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Thèse Anaïs Giacinti

Implication fonctionnelle des vaisseaux sanguins cérébraux dans le processus de consolidation mnésique / Functional implication of cerebral vascular networks in memory consolidation

Le 1 décembre 2014

Soutenance d'Anaïs Giacinti le lundi 1er décembre à 14h, salle des thèses de Bordeaux 2 (campus de Carreire).

Laboratoire: Institut des Maladies Neurodégénératives


S’il est bien établi que le flux sanguin cérébral est distribué en fonction de la demande métabolique des neurones,
aucune étude n’a exploré la contribution du réseau vasculaire au processus de consolidation mnésique qui requiert un dialogue hippocampo-cortical permettant le remodelage progressif des réseaux neuronaux corticaux sous-tendant la trace mnésique ancienne stabilisée.
Utilisant un test comportemental induisant une mémoire olfactive associative chez le rat couplé à des techniques d’imagerie cellulaire ex vivo, nous montrons pour la première fois, chez le rat adulte sain, une dissociation fonctionnelle entre réactivité et architecture du réseau vasculaire cérébral. Nous mettons en évidence des modifications de signalisation calcique des artères cérébrales qui suggèrent que leur dynamique s’adapte pour permettre l’expression du souvenir. De plus, suivant une cinétique différente, le réseau vasculaire se densifie par angiogenèse dès le lendemain de l’apprentissage, y compris dans les régions du cortex ne prenant en charge le souvenir que plusieurs semaines plus tard. En stimulant spécifiquement cette angiogenèse par injection d’agents pharmacologiques dans le cortex, nous améliorons les performances des rats lors du rappel de mémoire ancienne.
Pris dans leur ensemble, nos résultats soulignent l’importance de la plasticité vasculaire dans la modulation de la plasticité neuronale et des fonctions cognitives. Ils suggèrent en outre que les changements structuraux précoces du réseau vasculaire pourraient constituer un mécanisme permissif à l’origine de la régulation des épines dendritiques corticales impliquées dans la formation et le stockage à long terme des souvenirs.

Mots clés : consolidation mnésique, réseau vasculaire cérébral, signalisation calcique, angiogenèse.

Functional implication of cerebral vascular networks in memory consolidation

While there is consensus that cerebral blood flow is distributed according to the metabolic demand of neurons, the contribution of vascular networks to memory consolidation, the process by which memories acquire stability over time, remains unknown. This process requires a transitory hippocampal-cortical interaction allowing the progressive remodeling of cortical neuronal networks supporting the remote memory trace.
By using a behavioral task requiring an associative olfactory memory coupled to cellular imaging techniques, we first reveal, in adult healthy rats, a functional dissociation between the reactivity and the architecture of cerebral vascular networks. We identify calcium signaling changes that occur in specific cerebral arteries, pointing to their ability to adapt their dynamics upon retrieval to enable the successful expression of either recent or remote memories. Moreover, we show that vascular networks undergo a time-dependent densification via an angiogenesis mechanism as early as one day after learning, including in cortical regions which will only support memory storage and retrieval weeks later. By specifically stimulating this early cortical angiogenesis, we were able to improve the performance of rats tested for remote memory.
Taken together, our results highlight the importance of vascular plasticity in modulating neuronal plasticity and cognitive functions. They also suggest that the early structural changes within vascular networks could constitute a permissive mechanism which regulates the development of cortical dendritic spines thought to support the progressive formation and storage of enduring memories.

Keywords : memory consolidation, cerebral vascular network, calcium signaling, angiogenesis.

Anaïus Giacinti (anais.giacinti @ u-bordeaux.fr)
Dernière mise à jour le 17.11.2014

Jury

Mme BRUNET Isabelle
CR1, INSERM Paris
Rapporteur
M. POUCET Bruno
DR, CNRS Marseille
Rapporteur
M. BIKFALVI Andreas
Pr, INSERM Bordeaux
Examinateur
M. ROULLET Pascal Pr,
CNRS Toulouse
Examinateur
Mme MACREZ Nathalie
DR, CNRS Bordeaux
Directrice de thèse

Co-Directeurs de thèse



Nathalie MACREZ
Directeur de recherche - PhD
CNRS
Team: Dynamics of neuronal and vascular network in memory process 

Publications 





Bruno Bontempi
PhD CNRS
Team leader - Dynamics of neuronal and vascular network in memory process .

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