Étude électrophysiologique de la régionalisation fonctionnelle du vestibulo-cervelet chez le rat

Electrophysiological study of vestibulo-cerebellar functional regionalization in rats

• Auteur / Autrice : Idriss Tsayem ngueguim
• Direction : Guillaume Dugué
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 29/09/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie de l'École normale supérieure (Paris ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Mathieu Beraneck
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Dugué, Valérie Ego-stengel, Arthur Leblois, Francesca Sargolini, Gabrielle Girardeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Ego-stengel, Arthur Leblois

Mots clés

Mots clés libres

Vestibulaire

Cervelet

Microcircuit

Traitement

Zebrine

Bandes

Vestibular

Cerebellum

Microcircuit

Processing

Zebrin

Bands

Résumé

Les régions du vestibulo-cervelet (VC) sont ciblées par des fibres issues des organes vestibulaires périphériques et/ou du noyau vestibulaire. Au niveau du vermis, le VC corresponds aux lobules postérieurs connus sur le nom de nodulus et uvula (NU), subdivisées en plusieurs bandes parasagittales. Le VC est impliquée dans plusieurs voies fonctionnelles, allant du contrôle oculomoteur et de la posture a l’orientation spatiale; pourtant ces modules n’ont pas encore été associés a des fonctions spécifiques, en dehors du traitement du flux optique chez les pigeons. Pour étudier la régionalisation fonctionnelle du NU, nous avons chroniquement enregistré les cellules de purkinje (CP) du NU a des localisations antéro-postérieurs et dorso-ventrales variées en mesurant les rotations et les accélérations de la tête en 3D grâce a des capteurs sensoriels. Ceci pendant les mouvements auto-générés et les mouvements subis. La sensibilité des cellules aux paramètres du mouvement a été évalué en utilisant une méthode qui ne fait aucune supposition sur la nature de la liaison entre le taux de décharge et les paramètres du mouvement. Dans nos résultats préliminaires, les cellules sensibles aux mouvements se trouvent principalement dans les régions latérales. Les cellules sensibles aux stimuli proprioceptifs et a la translation ont été identifiés dans l’uvula, de même que des cellules sensibles a la fois aux rotations et a l’inclinaison de la tête distribuées uniformément dans le NU. En plus, plusieurs cellules présentent une modulation pendant les mouvements subis supérieure a celle observée pendant les mouvements auto-générés; une caractéristique commune a plusieurs structures vestibulaires. Ces résultats sont en accord avec l’existence d’une diversité de sensibilités des CP dans le NU, qui pourraient êtres impliquées dans des transformations nécessaires pour des voies fonctionnelles distinctes. Toutefois, la distribution homogène de ces cellules dans les bandes médio-latérales suggère un encodage fonctionnel a l’échelle populationnelle. La formation des champs récepteurs des CP apparaît complexe et leurs fonctions dans les voies vestibulaires fonctionnelles reste a établir.

The vestibulo-cerebellum (VC) encompasses cerebellar regions targeted by fibers originating from vestibular end organs and/or brainstem vestibular nuclei. At the level of the vermis, the VC corresponds to the most posterior lobules designated as nodulus and uvula (NU) which are themselves subdivided in a series of parasagittal modules. Despite the involvement of the VC in multiple pathways, from the control of gaze and posture to spatial orientation, these modules have not yet been linked with specific functions, with the exception of the processing of specific patterns of optic flow in pigeons. To unravel the functional regionalization of the NU, we chronically recorded NU purkinke cells (PC) at various antero-posterior and medio-lateral locations in rats while tracking the 3D rotations and accelerations of their head using inertial measurements units, both during active (self-generated) or passively-applied movements. The sensitivity of the recorded PC to head kinematics was assessed using a model-free approach linking their instantaneous firing rate with head angular velocity and/or tilt. In our preliminary analysis, PC sensitive to movement where preferentially found in lateral regions. PC sensitive to neck proprioceptive stimuli and translation where identified in the uvula, as well as those sensitive to both rotations and head tilts equally distributed within the NU. Additionally, most of the PC in the NU exhibited larger modulations during passive vs active movement, a pervasive feature of a number of other vestibular structures. Taken together, these results consistent with the existence of a diversity of PC sensitivities within the NU, which could be involve in computations within distinct functional pathways. However their homogeneous distribution within medio-lateral bands is consistent with functional encoding at the populationnal level. Purkinje cell’s receptive fields formation appear complex and their associated functions within specific vestibular pathways remain to be precisely established.