Caractéristiques électrophysiologiques et morphologiques des neurones du cortex préfrontal et influence synaptique de l'hippocampe sur ces neurones chez le rat in vivo

par Eric Dégenètais

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Yves Gioanni.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .


  • Résumé

    Le cortex préfrontal (CPF) et l'hippocampe sont tous deux impliqués dans les processus mnésiques et motivationnels. Or une voie glutamatergique directe issue de l'hippocampe innerve le CPF médian. Notre étude a eu pour objectif de caractériser l'influence synaptique de l'hippocampe sur les neurones du CPF. Ce travail a été réalisé chez le rat anesthésié avec une double approche électrophysiologique et morphologique. Tout d'abord, les cellules pyramidales ont été étudiées à l'aide d'enregistrements intracellulaires et marquées par injection de neurobiotine. Trois grandes classes de cellules pyramidales ont été identifiées: les "regular spiking", à décharge régulière, les "intrinsic bursting", à décharge en bouffées avec inactivation des potentiels d'action, et les "non-inactivating bursting" à décharge en bouffées sans inactivation des potentiels d'action. Dans un second temps, nous avons montré que la stimulation de l'hippocampe induit, dans la majorité des cellules pyramidales du CPF, un PPSE monosynaptique suivi d'une longue hyperpolarisation vraisemblablement due à l'activation des interneurones GABAergiques. Une plasticité à court terme de ces réponses est observée lors de stimulations en double choc. Enfin, la stimulation tétanique de l'hippocampe induit une LTP du PPSE qui pourrait participer à la formation et à la consolidation de certaines traces mnésiques. Enfin, nous avons analysé les réponses des interneurones du CPF à l'aide d'enregistrements extracellulaires couplés à l'injection juxtacellulaire de neurobiotine. La stimulation de l'hippocampe induit une réponse excitatrice monosynaptique dans la plupart des interneurones, indiquant que le PPSI observé dans les cellules pyramidales résulte en grande partie d'un processus de "feedforward". Nos travaux montrent que la voie hippocampe-CPF exerce une influence synaptique majeure sur le réseau neuronal du cortex préfrontal, soulignant l'existence d'une coopération fonctionnelle entre l'hippocampe et le CPF.


  • Résumé

    The prefrontal cortex (PFC) and the hippocampus are both implicated in short- and long-term : memory and motivational processes. Interestingly, a direct glutamatergic pathway originating from hippocampus to medial prefrontal cortex has been described in the team. This PhD thesis was aimed at characterizing the synaptic influence of hippocampus on PFC neurons. The experiments were realized in anesthetized rats with a double technique coupling electrophysiological recordings and morphological labeling. First, PFC pyramidal cells were studied using electrophysiological intracellular recording coupled with neurobiotin intracellular injection. Three main classes of cells were found: regular spiking cells, intrinsic bursting cells displaying intraburst spike inactivation and non-inactivating bursting cells displaying no intraburst spike inactivation. We then showed that hippocampal stimulation induced in most of these pyramidal cells a monosynaptic EPSP followed by a long duration hyperpolarizing phase, probably resulting from GABAergic interneuron activation. Paired-pulse stimulation induced short term plasticity. Finally, tetanic hippocampal stimulation induced an LTP of the EPSP that might be involved in building and consolidating some memory traces. Last, we analyzed the response induced by hippocampal stimulation in interneurons using extracellular recording coupled with juxtacellular neurobiotin labeling. Hippocampal stimulation triggered a monosynaptic excitatory response in most PFC interneurons, indicating that the IPSP observed in pyramidal cells probably results from a feed-forward process. Our work show that the hippocampo-prefrontal pathway has a major synaptic influence on the PCF neural network, thus comforting the concept of a functional cooperation between hippocampus and PFC.

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Informations

  • Détails : 169 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.114-156

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2003)109
  • Bibliothèque : Collège de France. Bibliothèque générale.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : GLOW 537
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