Déterminer comment la plasticité de l'excitabilité intrinsèque d'ensembles d'engrammes neuronaux définis dans le cortex cingulaire antérieur influe sur la précision de la mémoire à distance

Determine how intrinsic excitability plasticity of defined neuronal engram ensembles in the anterior cingulate cortex influences the precision of remote memory

• Auteur / Autrice : Liangying Zhu
• Direction : Andreas Frick
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 14/09/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiopathologie de la plasticité neuronale (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Mulle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andreas Frick, Christophe Mulle, Gisella Vetere, Matthew Nolan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gisella Vetere, Matthew Nolan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mémoire

Cortex cérébral

Activité nerveuse supérieure

Engrammes

Mots clés libres

Plasticité de l'excitabilité intrinsèque

Cortex cingulaire antérieur

Mémoire distante

Ensembles d'engrammes

Intrinsic excitability plasticity

Anterior cingulate cortex

Remote memory

Engram ensembles

Résumé

Les souvenirs associatifs sont progressivement stockés et stabilisés dans les circuits néocorticaux au cours de la consolidation de la mémoire au niveau des systèmes. On suppose que le cortex cingulaire antérieur (CCA) joue un rôle essentiel dans la formation de souvenirs de peur contextuels lointains mais pas récents. Outre la plasticité synaptique, la plasticité intrinsèque contribue également à l'apprentissage et à la mémoire, notamment dans l'aspect dynamique de la mémoire comme l'allocation et la consolidation. Un changement plastique de l'excitabilité intrinsèque des ensembles d'engrammes à la suite d'une expérience d'apprentissage constitue un mécanisme permissif intéressant pour la formation d'une trace mnésique.Cependant, on sait peu de choses sur la plasticité de l'excitabilité intrinsèque induite par l'apprentissage dans le néocortex et sa pertinence fonctionnelle pour la mémoire de peur contextuelle à distance.Cette thèse a étudié le changement d'excitabilité intrinsèque des ensembles d'engrammes putatifs du CCA induit par le conditionnement de peur contextuelle et comment la modification chimiogénétique de l'excitabilité dans ces neurones pendant la phase de consolidation de la mémoire pourrait influencer la précision de la mémoire à distance.Tout d'abord, nous avons utilisé un système de marquage dépendant de c-fos, des souris TetTag et de la doxycycline, combiné à des outils codés viralement permettant l'identification et la visualisation des neurones CCA engagés explicitement dans la phase d'encodage du conditionnement de peur contextuel. Ensuite, nous avons utilisé l'approche chimiogénétique, DREADD (designer receptor exclusively activated by designer drugs) excitateur ou inhibiteur exprimé dans les ensembles d'engrammes de l'CCA pour évaluer le rôle fonctionnel de la plasticité d'excitabilité intrinsèque dans les différentes étapes de la mémoire pour la formation et la précision de la mémoire. Nous avons également comparé l'organisation de ces neurones engrammes dans les différentes couches de l'CCA. Enfin, en utilisant des enregistrements ex vivo de cellules entières dans l'CCA, nous avons caractérisé les caractéristiques intrinsèques des neurones engrammes définis après un conditionnement de peur contextuel.Ensemble, notre étude suggère un rôle essentiel de la plasticité de l'excitabilité intrinsèque dans les ensembles d'engrammes présumés de l'CCA pendant la phase précoce de la consolidation de la mémoire de peur contextuelle pour la formation et la précision de la mémoire à distance.

Associative memories are gradually stored and stabilized within the neocortical circuits during the course of systems-level memory consolidation. The anterior cingulate cortex (ACC) is assumed to play a critical role in remote but not recent contextual fear memory formation. Besides synaptic plasticity, intrinsic plasticity also contributes to learning and memory, especially in the dynamic aspect of memory like allocation and consolidation. A plastic change in the intrinsic excitability of engram ensembles following a learning experience provides an attractive permissive mechanism for forming a memory trace. However, little is known about learning-induced intrinsic excitability plasticity in the neocortex and its functional relevance for remote contextual fear memory.This thesis investigated the intrinsic excitability change of putative ACC engram ensembles induced by contextual fear conditioning and how the chemogenetic modification of excitability in these neurons during the memory consolidation phase could influence the precision of remote memory.Firstly, we used a c-fos dependent labeling system, TetTag mice and doxycycline, combined with virally encoded tools enabling the identification and visualization of ACC neurons engaged explicitly in the encoding phase of contextual fear conditioning. Next, we used chemogenetic approach, excitatory or inhibitory DREADD (designer receptor exclusively activated by designer drugs) expressed in ACC engram ensembles to assess the functional role of intrinsic excitability plasticity in different memory stages for memory formation and precision. Also, the organization of these engram neurons across layers within the ACC was compared. Finally, using ex vivo whole-cell recordings in ACC, we characterized the intrinsic features of defined engram neurons following contextual fear conditioning.Together, our study suggests an essential role of intrinsic excitability plasticity in the assumed ACC engram ensembles during the early phase of contextual fear memory consolidation for remote memory formation and precision.