Lieu : Centre Broca Nouvelle-Aquitaine 
Soutenance en anglais
Anaelle Braine
IMN
Equipe : Dopamine et assemblées neuronales
Thèse dirigée par : François Georges
Titre
Quand le circuit des émotions et du mouvement se rencontrent: Caractérisation anatomique et fonctionnelle de la voie Amygdala-striatum
Résumé
Les changements d’états émotionnels sont connus pour modifier la posture, le contrôle de la motricité fine et la coordination. Cela indique une convergence des réseaux neuronaux associés aux émotions avec le circuit moteur. En conséquence, cette observation nous a incité à entreprendre une analyse exhaustive de la littérature existante qui se penche sur les connexions anatomiques entre les structures dites émotionnelles et celles impliquées dans le mouvement. Sur la base de cette analyse, nous avons concentré les objectifs de la thèse sur les projections de l’amygdale basolatérale (BLA) vers le striatum dorsal (DS) chez la souris. Comme le DS est fonctionnellement subdivisé en striatum dorsomédian (DMS) et dorsolatéral (DLS), nous avons d’abord défini les propriétés anatomiques et électrophysiologiques des neurones BLA projetant au DMS (BLA-DMS) et au DLS (BLA-DLS). Pour ce faire, nous avons utilisé une palette d’outils de traçage combinée à de l’électrophysiologie ex-vivo (patch-clamp). Ces résultats révèlent deux populations neuronales BLA distinctes projetant au DS. Nous avons confirmé la topographie des projections vers le DS, déjà décrites dans la littérature, montré que la BLA projette majoritairement vers le DMS et que les neurones BLA-DMS sont plus excitables que les BLA-DLS.
Afin de mieux comprendre le mécanisme d’intégration de ces projections au niveau du DS, nous avons déterminé la nature des neurones du DS recevant des signaux de la BLA. Pour cela, nous avons combiné la technique du patch-clamp dans le DS avec une approche d’optogénétique chez des souris transgéniques, exprimant la protéine fluorescente ‘tdTomato’ dans les interneurones à parvalbumine (PV) ou cholinergiques. Nous avons montré que les neurones de la BLA excitent préférentiellement les neurones ‘medium spiny’ (MSN) et les PV. Cela suggère que la BLA agit comme une entrée corticale vers le DMS.
Les sous-populations de la BLA sont classiquement définies par leurs patterns de projection. Afin de mieux appréhender le rôle des neurones BLA-DMS, nous avons focalisé notre attention sur l’analyse de leurs réseaux neuronaux en effectuant une cartographie exhaustive des afférences et des efférences de cette voie à travers l’ensemble du cerveau. Pour ce faire, nous avons utilisé des stratégies virales cre-dépendantes antérogrades et rétrogrades combinées à des outils d’analyses de cartographies et de comptages semi-automatiques. Nous avons montré que les neurones BLA-DMS, en plus d’innerver le DMS (structure responsable des mouvements volontaires dirigés vers un but), envoient également des projections, via leurs collatérales, aux circuits olfactifs (tubercule olfactif et ‘nucleus of the lateral olfactory tract’). Par ailleurs, ils reçoivent principalement leurs signaux de structures que l’on associe à la régulation des émotions (telles que l’hippocampe ventral et le cortex insulaire), ainsi que des structures liées à l’olfaction (cortex piriforme). Etonnamment, les projections connues de la BLA impliquées dans les comportements liés à la peur et à l’anxiété, tels que le ‘bed nucleus of the stria terminalis’, l’amygdale centrale et l’hippocampe ventral, n’étaient pas innervées par les neurones BLA-DMS.
Ces résultats anatomiques ont affiné notre hypothèse en proposant un rôle des neurones BLA-DMS dans les comportements guidés par les odeurs. Pour tester cette hypothèse, nous avons entrepris d’enregistrer l’activité axonale des neurones BLA-DMS in vivo. Pour ce faire, nous avons d’abord réalisé une imagerie calcique axonale par photométrie de fibre dans le DMS de souris anesthésiées et avons pu mettre fonctionnellement en évidence les circuits di-synaptiques : Cortex insulaire->BLA->DMS et Hippocampe ventral->BLA->DMS. Ensuite, nous avons effectué de nouveaux enregistrements de l’activité calcique chez des souris qui se comportent dans des tâches liées à l’olfaction telles que le test d’interaction sociale et la tâche d’habituation-discrimination olfactive. Nous montrons une inhibition phasique des axones BLA-DMS durant l’interaction avec les odeurs non sociales et sociales. Cela suggère que ces neurones sont impliqués dans le mouvement guidé par l’olfaction. Des recherches supplémentaires visant à manipuler l’activité de ces neurones nous permettraient d’élucider s’ils transmettent des informations motrices liées à l’orientation et à la locomotion, ou s’ils sont plutôt impliqués dans la modulation de la valence en relation avec les stimuli olfactifs, influençant ainsi l’approche ou l’évitement.
Mots-clés
Amygdale, Striatum, Comportement guidé par l’odeur, Neuromodulateur, traçage, Photométrie par fibre, Emotion, Anxiété
Jury
Emmanuel Valjent
Corrine Beurrier
Pierre Veinante
Anna Beyeler
Guillaume Ferreira
François Georges