Comparaison des propriétés des neurones d'engramme CA3 au cours des périodes initiales d'encodage et de la première phase de consolidation

Comparing properties of CA3 engram neurons over initial periods of encoding and early phase of consolidation

• Auteur / Autrice : Dario Cupolillo
• Direction : Christophe Mulle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 25/03/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Interdisciplinaire de Neurosciences (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Andreas Frick
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Mulle, Valérie Crepel, Christine E. Gee, Magdalena Sauvage
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Crepel, Christine E. Gee

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fonctions exécutives (neuropsychologie)

Vésicules synaptiques

Électrophysiologie

Hippocampe (anatomie)

Mots clés libres

Mémoire

Hippocampe

Electrophysiologie

Plasticité Synaptic

Memory

Hippocampus

Electrophysiology

Synaptic Plasticity

Résumé

Forming new memories after a one-time experience requires rapid initial encoding then consolidation over time. During learning, multimodal information converges into the hippocampus, activating sparse neuronal assemblies. Activated neurons are believed to form a memory representation through concerted activity and synaptic interconnectivity. Computational and behavioral studies point at the hippocampal CA3 region as a key structure involved in multimodal information integration and fast memory storage. In this study, properties of activated CA3 neurons and their local network following one-trial learning of an episodic-like memory are explored. Virally-delivered constructs based on the immediate-early gene cFos are employed to identify and track CA3 assemblies ex-vivo at different time points in their emergence and development. We describe the use of a novel cFos-based construct allowing activity-dependent transitory expression of a destabilized fluorescent marker ZsGreen rapidly after one-trial learning (few hours). In parallel, the Robust Activity Marker (RAM) system, that provides activity-dependent labelling 24 hours following a novel experience, is used to characterize neuronal assemblies after an initial phase of consolidation. Electrophysiological properties of CA3 pyramidal cells labeled with these techniques are reported by means of patch-clamp recordings in ex vivo hippocampal slices. We analyze the intrinsic properties and synaptic connectivity of CA3 neurons activated by a one-trial memory task, in comparison with non-activated neighbor pyramidal neurons, providing information on the changes of these properties over the initial period of encoding and the early phase of consolidation.

La formation de nouveaux souvenirs après une expérience unique nécessite un encodage initial rapide puis une consolidation dans le temps. Pendant l'apprentissage, les informations multimodales convergent vers l'hippocampe, activant des assemblages neuronaux épars. On pense que les neurones activés forment une représentation de la mémoire par une activité concertée et une interconnectivité synaptique. Des études computationnelles et comportementales montrent que la région CA3 de l'hippocampe est une structure clé impliquée dans l'intégration d'informations multimodales et le stockage rapide de la mémoire. Dans cette étude, les propriétés des neurones CA3 activés et de leur réseau local après l'apprentissage en une seule fois d'une mémoire de type épisodique sont explorées. Des constructions virales basées sur le gène immédiatement précoce cFos sont utilisées pour identifier et suivre ex vivo les assemblages CA3 à différents moments de leur émergence et de leur développement. Nous décrivons l'utilisation d'une nouvelle construction basée sur le cFos permettant l'expression transitoire dépendante de l'activité d'un marqueur fluorescent déstabilisé ZsGreen rapidement après un apprentissage d'essai (quelques heures). En parallèle, le système de marqueurs d'activité robustes (RAM), qui permet un marquage dépendant de l'activité 24 heures après une expérience inédite, est utilisé pour caractériser les assemblages neuronaux après une phase initiale de consolidation. Les propriétés électrophysiologiques des cellules pyramidales CA3 marquées avec ces techniques sont rapportées au moyen d'enregistrements par patch-clamp dans des tranches hippocampiques ex vivo. Nous analysons les propriétés intrinsèques et la connectivité synaptique des neurones CA3 activés par une tâche de mémoire à un essai, en comparaison avec les neurones pyramidaux voisins non activés, ce qui fournit des informations sur les changements de ces propriétés au cours de la période initiale d'encodage et de la première phase de consolidation.