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Thèse Vanessa Charrier

Rôle de l’appendice caudal au cours de la locomotion chez l’Urodèle : étude cinématique et électrophysiologique / Role of the caudal appendage during locomotion in the Urodele: kinematic and electrophysiological study

Le 15 décembre 2014

Soutenance  de Vanessa Charrier / 15 dec 2014   lieu : Institut Magendie   14h30
Directeurs de thèse : Michèle Allard /  Jean-Marie Cabelguen


Chez les Tétrapodes, la locomotion associe mouvements rythmiques et coordonnés du corps et des membres.
Les mouvements des membres et leur contrôle nerveux ont été très étudiés. Les études des mouvements du corps sont rares et limitées au tronc alors que chez beaucoup d’espèces l’appendice caudal intervient dans le maintien de l’équilibre dynamique lors des déplacements. L’objectif de mes travaux a été de caractériser les mouvements caudaux et d’identifier les mécanismes nerveux générateurs au cours de la locomotion chez les Urodèles. Cette espèce a été choisie en raison de la grande diversité de ses modes locomoteurs, aquatiques et terrestres. La combinaison d’enregistrements cinématiques et EMG chez l’animal intact libre de se mouvoir a mis en évidence une complexité et une variabilité des mouvements caudaux et des activations musculaires sous-jacentes selon l’environnement et le mode locomoteur. Des enregistrements électrophysiologiques in vitro ont démontré l’existence d’un réseau neuronal générateur des mouvements de l’appendice caudal. Ce réseau est constitué d’une double chaîne d’oscillateurs hémi-segmentaires distribués le long de la moelle épinière. Les connexions excitatrices glutamatergiques sont nécessaires à l’expression d’une rythmicité segmentaire et les connexions inhibitrices glycinergiques contrôlent le couplage entre oscillateurs hémi-segmentaires. Enfin, nous avons montré que le couplage entre réseaux locomoteurs troncal et caudal se fait via des connexions intra-spinales courtes. En conclusion, nos travaux suggèrent une modularité fonctionnelle du réseau locomoteur axial des Vertébrés leur permettant de se mouvoir dans un environnement changeant.

 

Role of the caudal appendage during locomotion in the Urodele : kinematic and electrophysiological study

Tetrapod locomotion involves rhythmic and coordinated movements of the limbs and body. The locomotor movements of the limbs and their neural control have been extensively studied. In contrast, studies addressing the movements of the body during locomotion are rare and limited to the trunk, while in many species the caudal appendage plays a crucial role in maintaining dynamic balance during locomotion. The goal of my doctoral work was to characterize the caudal movements during locomotion in Urodeles and to identify the underlying neural mechanisms. This species was chosen because of the diversity of its aquatic and terrestrial locomotor modes. A combination of kinematic and EMG recordings in freely moving animals have evidenced complex and variable caudal movements and muscle activity patterns, depending on the environment and locomotor mode used. In vitro electrophysiological recordings have demonstrated the existence of a neural network generating the movements of the caudal appendage. This network is a double chain of hemi-segmental oscillators distributed all along the caudal spinal cord. Glutamatergic excitatory connections are essential for segmental rhythmogenesis and glycinergic inhibitory connections control the coupling between hemi-oscillators. Finally, we have shown that the coupling between trunk and caudal locomotor networks involves short intra-spinal connections In conclusion, our work suggests a functional modularity of the axial locomotor network in Vertebrates. This modularity enhances their adaptive capacity to move in changing environment.

Publications

2014 Cabelguen J-M, Charrier V,Mathou A. “Modular functional organization of the axial     locomotor system in salamanders”,  Zoology 2014, 117 : 57-63.

2013 Charrier V, Cabelguen J-M. “Fictive rhythmic motor patterns produced by the tail spinal cord in  salamanders”, Neuroscience 2013, 255 : 191-202.

2013 BicanskiA, RyczkoD, KnueselJ, HarischandraN, CharrierV, EkebergO, IjspeertA, CabelguenJM “Decoding the mechanisms of gait generation in salamanders by combining neurobiology, modeling and robotics”, Biological Cybernetics 2013, 107 (5) : 545-64.

2010 Ryczko D, Charrier V, Ijspeert A, Cabelguen J-M. “Segmental oscillators in axial motor circuit  of the salamander distribution and bursting mechanisms”, J Neurophysiol 2010, 104 : 2677-2692.

 

 

Vanessa Charrier (vanessa.charrier82 @ gmail.com)
Dernière mise à jour le 11.12.2014

Jury

Anick ABOURACHID
MC,  Rapporteur
Muséum National d’Histoire Naturelle,
Paris, France
Michèle ALLARD
PU Bordeaux, EPHE, France
Co-directrice
Jean-Marie CABELGUEN
PU Bordeaux, France
Co-directeur
Jean-René CAZALETS
DR, CNRS, Bordeaux, France
Président
Réjean DUBUC
PU Québec, Montréal, Canada
Rapporteur
Raul RUSSO,
Professeur,
Instituto Clemente Estable,
Montevideo, Uruguay
Examinateur

Directeurs de thèse



Michèle Allard
Professeur de Biophysique et Médecine Nucléaire.
Université de Bordeaux


Jean-Marie Cabelguen 
Professeur

INSERM U862 - Neurocentre Magendie
Motor System Diseases Team
146 rue Leo Saignat
F-33077 Bordeaux Cedex
France