chez la souris adulte. Nous avons constaté que les boutons GABAergiques périsomatiques sont significativement diminués dans le cortex infusé avec mut-proBDNF par rapport à l’hémisphère non-infusé ou traité avec de la saline. En outre, la plasticité de la dominance oculaire (OD) est rétablie par ce traitement chez la souris adulte. Enfin, en utilisant des souris qui ne possèdent pas le récepteur p75NTR dans leurs BCs spécifiquement, nous avons démontré que l'activation de p75NTR via proBDNF est nécessaire pour induire la plasticité de la OD chez les souris adultes. L’ensemble de ces résultats démontre un rôle critique de l'activation de p75NTR dans la régulation et le maintien de la connectivité des circuits GABAergiques, qui commencent lors du développement postnatal précoce jusqu’à l'âge adulte. De plus, nous suggérons que l'activation contrôlée de p75NTR pourrait être un outil utile pour restaurer la plasticité dans le cortex adulte.Cortical GABAergic basket cells (BC) innervate hundreds of postsynaptic targets with synapses clustered around the soma and proximal dendrites. They are important for gamma oscillation generation, which in turn regulate many cognitive functions, and for the regulation of developmental cortical plasticity. Although the function of BC within cortical networks is being explored, the mechanisms that control the development of their extensive arborisation and synaptic contacts have not been entirely resolved. By using the Drosophila allatostatin G-protein-coupled receptors (AlstR), we show that reducing excitation, and thus neurotransmitter release, in mouse cortical single BC in slice cultures decreases the number of innervated cells without changing the pattern of perisomatic innervation, both at the peak and after the proliferation phase of perisomatic synapse formation. Conversely, suppressing neurotransmitter release in single BCs by using the tetanus toxin light-chain can have completely opposite effects depending on the developmental stage. Basket cells expressing TeNT-Lc during the peak of the proliferation were characterized by denser axonal arbors and an increased number of smaller, homogenous boutons around the innervated somatas compared with control cells. However, after the peak of the synapse proliferation, TeNT-Lc transfected BCs formed perisomatic innervation with fewer terminal axon branches and fewer irregular-sized boutons around innervated somatas. Our results reveal a remarkably specific and age-dependent role of neural activity and neurotransmission levels in the establishment of the synaptic territory of cortical GABAergic cells. Brain derived neurotrophic factor (BDNF) has been shown to be a strong modulator of activity-dependent-maturation of GABAergic synapses. Through the activation and signaling of their receptor Tropomyosin-related kinase B (TrkB), mBDNF binding strongly modulates the proliferation of GABAergic perisomatic synapses formed by BCs. Whether the low-affinity neurotrophin-receptor p75NTR also play a role in the development of basket cell synaptic territory is unknown. Here, we show that single-cell deletion of p75NTR in BCs in cortical organotypic cultures from p75NTRlox mice induce the formation of exuberant perisomatic innervations by the mutant basket cells, in a cell-autonomous fashion. BDNF is synthesized as a precursor, proBDNF, which is cleaved by enzymes, including tPA-activated plasmin, to produce mature (m)BDNF. mBDNF and proBDNF bind with high-affinity to TrkB and p75NTR, respectively. Our results show that treating organotypic cultures with cleavage-resistant proBDNF (mut-proBDNF) strongly reduces the synaptic territory of BCs. Treating cultures with the tPA-inactivating peptide PPACK or with tPA impairs and promotes the maturation of BC synaptic innervations, respectively. We further show that the exuberant innervations formed by p75NTR-/- basket cells are not affected by mut-proBDNF treatment. All together, these results suggest that proBDNF-mediated p75NTR activation negatively regulates the synaptic territory of BCs. We next examined if mut-proBDNF affects perisomatic innervation formed by BCs in vivo, in the adult mouse. We found that perisomatic GABAergic boutons are significantly decreased in the cortex infused with mut-proBDNF as compared to non-infused or saline-treated hemispheres. Further, ocular dominance (OD) plasticity is restored by this treatment in adult mice. Finally, we found that proBDNF-mediated activation of p75NTR is necessary to induce OD plasticity in the adult mice, by using mice that lack p75NTR specifically in BCs. All together, these results demonstrate a critical role of p75NTR activation in regulating and maintaining GABAeric circuit connectivity from early postnatal development to adulthood. Further, we suggest that controlled activation of p75NTR could be a useful tool to restore plasticity in adult cortex.