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Thèse Aude Rauscent

« Remaniements fonctionnels des réseaux locomoteurs spinaux au cours du développement de l’amphibien Xenopus laevis en métamorphose »

Le 17 décembre 2008

Résumé

La plasticité du système nerveux central face aux contraintes environnementales ou morphologiques est un processus fondamental mis en place afin de permettre à l’animal de maintenir des comportements adaptés. Parce que le comportement locomoteur est essentiel à la survie de l'animal, les mécanismes neuronaux permettant sa genèse doivent s’adapter aux modifications morphologiques de l’organisme pendant son développement. Pour aborder cette question, nous avons développé un nouveau modèle expérimental pour lequel les modifications morphologiques au cours du développement sont extrêmes et impliquent des reconfigurations à long terme du système nerveux. L'amphibien Xenopus laevis lors de sa métamorphose est, en effet, un modèle pertinent pour étudier (par des approches comportementales, neuroanatomiques, électro-physiologiques et pharmacologiques), les mécanismes impliqués dans la réorganisation des réseaux neuronaux locomoteurs de la moelle épinière face à des modifications extrêmes du schéma corporel. En effet, pendant sa métamorphose, l'animal passe d'un mode de locomotion ondulatoire mettant en jeu sa musculature axiale, à un mode de locomotion appendiculaire grâce aux membres néo-formés. Il existe de plus des stades intermédiaires où les deux modes de locomotion coexistent et expriment des relations fonctionnelles variables.
Nos expériences d’électrophysiologie extracellulaire nous ont permis de dégager la dynamique temporelle de l’émergence du réseau de neurones commandant la locomotion appendiculaire adulte et de ses relations fonctionnelles avec le réseau locomoteur commandant la nage larvaire lorsque ces deux réseaux coexistent. D’après les résultats présentés, il apparaît un changement de l’équilibre fonctionnel et des interactions entre les commandes locomotrices ondulatoire et appendiculaire, faisant des stades intermédiaires de la métamorphose les témoins privilégiés du passage de relais progressif entre les deux systèmes locomoteurs.
Nos travaux ont également démontré que l’activité de chaque réseau ainsi que leurs relations fonctionnelles sont sujettes à modulation glutamatergique et aminergique destinées à adapter la locomotion aux besoins de l'animal. Nous montrons que certains modulateurs (tels que le glutamate, la sérotonine et la noradrénaline) exercent des effets opposés sur les réseaux locomoteurs larvaires et adultes, alors qu'à l'inverse, la dopamine conserve les mêmes propriétés modulatrices sur ces réseaux malgré les profonds bouleversements subis pendant le développement.
Outre leur rôle modulateur, nos résultats suggèrent aussi un rôle des afférences aminergiques dans la maturation des réseaux locomoteurs et ouvrent de nombreuses interrogations quant aux mécanismes impliqués dans la plasticité des afférences neuromodulatrices elles-mêmes au cours de la métamorphose. L’apparition et la disparition de neurones sérotoninergiques intraspinaux concomitantes avec la croissance des membres postérieurs, et précédant la régression de l'appendice caudal laissent envisager un rôle de la sérotonine dans la maturation du réseau locomoteur appendiculaire ou dans la chronologie de la régression du réseau axial.


Cnrs 5227

Mention Science Biologiques et Médicales

Mots clés
Xénope, locomotion, moelle épinière, CPG spinaux, développement, métamorphose, neuromodulation

Discipline Neuroscience

Adresse du laboratoire
Laboratoire Mouvement Adaptation Cognition, CNRS UMR 5227 146 rue Leo Saignat, Zone Nord, Université Bordeaux2 33076 Bordeaux FRANCE

Focus

Aude Rauscent
MAC Equipe John Simmers Directeur de thèse Denis Combes



Aude Rauscent a préparé sa thèse sous la direction de Denis Combes, dans l’équipe « Neurophysiologie adaptative des systèmes moteurs », dirigée par John Simmers, dans le laboratoire Mouvement Adaptation Cognition dirigée par Jean-René Cazalets.

Jury

Rapporteurs
Pr Keith Sillar, University of St Andrews, UK
Pr Abdel El Manira, Stockholm Karolinska Institute, Sweden
Examinateurs
Pr Jean-Marie Cabelguen, Université Bordeaux I, France
Pr Didier Orsal, Université Paris VI, France
DR
Pr Denis Combes, Université Bordeaux I, France

Publications récentes

Rauscent A, Einum J, Le Ray D, Simmers J & Combes D. Developmental and neuromodulatory regulation of spinal circuit interactions during amphibian metamorphosis.(2008)(Journal of Neuroscience, accepted)

 

Rauscent A, Le Ray D, Cabirol-Pol MJ, Sillar K, Simmers J & Combes D. (2007) Development and neuromodulation of spinal locomotor network in metamorphosing frog. Journal of physiology (Paris) 100(5-6): 317-27


Belin D & Rauscent A. (2006) DeltaFosB: a molecular gate control to motivational processes within the nucleus accumbens. Journal of Neuroscience 26: 11809-10
contact : aude.rauscent(a)u-bordeaux1.fr