Identification des neurones d'horloge et des réseaux en aval courrolant le sommeil chez Drosophila melanogaster

Identification of clock neurons and downstream circuits that are involved in sleep control in Drosophila melanogaster

• Auteur / Autrice : Rossana Serpe
• Direction : François Rouyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 30/08/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Granon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Rouyer, Sylvie Granon, Laurent Seugnet, Ezio Rosato
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Seugnet, Ezio Rosato
• DOI : 10.70675/00a0fcf1z72c6z4c25z84c6z6b603a3b659a

Mots clés

Mots clés contrôlés

Troubles du rythme circadien du sommeil

Drosophila melanogaster

Homéostasie

Horloges circadiennes

Mots clés libres

Rythme du sommeil-Éveillé

Horloge cérébrale

D. melanogaster

Ppl1

Dh31

DN1ps

Sleep-Wake cycle

Circadian Clock

D. melanogaster

DN1ps

Ppl1

Dh31

Résumé

Le moment, la qualité et la quantité de sommeil dépendent de l'interaction fine entre l'horloge circadienne et la machinerie homéostatique (Borbely A. et al., 1982, Daan S. et al., 1984, Borbely et Achermann, 1999). Au cours des dernières années, l'utilisation de divers organismes modèles a fourni de nouvelles perspectives sur les mécanismes neuronaux et moléculaires de la régulation du sommeil (Miyazaki S. et al., 2017). Cependant, les bases moléculaires de l'homéostasie du sommeil et les circuits neuronaux sous-jacents à son interaction avec le réseau circadien n'ont pas été établis en détail.Dans ce travail de thèse, j'ai utilisé la mouche Drosophile melanogaster comme système modèle pour étudier la fonction d'un sous-ensemble de neurones d'horloge, les DN1ps, dans la mise en place du sommeil. Des études antérieures ont suggéré un rôle de ces neurones circadiens dans la régulation du sommeil (Kunst et al., 2014, Guo et al 2016, Lamaze et al., 2017, Guo et al., 2017). J’ai ainsi démontré que les cellules d'horloge DN1ps DH31 (+) CRY (+) sont impliquées dans la suppression du sommeil. Par ailleurs, j’ai mis en évidence un circuit en aval des DN1ps, qui comprend le groupe dopaminergique postérieur apparié latéral 1 (PPL1) et les neurones dorsaux en forme d’éventail (dFSB), un centre homéostatique récemment décrit pour la régulation du sommeil chez la drosophile (Donlea JM et al., 2011, Liu S. et al., 2012, Ueno et al., 2012, Donlea JM et al., 2014, Pimentel et al., 2016, Qian et al., 2017, Donlea JM. et al., 2018). Nos résultats indiquent que la suppression du sommeil nocturne nécessite la signalisation DH31-R2 dans une sous-population des neurones dopaminergiques PPL1, qui projette au dFSB. Fait intéressant, la perte de sommeil de jour et de nuit médiée par les DN1ps dépend de l'inhibition du dFSB. Néanmoins, nous suggérons que les neurones DN1ps CRY (-) favoriseraient le sommeil, en concordance avec d'autres travaux (Guo et al., 2016; Guo et al., 2017).Ces résultats fournissent de nouvelles données sur le lien entre l'horloge circadienne et l'homéostasie du sommeil, impliqué dans la régulation du comportement sommeil-éveil chez Drosophile melanogaster.

The timing, quality and quantity of sleep depend on the fine interaction between circadian clock and homeostatic machinery (Borbely A. et al., 1982; Daan S. et al., 1984; Borbely and Achermann, 1999). In the recent years, the employment of various model organisms has provided new insights into the neuronal and molecular mechanisms of sleep regulation (Miyazaki S. et al., 2017). However, the molecular basis of the sleep homeostat and the neuronal circuitry underlying its interaction with the circadian network haven’t been established in details.In this work, I use the fruit fly Drosophila melanogaster as a model system to investigate the sleep function of a subset of clock neurons, the DN1ps. Previous studies have already suggested a sleep-regulating role for these circadian neurons (Kunst et al. 2014, Guo et al. 2016; Lamaze et al., 2017; Guo et al. 2017). Here, we report the DH31-positive CRY-positive DN1ps as sleep suppressing clock cells. Furthermore, we identify a sleep-relevant circuit downstream of the DN1ps which includes the paired posterior lateral 1 (PPL1) dopaminergic cluster and the dorsal Fan-shaped body projecting (dFSB) neurons, a recently described homeostatic center for sleep regulation in Drosophila (Donlea JM. et al., 2011; Liu S. et al., 2012; Ueno et al., 2012; Donlea JM. et al., 2014; Pimentel et al., 2016; Qian et al., 2017; Donlea JM. et al., 2018). Our results indicate that the night-time sleep suppression requires DH31-R2 signaling in the PPL1-to-dFSB dopaminergic neurons. Interestingly, both day and night-time DN1ps-mediated sleep loss rely on the inhibition of the dFSB. Nevertheless, we suggest the CRY-negative DN1ps as sleep promoting clock neurons, in concordance with other works (Guo et al. 2016; Guo et al. 2017).These findings provide a novel link between circadian clock and sleep homeostat, in the regulation of sleep-wake behavior in Drosophila melanogaster.