Guillaume BOUISSET – Soutenance de thèse

Soutenance en français

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Equipe : REMEMBER

Encadrement : Lauve VERRET (CRCA-CBI)

Jury :

  • Bertrand Lamboblez – rapporteur
  • Hélène Marie – rapporteure
  • Francesca Sargolini – rapporteure
  • Vincent Fourcassié – examinateur
  • Laure Verret – directrice de thèse

Résumé :

La maladie d’Alzheimer (MA) est associée à des perturbations de l’activité cérébrale qui sous-tendent les déficits cognitifs.  Il est désormais établi que le dysfonctionnement des neurones GABAergiques exprimant la protéine parvalbumine (PV) contribue à ces altérations de l’activité cérébrale—et donc aux troubles cognitifs—chez les souris modèles et les patients MA. Dans le cerveau adulte, les neurones PV sont généralement associés à une matrice extracellulaire spécialisée, le réseau périneuronal (PNN), dont la présence contribuerait au maintien à long-terme d’un réseau cérébral PV-dépendant. Nous avons récemment démontré que la présence de PNN autour des cellules PV était réduite dans l’hippocampe des souris Tg2576, modèles MA, ce qui pourrait contribuer aux déficits de mémoire observés dans ce modèle. De plus, les souris Tg2576 jeune adultes exposées à un environnement enrichi (EE) montrent une augmentation du nombre d’interneurones PV/PNN quantifiables dans l’hippocampe, ainsi qu’une amélioration cognitive durable.

Au cours de cette thèse, nous avons testé l’hypothèse selon laquelle le remodelage des interneurones PV/PNN de l’hippocampe induits par les stimulations environnementales est nécessaire à l’amélioration cognitive des souris Tg2576. Pour répondre à cette question, nous avons dans une première étude, cherché à empêcher le remodelage EE-dépendant des interneurones PV et de leur de PNN dans l’aire hippocampique CA1 spécifiquement­—via une injection ciblée de chondroïtinase-ABC (ChABC)—et observé que cela est suffisant pour annihiler les effets bénéfiques de l’EE sur les performances de mémoire spatiale (dépendant de l’activité de l’aire CA1), sans affecter les améliorations de mémoire sociale (dépendant de CA2). Ceci suggère fortement que les effets bénéfiques de l’EE sur les performances mnésiques des souris modèles de la MA est sous-tendu, au moins partiellement, par une augmentation de l’activité des neurones PV hippocampiques et/ou de la présence de PNN. D’autre part, sur la base de récentes études, nous avons cherché à déterminer si exposer les souris Tg2576 à des stimulations visuelles et/ou auditives à la fréquence gamma (40Hz) permet de mimer les effets d’un séjour en EE sur le remodelage des neurones PV/PNN et les performances mnésiques. Cependant, cette expérience n’a pas permis d’obtenir de résultats concluant sur les effets potentiels des stimulations multimodales gamma sur les interneurones PV. Enfin, nous avons utilisé la technique innovante de microscopie haute-résolution Random Illumination Microscopy (RIM) pour identifier si les différences de nombre de PNN observées en fonction des différentes conditions expérimentales (souris Tg2576 et non-transgéniques, exposées ou non à l’EE, injectées ou non par la ChABC) s’accompagnent d’un remodelage de la présence de synapses périsomatiques sur les neurones PV hippocampiques.

Ainsi, nos travaux identifient les neurones PV et leur matrice extracellulaire PNN comme des acteurs essentiels de l’amélioration comportementales à long-terme des souris modèles de la MA suite à des stimulations environnementales précoces, en faisant des cibles thérapeutiques d’intérêt pour lutter contre les troubles cognitifs associés à la pathologie.

 

Flora D’OLIVEIRA DA SILVA – Soutenance de thèse

Soutenance en français

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Equipe : REMEMBER

Encadrement : Lionel MOULEDOUS (CRCA-CBI)

Jury :

  • Dr. Lionel Moulédous – CRCA
  • Pr. Bruno Guiard – CRCA
  • Dr. Catherine Mollereau-Manaute – CRCA
  • Dr. Domonique Massotte – Institut des neurosciences cellulaires et intégratives INCI – Université de Strasbourg
  • Dr. Sophie Tronel – Bordeaux Neurocampus
  • Dr. Jean-Phillipe Guilloux – Université Paris-Sud, Université Paris Saclay

Résumé :

La réponse physiologique au stress permet aux organismes de s’adapter. Cependant, lorsque le stress perdure, la réponse devient inadaptée et provoque des déficits de mémoire et des déficiences structurelles dans l’hippocampe, une région clé pour la mémoire. Les mécanismes sous-jacents à ces effets délétères ne sont pas entièrement compris. Le stress induit la libération d’un neuropeptide nommé Nociceptine/OrphanineFQ qui agit sur son récepteur NOP et possède des propriétés amnésiantes. Nous avons donc présumé qu’il pourrait être un médiateur des effets négatifs du stress chronique.

Notre travail montre que le blocage des récepteurs NOP restaure les performances de mémoire à long terme et protège des altérations structurelles de l’hippocampe chez des souris modèles de stress chronique.

Ces travaux ouvrent la voie au développement de nouvelles stratégies utilisant le récepteur NOP comme cible pharmacologique pour le traitement des déficits de mémoire dans les troubles liés au stress.

Anna B. SZABO – Soutenance de thèse

Soutenance en anglais

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Equipe : REMEMBER

Encadrement : Lionel DAHAN (CRCA-CBI) / Luc VALTON (CerCo)

Jury :

  • Pr. Marc Dhenain, Rapporteur, Université Paris-Saclay, Fontenay-aux-Roses
  • Dr. Pierre-Pascal Lenck-Santini, Rapporteur, Aix-Marseille Université, Marseille
  • Dr. Laure Peter-Derex, Rapporteure, Université Claude Bernard Lyon 1, Lyon
  • Pr. Marie Sarazin, Examinatrice, Sorbonne Université, Paris
  • Pr. Maria-Eugénia Soto-Martin, Examinatrice, Université Paul Sabatier, Toulouse
  • Pr. Agnès Trebuchon-Da Fonseca, Examinatrice, Aix-Marseille Université, Marseille
  • Dr. Lionel Dahan, Supervisor, Université Paul Sabatier, CRCA-CBI, Team REMEMBER, Toulouse
  • Dr. Luc Valton, Supervisor, CHU de Toulouse, Université Paul Sabatier, CerCo, Team DYNAMO, Toulouse

Résumé :

Des recherches sur des modèles murins de la maladie d’Alzheimer (MA) ont montré que le déséquilibre entre excitation et inhibition cérébrales provoque des activités épileptiques qui pourraient jouer un rôle dans la physiopathologie de cette maladie. Des études cliniques ont depuis montré que des activités épileptiques peuvent également être présentes jusqu’à chez 50% des patients atteints de MA, mais qu’elles peuvent passer inaperçues en raison de leur nature silencieuse et de leur survenue essentiellement nocturne. Ce travail de thèse visait à mieux comprendre les intrications entre la MA, l’épilepsie, le sommeil et la mémoire via une approche translationnelle.

La première partie de ce travail correspondait à une étude préclinique dans laquelle j’ai cherché à caractériser (I) ces activités épileptiques au cours du cycle veille-sommeil chez la souris Tg2576 (modèle de la MA) tout au long de la vie et (II) ses mécanismes sous-jacents. Les résultats suggèrent une forte prédominance des activités épileptiques pendant le sommeil, et particulièrement pendant le sommeil paradoxal (SP). De plus, ces activités épileptiques surviennent sur la phase du rythme thêta du SP où les cellules pyramidales ont le plus de probabilité de déclencher des potentiels d’action. Finalement, ces activités épileptiques semblent être atténuées par la noradrénaline via les récepteurs de type α1-AR pendant l’éveil et en partie pendant le sommeil lent, et seraient démasquées durant le SP quand les cellules noradrénergiques cessent leur activité. Étant donné l’atteinte précoce des neurones noradrénergiques chez les patients atteints de MA, cela pourrait avoir des implications cliniques.

Dans la deuxième partie, les objectifs étaient de (I) caractériser la prévalence et la distribution des activités épileptiques au cours des différents stades du sommeil chez 30 patients atteints de la MA (précoces, et sans épilepsie), en comparaison avec une population de contrôles appariés et de (II) comprendre leur impact sur le déclin cognitif et sur la consolidation mnésique. A cette fin les participants ont subi un examen vidéo-EEG avec détection des activités épileptiques et polysomnographie, et un examen neuropsychologique, avec des tests de mémoire réalisés à la fois avant et après la nuit de sommeil. Ces mesures ont été complétées par une IRM cérébrale, des analyses génétiques, et une évaluation des facteurs liés au mode de vie. Les résultats préliminaires avec 25 participants par groupe montrent un risque de survenue des activités épileptiques 5 fois plus élevé chez les patients. Contrairement aux souris Tg2576, les patients présentent des activités épileptiques surtout pendant le sommeil lent. De plus, la proportion de sommeil superficiel chez les patients est augmentée au détriment du sommeil profond. Par ailleurs, la prévalence du syndrome d’apnée du sommeil est étonnamment élevée dans notre échantillon : 52% chez les participants contrôles, et encore plus (60%) chez les patients. Bien que la taille de notre échantillon soit actuellement insuffisante pour tirer des conclusions définitives de nos résultats préliminaires, ceux-ci suggèrent un impact composite de la quantité du sommeil, des anomalies respiratoires, des AEs et de la MA elle-même sur les déficits de la consolidation mnésique en particulier en mémoire épisodique. Il est ainsi proposé que la recherche et le traitement des activités épileptiques et des apnées du sommeil ainsi que l’amélioration de la qualité du sommeil pourrait ralentir le déclin des fonctions mnésiques chez les patients atteints de la MA.

Haiyang GENG – Soutenance de thèse

Présentation en anglais

Encadrement : Isabelle Massou et Martin Giurfa

Jury :

  • M. Claudio LAZZARI (Université de Tours)  Rapporteur
  • Mme Emmanuelle JACQUIN-JOLY (INRAE iEES – Paris)Rapporteure
  • M. Cédric ALAUX (INRAE Avignon)Examinateur
  • Mme Isabelle MASSOU (Research Centre of Animal Cognition)Co-directrice de thèse
  • M. Martin GIURFA (Research Centre of Animal Cognition)Co-directeur de thèse

Résumé :

La capacité de vision en couleurs des abeilles mellifères repose sur l’existence de trois types de photorécepteurs dans leur rétine dont la sensibilité maximale dans les domaines de l’ultraviolet, bleu et vert est conférée par trois types d’opsines localisées dans ces photorécepteurs. Alors que les aspects comportementaux de la vision des couleurs des abeilles ont été explorés de manière intensive grâce à la facilité avec laquelle les butineuses en vol libre peuvent être entraînées à des stimuli visuels associés à une solution de saccharose, les fondements moléculaires de cette capacité ont été à peine explorés. Afin de combler ce vide, nous avons développé des études qui vont de l’exploration des propriétés des opsines aux analyses de changements de l’expression des gènes dans le cerveau de l’abeille pendant l’apprentissage et la rétention des couleurs dans des protocoles contrôlés en laboratoire.

Dans un premier temps, nous avons caractérisé la distribution des opsines dans le système visuel des abeilles mellifères, en nous concentrant sur deux types d’opsines sensibles maximalement au vert (Amlop1 et Amlop2), dont l’une (Amlop2) a été découverte lors du séquençage du génome de l’abeille. Nous avons confirmé qu’Amlop1 est présent dans les ommatidies de l’œil composé mais pas dans les ocelles, tandis qu’Amlop2 est confiné aux ocelles. Nous avons développé une approche CRISPR/Cas9 pour déterminer les différences fonctionnelles entre ces deux opsines.  Nous avons créé avec succès des abeilles mutantes adultes Amlop1 et Amlop2 au moyen de la technologie CRISPR/Cas9 et nous avons également développé des mutants pour le gène white afin de contrôler l’efficacité de notre méthode. Nous avons testé les mutants générés dans un protocole de conditionnement dans lequel les abeilles apprennent à inhiber leur attraction à une lumière chromatique par son association à une punition choc électrique (protocole Icarus). Les mutants white et Amlop2 ont appris à inhiber l’attraction spontanée à la lumière bleue alors que les mutants Amlop1 n’ont pas réussi à le faire. Ces résultats indiquent que les réponses à la lumière bleue, qui est également détectée partiellement par les récepteurs verts, sont médiées principalement par des photorécepteurs contenant Amlop1, mais pas par le système ocellaire contenant Amlop2. En conséquence, 24 heures plus tard, les mutants white et Amlop2 ont montré une mémoire aversive pour la couleur punie qui était comparable à celle des abeilles témoins, mais les mutants Amlop1 n’ont montré aucune mémoire. Nous discutons à partir des performances de contrôles avec les yeux ou les ocelles recouverts par une peinture noire et interprétons nos résultats en fonction de l’utilisation de la vision chromatique ou achromatique via les yeux composés ou les ocelles, respectivement.

Finalement, nous avons analysé l’expression de gènes précoces (IEG) dans des zones spécifiques du cerveau de l’abeille suite à un apprentissage associatif de couleurs dans un environnement de réalité virtuelle (RV). Nous avons varié les degrés de liberté de cet environnement et soumis les abeilles à une RV 2D dans laquelle seuls les mouvements latéraux des stimuli étaient possibles et à une RV 3D qui procurait une sensation plus immersive. Nous avons analysé les niveaux d’expression relative de trois IEG (kakusei, Hr38 et Egr1) dans les calices des corps pédonculés, les lobes optiques et du reste le cerveau suite à l’apprentissage discriminatif de deux couleurs.  Dans la RV 3D, les abeilles apprenant la tâche ont montrant une régulation à la hausse d’Egr1 uniquement dans les calices des corps pédonculés, montraint ainsi une implication privilégiée de ces régions du cerveau dans l’apprentissage associatif des couleurs. Pourtant, dans la RV 2D; Egr1 a été régulé à la baisse dans les OL, tandis que Hr38 et kakusei ont été aussi régulés à la baisse dans les calices des corps pédonculés des abeilles ayant appris la tâche de discrimination.  Bien que les deux scénarios de RV pointent vers des activations spécifiques des calices des corps  pédonculés (et des circuits visuels dans la RV 2D), la différence dans le type d’expression détecté suggère que les différentes contraintes des deux types de RV peuvent conduire à différents types de phénomènes neuronaux. Alors que les scénarios de RV 3D permettant la navigation et l’apprentissage exploratoire peuvent conduire à une régulation à la hausse des IEGs, les scénarios de RV 2D dans lesquels les mouvements sont limités induiraient des niveaux plus élevés d’activité inhibitrice dans le cerveau de l’abeille. Cette thèse propose ainsi une série de nouvelles explorations du système visuel, y compris de nouvelles analyses fonctionnelles et le développement de nouvelles méthodes pour étudier la fonction des opsines, qui font progresser notre compréhension de la vision des abeilles mellifères et de leur apprentissage visuel.

Mots-clés : Vision, Apprentissage visuel, Abeille mellifère (Apis mellifera), Opsines, Photorécepteurs, CRISPR/Cas9, Inhibition de l’Attraction Chromatique, Réalité Virtuelle, Cerveau, Expression de précoces (IEGs), Corps Pédonculés, Lobes Optiques.

 

Stéphane KRAUS – Soutenance de thèse

Soutenance en français

Lien zoom : https://us02web.zoom.us/j/83729748813?pwd=THpSOXp2RGZXdGJKalRkM2xSdDRYdz09

Encadrement : Jean-Marc Devaud et Mathieu Lihoreau

Jury :

  • Pr. Claire Detrain, Rapportrice, Université Libre de Bruxelles, Unité d’Écologie Sociale (USE), Bruxelles
  • Dr. Cédric Alaux, Rapporteur, INRAE PACA, UR 406 Abeilles et Environnement, Avignon
  • Dr. Jonathan Gerbore, Examinateur, Manager R&D, Koppert France, Cavaillon
  • Dr. Audrey Dussutour, Examinatrice, Université Paul Sabatier, CRCA-CBI, Equipe IVEP, Toulouse
  • Pr. Jean-Marc Devaud, Directeur, Université Paul Sabatier, CRCA-CBI, Equipe EXPLAIN, Toulouse
  • Dr. Mathieu Lihoreau, Directeur, Université Paul Sabatier, CRCA-CBI, Equipe EXPLAIN, Toulouse

Résumé :

Depuis plusieurs décennies, la géométrie nutritionnelle a permis d’observer comment divers animaux équilibrent leur apport en plusieurs nutriments de manière simultanée afin de maximiser leurs performances générales. Cependant, chez les espèces sociales, tel que les fourmis ou les abeilles, la régulation nutritionnelle est assurée par une minorité d’individus qui choisissent leur nourriture en fonction non seulement de leurs propres besoins, mais aussi de ceux des autres membres de la colonie. Les besoins des autres membres peuvent varier selon l’âge, le sexe, la caste ou encore les conditions environnementales. Durant cette thèse, via l’approche de géométrie nutritionnelle, j’ai étudié comment les bourdons, Bombus terrestris, régulent leur prise de nutriments en fonction du contexte social et écologique. Pour cela j’ai mis au point des expériences dites de cafétéria, dans lesquelles des bourdons isolés ou en micro-colonies pouvaient réguler leurs régimes alimentaires à partir de plusieurs diètes artificielles, qui variées en concentrations de sucres, protéines et lipides. Leurs collectes alimentaires convergèrent vers des régimes nutritionnels bien précis, indépendamment de leur âge ou taille. Cependant ces choix alimentaires furent influencés par leur conditions environnementales. Les micro-colonies privés de couvain ne régulèrent plus leur prise en protéines, quitte à le sur-collecter. Les bourdons adaptèrent leurs régimes à des températures suboptimal en se focalisant sur un macronutriment. A basse température, ils cherchèrent pour les diètes les plus riches en sucres, alors qu’à haute température, ils collectèrent plus de lipides et/ou d’eau. Dans le contexte du fort déclin mondial des populations d’insectes, une meilleure compréhension du comportement nutritionnel des pollinisateurs est cruciale. Mieux comprendre le comportement des bourdons, commercialisés pour la pollinisation, permettrait d’améliorer leur activité de butinages et ainsi d’amoindrir la crise actuelle de pollinisation des plantes agricoles.

Fares SAYEGH – Soutenance de thèse

Soutenance en anglais

Paramètres zoom :

Encadrement : Lionel DAHAN, équipe REMEMBeR

Jury :

  • M. Lionel DAHAN, Directeur de thèse, Université Toulouse III – Paul Sabatier
  • M. Antoine ADAMANTIDIS, Rapporteur, University of Bern
  • Mme Stéphanie DAUMAS, Rapporteure, Sorbonne Université
  • M. Vivien  CHEVALEYRE, Rapporteur, Institute Psychiatry And Neuroscience De Paris
  • Mme Stéphanie TROUCHE, Examinatrice, University of Montpellier
  • Mme Elisa BOUTET-ROBINET, Examinatrice, Université Toulouse III – Paul Sabatier

Résumé :

L’hippocampe est la principale structure cérébrale impliquée dans la formation de la mémoire épisodique. Les mécanismes sous-jacents la mémoire hippocampique ont été étudié en détail chez les rongeurs, en particulier grâce à l’utilisation de tests de mémoire contextuelle.

La potentialisation à long terme (PLT) est une augmentation de la transmission synaptique des afférences glutamatergiques ; elle sous-tend la formation des mémoires hippocampiques. Elle peut être déclenchée par une stimulation à haute fréquence (SHF). Ce mécanisme a permis de déchiffrer les mécanismes de la mémoire, montrant que la PLT, tout comme la mémoire, repose dans sa phase précoce sur des mécanismes de phosphorylation, ensuite, elle nécessite la formation de protéines de novo. Le lien entre la mémoire et la PLT est démontré par le fait que le blocage des différentes étapes de la PLT empêche la formation de la mémoire contextuelle et que celle-ci déclenche la PLT dans le CA1 de l’hippocampe. Étant donné que la PLT, tout comme la mémoire, est saturable, le système nerveux ne peut pas enregistrer tous les évènements vécus par l’animal. De plus, la SHF n’est pas compatible avec l’activité neuronale. Cela implique l’existence d’un signal d’apprentissage qui choisirait les entrées pertinentes à sauvegarder, et qui serait le déclencheur moléculaire de la PLT lors de l’apprentissage.
La dopamine est un neuro-modulateur longtemps considéré comme indiquant la récompense. Cependant, la dopamine est libérée en réponse à tous les événements saillants, y compris aversifs. Les récepteurs dopaminergiques peuvent déclencher la phosphorylation et la formation de novo des protéines, et les récepteurs dopaminergiques D1/5 sont nécessaires pour la PLT tardive et la mémoire à long terme. De plus, la stimulation dopaminergique in vitro peut moduler la transmission synaptique du CA1.

Dans ce travail, nous avons utilisé le comportement et l’électrophysiologie couplés aux manipulations optogénétiques des afférences dopaminergiques du mésencéphale et à l’inhibition pharmacologique des récepteurs dopaminergiques D1/5 pour étudier le rôle de la dopamine en tant que signal d’apprentissage déclenchant la PLT et l’apprentissage.
En utilisant l’électrophysiologie, nous montrons que le couplage de stimulations optogénétiques des afférences dopaminergiques du mésencéphalique avec des entrées glutamatergiques du CA1 induit une PLT progressive de ces dernières, qui atteint un plateau 90 minutes après la dernière stimulation dopaminergique. Cette PLT dure au moins 5 heures, dépend des récepteurs D1/5 et occlue partiellement la PLT déclenchée par SHF.
Ensuite, en utilisant le conditionnement de peur contextuel, nous montrons que l’infusion intra-hippocampique de de l’inhibiteur des récepteurs D1/5, SCH23390, bloque l’apprentissage du conditionnement de peur au contextuel mais pas à un indice auditif. Nous concluons que les récepteurs D1/5 hippocampiques sont nécessaires pour la mémoire de peur contextuelle.
Enfin, nous avons utilisé une variante du conditionnement de peur au contexte appelée effet de facilitation par la préexposition contextuelle. Dans ce test, le conditionnement de peur a lieu le lendemain de l’apprentissage contextuel. Il permet ainsi d’étudier indépendamment chacune de ces deux étapes. Nous montrons que les récepteurs D1/5 sont nécessaires à l’apprentissage du contexte et à celui de la peur. Enfin, nous montrons que la stimulation optogénétique des axones dopaminergiques dans l’hippocampe favorise l’apprentissage contextuel et que leur inhibition empêche l’apprentissage contextuel.

Ce travail nous permet de conclure que la voie dopaminergique du mésencéphale vers l’hippocampe a toutes les caractéristiques d’un signal d’apprentissage : elle déclenche la PLT sur les entrées sensorielles co-activées favorisant l’enregistrement d’informations contextuelles dans l’hippocampe indépendamment de toute information de valeur positive ou négative.

Grégory LAFON – Soutenance de thèse

Soutenance en anglais

Zoom Link: https://univ-tlse3-fr.zoom.us/j/93805472327?pwd=ZXFwaFVISENObXRlV0JXMFlReXM3UT09

  • ID : 938 0547 2327
  • Code secret : 073857

Encadrement : Martin Giurfa et Aurore Avarguès-Weber

Jury :

  • Ludovic Dickel
  • Elisa Frasnelli
  • Stéphane Viollet
  • Aurore Avarguès-Weber
  • Martin Giurfa

Résumé :

Dotées d’un cerveau de moins d’un millimètre cube et contenant environ 950 000 neurones, les abeilles présentent un riche répertoire comportemental, parmi lesquels l’apprentissage appétitif et la mémoire jouent un rôle fondamental dans le contexte des activités de recherche de nourriture. Outre les formes élémentaires d’apprentissage, où les abeilles apprennent une association spécifique entre des événements de leur environnement, les abeilles maîtrisent également différentes formes d’apprentissage non-élémentaire, à la fois dans le domaine visuel et olfactif, y compris la catégorisation, l’apprentissage contextuel et l’abstraction de règles. Ces caractéristiques en font un modèle idéal pour l’étude de l’apprentissage visuel et pour explorer les mécanismes neuronaux qui sous-tendent leurs capacités d’apprentissage. Afin d’accéder au cerveau d’une abeille lors d’une tâche d’apprentissage visuel, l’insecte doit être immobilisé. Par conséquent, des systèmes de réalité virtuelle (VR) ont été développés pour permettre aux abeilles d’agir dans un monde virtuel, tout en restant stationnaires dans le monde réel. Au cours de mon doctorat, j’ai développé un logiciel de réalité virtuelle 3D flexible et open source pour étudier l’apprentissage visuel, et je l’ai utilisé pour améliorer les protocoles de conditionnement existants en VR et pour étudier le mécanisme neuronal de l’apprentissage visuel.

En étudiant l’influence du flux optique sur l’apprentissage associatif des couleurs, j’ai découvert que l’augmentation des signaux de mouvement de l’arrière-plan nuisait aux performances des abeilles. Ce qui m’a amené à identifier des problèmes pouvant affecter la prise de décision dans les paysages virtuels, qui nécessitent un contrôle spécifique par les expérimentateurs.

Au moyen de la VR, j’ai induit l’apprentissage visuel chez des abeilles et quantifié l’expression immédiate des gènes précoces (IEG) dans des zones spécifiques de leur cerveau pour détecter les régions impliquées dans l’apprentissage visuel. En particulier, je me suis concentré sur kakusei, Hr38 et Egr1, trois IEG liés à la recherche de nourriture et à l’orientation des abeilles et qui peuvent donc également être pertinents pour la formation d’association visuelle appétitive. Cette analyse suggère que les corps pédonculés sont impliqués dans l’apprentissage associatif des couleurs.

Enfin, j’ai exploré la possibilité d’utiliser la VR sur d’autres modèles d’insectes et effectué un conditionnement différentiel sur des bourdons. Cette étude a montré que non seulement les bourdons sont capables de résoudre cette tâche cognitive aussi bien que les abeilles, mais aussi qu’ils interagissent davantage avec la réalité virtuelle, ce qui entraîne un ratio plus faible d’individus rejetés de l’expérience par manque de mouvement. Ces résultats indiquent que les protocoles VR que j’ai établis au cours de cette thèse peuvent être appliqués à d’autres insectes, et que le bourdon est un bon candidat pour l’étude de l’apprentissage visuel en VR.

Basile COUTENS – Soutenance de thèse

Soutenance en français

Lien Zoom : https://us05web.zoom.us/j/88154670465?pwd=WGtGTTA5cWIwdkYxWUkvQkRaVG9YZz09

Encadrement : Bruno GUIARD / Claire RAMPON

Jury : 

  • Mme Muriel KOEHL
  • Mme Nathalie THIRIET
  • M. Arnaud TANTI
  • M. Jean-Marc DEVAUD
  • Mme Claire RAMPON
  • M. Bruno GUIARD

Résumé :

Les troubles majeurs dépressifs concernent plus de 300 millions de personnes à travers le monde. Si des composés pharmacologiques permettent de traiter la dépression, les substances commercialisées pour cette indication présentent certaines limites thérapeutiques. Notamment, on observe pour tous ces composés, un faible taux de réponse, un taux élevé de rechute et/ou ou un long délai d’action. En effet, la plupart des antidépresseurs nécessitent un traitement au long cours, avant que les premiers signes thérapeutiques ne soient observables, ce qui constitue un inconvénient clinique majeur. Au niveau mécanistique, ceci s’explique par le fait que l’administration chronique d’antidépresseur entraine des modifications cérébrales qui nécessitent plusieurs semaines, voire plusieurs mois, pour se mettre en place. Dans ce contexte, il apparait pertinent d’identifier de nouvelles solutions permettant une action plus rapide et plus durable sur les symptômes dépressifs.

Pour ce faire, les approches non-pharmacologiques suscitent un intérêt croissant puisqu’elles visent les causes des symptômes comportementaux, apparaissant ainsi comme des alternatives aux traitements pharmacologiques. En effet, on sait aujourd’hui que le style de vie est un facteur de déclenchement de la dépression majeure, et les effets protecteurs d’une alimentation saine, d’une vie sociale riche et de l’exercice physique sur la santé mentale ont été décrits.

Au cours de ce travail de thèse, nous avons examiné si et comment ces éléments environnementaux contribuent à traiter le trouble dépressif lorsqu’ils sont proposés seuls ou combinés à un antidépresseur classique. A l’aide de souris modèle de dépression, nous avons montré que le séjour en environnement enrichi réduit le délai d’action de la venlafaxine. Ensuite nous avons déterminé que l’effet bénéfique de cette combinaison est associé à la désorganisation rapide de la plasticité des interneurones GABAergiques de l’hippocampe, impliquant la matrice extracellulaire qui entoure ces neurones, ainsi que des effets sur la neurogenèse hippocampique adulte. Nous avons également observé que l’arrêt des stimulations environnementales aggrave le phénotype pseudo-dépressif chez les animaux, alors que l’exercice physique combiné avec un traitement antidépresseur, induit des effets bénéfiques précoces mais partiels sur le comportement. Dans l’ensemble, nos travaux montrent un effet bénéfique des stratégies thérapeutiques non pharmacologiques et identifient les interneurones GABAergique à parvalbumine comme une cible pertinente sur laquelle agir pour réduire le délai d’action des antidépresseurs actuellement disponibles sur le marché.

Louise BESTEA – Soutenance de thèse

  Soutenance en anglais, en présentiel et distanciel.

  Lien Zoom : https://us02web.zoom.us/j/81937076647?pwd=MEJkMzFsN1RNZDVGVDM4cmM2TGJldz09

Encadrement : Gabriela DE BRITO SANCHEZ et Martin GIURFA

Jury : 

    • Prof. Ellouise Leadbeater (Royal Holloway, University of London) – Rapporteur
    • Prof. Frédéric Marion-Poll (Evolution Genome Comportement Ecologie, Gif-sur-Yvette) – Rapporteur
    • Dr. Axel Brockmann (National Centre for Biological Science, Tata Institute of Fundamental Research) – Rapporteur
    • Dr. Gabriela de Brito Sanchez (Centre de Recherche sur la Cognition Animale) – Co-directrice de thèse
    • Prof. Martin Giurfa (Centre de Recherche sur la Cognition Animale) – Directeur de thèse

Résumé :

Chez les vertébrés, le neuropeptide Y (NPY) joue un rôle crucial dans la survie individuelle en modulant à la fois les comportements liés à la nourriture et au stress. Des niveaux élevés de NPY corrèlent avec une augmentation de la faim provoquant une ingestion plus importante et réduisent la sensibilité aux stimuli stressants. Chez les invertébrés, deux homologues indépendants de NPY ont été identifiés : le neuropeptide F (NPF) et le neuropeptide F court (sNPF). Chez l’abeille domestique (Apis mellifera), npf et snpf ainsi que leur peptides respectifs NPF et sNPF ont été identifiés or seul sNPF possède un récepteur, suggérant un rôle fonctionnel de ce neuropeptide chez cet insecte.

Nous avons étudié l’impact de sNPF sur une multitude de comportements comprenant l’ingestion de nourriture de bonne et mauvaise qualité, les réponses appétitives et aversives, les apprentissages et la mémoire appétitifs et aversifs. Nos résultats révèlent qu’une élévation artificielle des niveaux de sNPF via une application topique chez les butineuses augmente la prise alimentaire de nourriture bonne et mauvaise qualité. De plus, en utilisant une variété de tests pour étudier les réponses sensorielles, nous avons montré que sNPF a un rôle clé dans la modulation des réponses appétitives, mais cet effet est absent pour les réponses aversives. Les abeilles nourries et traitées avec du sNPF augmentent leur réponse au saccharose et aux stimuli olfactifs appétitifs, de façon similaire aux abeilles affamées. En adéquation avec les derniers résultats, des enregistrements in vivo multi photoniques de l’activité neuronal du lobe antennaire, le premier centre olfactif dans le cerveau de l’abeille, montrent une baisse des réponses aux odeurs appétitives chez les abeilles nourries qui est rétablie par le traitement avec le sNPF au même niveau que les abeilles affamées. Par ailleurs, l’effet modulatoire du sNPF était totalement absent sur les réponses aversives contrairement à ce qui a été observé chez la drosophile et les vertébrés, indiquant que chez les abeilles, sNPF n’augmente pas la tolérance aux stimuli stressants.

Etant donné l’amplification causée par le traitement sNPF sur la réponse au saccharose, nous avons étudié si cet effet se retrouvait dans des protocoles d’apprentissage pour lesquels les abeilles étaient entraînées à discriminer un stimulus récompensé par du saccharose d’un autre qui ne l’est pas. Nous avons étudié l’effet du sNPF sur les apprentissages et mémoires appétitifs visuels et olfactifs. Dans le premier cas, des abeilles en semi libre vol ont été entraînées à discriminer deux couleurs dans un labyrinthe en Y après une application topique de sNPF. Dans le second cas, des abeilles en contention ont été entraînées à discriminer deux odeurs après une application topique de sNPF via le conditionnement du réflexe d’extension du proboscis. En parallèle, nous avons étudié les effets du sNPF sur l’apprentissage aversif gustatif pour lequel les abeilles en contention apprennent l’association entre une stimulation gustative de l’antenne avec un choc électrique après une application topique de sNPF. Nos résultats montrent une nette amélioration de l’apprentissage et mémoire appétitifs visuels et des tendances allant dans le même sens dans le cas de l’apprentissage appétitif olfactifs. A l’inverse, aucun effet n’a été observé quant à l’apprentissage et la mémoire aversifs gustatifs, ce qui est cohérent avec l’absence d’effet de sNPF sur les réponses sensorielles aversives.

Ce travail de thèse a montré que le sNPF affecte plusieurs modalités de comportements (ingestion, gustation, olfaction, vision, apprentissage, mémoire) et les processus neuronaux (lobe antennaire) liés aux comportements appétitifs, mais non aversifs, chez l’abeille. Par conséquent, ce travail fournit de nouvelles perspectives pour étudier les processus d’ingestion et le comportement alimentaire des abeilles.

Sébastien BULLICH – Soutenance de thèse

Soutenance en français

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Encadrement : Bruno GUIARD

Jury :

  • Pr. Céline CRUCIANI-GUGLIELMACCI  – Reviewer – Université de Paris – CNRS UMR 8251Unité BFA – Equipe REGLYS « Régulation de la glycémie par le système nerveux central »
  • Dr. Sebastian FERNANDEZ  – Reviewer – Université Côte D’Azur – Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire – CNRS UMR7275
  • Dr. Guillaume FERREIRA – Reviewer – Université de Bordeaux – Laboratoire Nutrition et de Neurobiologie intégrée
  • Pr. Isabelle CASTAN-LAURELLExaminator – Université de Toulouse III – UMR 1301 INSERM – 5070 CNRS – RESTORE/Metabolink
  • Dr. Amandine GAUTIER-STEINExaminator – Université Lyon 1 – U1213 Nutrition
  • Pr. Bruno GUIARD (**), Thesis Supervisor – Université Toulouse III – UMR5169 – Centre de Recherches sur la Cognition Animale

Résumé :

Les études épidémiologiques estiment que le risque de dépression majeure (DM) est plus élevé chez les patients diabétiques comparé à la population générale. Des études plus spécifiques corrèlent la dégradation de certains paramètres métaboliques avec les symptômes anxio-dépressifs chez l’humain. C’est notamment le cas pour l’insulino-résistance périphérique qui est positivement corrélée à la sévérité de la DM. En revanche, les conséquences de l’insulino-résistance centrale sur les troubles dépressifs n’ont jamais été étudiées de manière approfondie non seulement en clinique mais également chez l’animal. Compte tenu de la présence du récepteur à l’insuline dans le cerveau, une des hypothèses serait que cette hormone module directement (ou indirectement) l’activité des systèmes monoaminergiques et notamment celle des neurones sérotoninergiques (5-HT) majoritairement regroupés dans le noyau dorsal du raphé (DRN). En effet, si l’influence de l’insuline sur le système dopaminergique et le comportement alimentaire a déjà été montré, très peu d’études se sont intéressées à son impact sur le système 5-HT pourtant clé dans la physiopathologie de la DM.

Au cours de ce travail de thèse, nous avons pu montrer que le récepteur à l’insuline est présent sur les neurones 5-HT du DRN. Nous avons caractérisé l’effet excitateur de l’insuline sur l’activité électrique de ces neurones par patch clamp. Toutefois, in-vivo l’insuline induit un effet net inhibiteur sur le tonus sérotoninergique. Ces résultats nous ont conduit à tester les effets comportementaux de l’insuline et à montrer ses effets anxiolytiques suite à son injection intra-raphé ou intra-nasale chez la souris saine. Dans un second temps, nous nous sommes placés dans un contexte pathologique afin de mieux comprendre l’impact de la perturbation de la signalisation de l’insuline sur les comportements émotionnels. Pour cela, nous avons étudié l’activité du système 5-HT et les comportements anxio-dépressifs dans des modèles murins de diabète de type 1 et 2 (DT1/DT2). Dans ces deux modèles, que ce soit dans un contexte d’insulinopénie (DT1) ou d’insulino-résistance (DT2), les souris présentent un phénotype anxieux et certains symptômes de la DM associés à un diminution de l’activité du système 5-HT du DRN. Enfin, nous avons tenté d’identifier l’implication de l’apeline, une adipokine connue pour ses propriétés insulino-sensibilisatrice sur les anomalies comportementales induites par un DT2. Nos résultats montrent que les souris présentant une invalidation génétique de l’apeline, sont plus susceptibles de développer une insulino-résistance en réponse à un régime alimentaire diabétogène. Une diminution de l’activité du système 5-HT et une anxiété exacerbée ont également été observés dans ces conditions. De manière intéressante le traitement par la metformine, un antidiabétique aux propriétés insulino-sensibilisatrice, ne permet pas l’amélioration des paramètres métaboliques de ces souris mais améliore leur phénotype anxieux.

Ainsi ce travail de thèse souligne l’existence d’interactions anatomiques et fonctionnelles entre le système insulinergique et 5-HT central ainsi que leur importance dans l’anxiété, un trouble psychiatrique souvent annonciateur d’un épisode dépressif. Par ailleurs, nous avons identifié l’apeline comme un acteur potentiel impliqué dans la comorbidité diabète-dépression laissant entrevoir de nouvelles pistes thérapeutiques ciblant cette adipokine ou l’insuline directement. Finalement, ces travaux de thèse appuient l’hypothèse selon laquelle des stratégies insulino-sensibilisatrices pourraient améliorer les symptômes anxio-dépressifs avec ou sans comorbidité métabolique. Ils ouvrent également la voie au développement de stratégies de potentialisation basées sur l’utilisation de l’insuline ou autres antidiabétiques oraux pour renforcer l’efficacité des antidépresseurs. En revanche, les mécanismes qui sous-tendent ces effets méritent d’être encore mieux caractérisés.