Soutenance de thèse de Thomas TRESSARD

La plupart des fonctions corticales et des pathologies du système nerveux sont associées à l’activité coordonnée de neurones organisés en réseau. Une approche classique pour appréhender la complexité des réseaux neuronaux est de les dissocier en microcircuits, des unités fonctionnelles dont le rôle spécifique peut être révélé par modulation sélective de l’activité des neurones qui les composent. La modulation sélective de l’activité de neurones ciblés s’est révélée être une stratégie expérimentale performante in vitro puisqu’elle a permis la mise en évidence d’une classe fonctionnelle majeure de neurones, les neurones « hubs » dont la fonction est d’orchestrer l’activité neuronale de l’hippocampe en développement par le biais d’une arborisation axonale dense et étendue (Bonifazi et al. Science 2009). Si les neurones « hubs » jouent un rôle central pour le développement de l’hippocampe, on ignore si les mêmes cellules, ou des neurones différents jouent un rôle équivalent de hubs, synchronisant l’activité neuronale en conditions physio-pathologiques dans l’hippocampe adulte. Ce projet propose d’étudier la fonction hub in vivo au sein de l’hippocampe de souris adulte. Notre but ultime est double. D’un point de vue du développement optique, nous souhaitons mettre en place un système permettant de cartographier en microscopie la connectivité effective 3D des réseaux hippocampiques de la souris éveillée avec une résolution cellulaire. Du point de vue de la neurobiologie, nous souhaitons lier des neurones hubs uniques à un comportement mettant en jeu une fonction hippocampique et à contraindre des activités pathologiques en agissant sur des microcircuits dispersés et spécifiques.

The coordinated activation of neuronal microcircuits is proposed to support the ongoing computations of the cerebral cortex in health and disease. A common approach to reduce network complexity is to outline microcircuits and infer their functional role by selectively modulating them. Targeted cell modulation has proven successful in vitro as it enabled the finding of a major functional subtype of cells, i.e. hub neurons that function in synchronizing the developing hippocampus through a dense and extended axonal arborisation (Bonifazi et al. Science 2009). If hub neurons are critically involved in hippocampal development, it remains unknown whether the same or functionally similar hub cells orchestrate physiological or pathological network oscillations occurring in the adult brain in specific behavioural contexts. We therefore aim at exploring hub function in vivo in the adult hippocampus. Our ultimate goal is twofold. From the perspective of optics development, we want to provide an experimental approach for a dynamic 3D description of hippocampal effective connectivity in awake mice with single-cell resolution. From the side of neurobiology, we work at linking single hub cells with behaviour and at containing pathological dynamics by modulating the activity of sparse microcircuits.