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"INTRINSIC PLASTICITY IN SENSORY AND MOTOR NETWORKS"Journée scientifique en l’honneur de Frédéric NAGY à l'ISPED

Abstract :


9h00: Manuel Tunon de Lara (Président de l’Université Bordeaux Segalen)
Welcome allocution

9h15: Marc Landry (CNRS UMR 5297, IINS, Univ. Bordeaux Segalen)
Introduction

Motor aspects (1)
9h20: Ronald M. Harris-Warrick (Cornell University, Ithaca, NY, USA)
Complexity of neuromodulation in a small neural network

9h50: John Simmers (CNRS UMR 5287, INCIA, Univ. Bordeaux Segalen, France)Cellular and network basis of operant-learning and compulsive feeding behavior in Aplysia

10h20: Jorn Hounsgaard (Panum Institutet, Univ. of Copenhagen, Copenhagen, Denmark) Intensity and distribution of signalling in a large scale functional neural network

10h50: COFFEE BREAK

Motor aspects (2)
11h15: Gwendal Le Masson (INSERM U862, Neurocentre Magendie, Univ. Bordeaux Segalen, France) Imbalance of the energetic metabolism of spinal motoneurons as a factor of selective neurodegeneration in ALS

11h45: Jean Champagnat (CNRS UPR 3294, FRC 3115, Gif-sur-Yvette, France) Dual nature of the central rhythm generator for breathing

12h15: LUNCH

Motor aspects (3)
14h00: Pierre-Paul Vidal (CNRS UMR 8194, CESeM, Univ. Paris Descartes, Paris, France) In vivo-in vitro correlation in mammalian motor control: a bridge too far (1996)? May be not (2012)

Sensory aspects (1)
14h30: Thierry Bal (CNRS UPR 3293, UNIC, Gif-sur-Yvette, France)
“Cellular attentiveness” in the thalamus: How synaptic bombardment from the cortex tunes the transfer function of thalamic circuits.

15h00: Valérie Morisset (Convergence Pharmaceuticals Ltd, Cambridge, UK) CNV2197944 a novel potent and selective Cav2.2 state-dependent blocker for evaluation in chronic pain


Sensory aspects (2)
15h30: Marc Landry (CNRS UMR 5297, IINS, Univ. Bordeaux Segalen)
Plasticity of spinal networks in chronic pain conditions

16h00: Frédéric Nagy (CNRS UMR 5297, IINS, Univ. Bordeaux Segalen)
Conclusions

16h30: Cocktail

 
                             
INTRINSIC PLASTICITY IN SENSORY AND MOTOR NETWORKS

Introduction
Behavioral adaptation to environmental fluctuations is the essential requisite for the survival of individuals, and strictly depends on the operational plasticity of the central nervous system. It is now evident that this functional flexibility of the CNS neural networks relies not only on synaptic plasticity but also on the intrinsic electrical properties of neurons, i.e. a complex repertoire of membrane conductance, which specifies their integrative and firing properties. The concept of “intrinsic plasticity” as opposed to synaptic plasticity of neural networks, has recently emerged to characterize the fluctuations and regulation of these individual neuronal properties. The aim of our meeting, is to illustrate the functional significance of the intrinsic plasticity, and its interplay with synaptic plasticity (or more globally the state of connectivity), in the operation of neural networks. We will consider motor networks, where the crucial role of intrinsic neuronal properties has long been recognized for the generation of motor patterns, and sensory networks where neuronal properties determine the capabilities to integrate and transmit information.
We will also consider the implication of intrinsic plasticity in the CNS development, and in learning, and finally, the incidence of the deregulation of intrinsic neuronal properties in pathophysiological conditions.The intrinsic plasticity of neural networks is inherently dependent on the control of intrinsic neuronal properties by neuromodulators.

RM. Harris-Warrick will illustrate the diversity and complexity of this control by considering the range of effects of monoamine modulation in the archetypal model of rhythmic motor network, the pyloric central pattern generator (CPG) in the crustacean stomatogastric ganglion.

J. Simmers will describe mechanisms underlying the acquisition of compulsive feeding movements after appetitive operant conditioning in the mollusk Aplysia. He will show that expression of this compulsive behavior depends on modifications in both the excitability and electrical coupling of CPG neurons in the buccal ganglia.

J. Hounsgaard will report on how a large scale, multifunctional network of neurons in the turtle spinal cord is engaged during rhythmic scratching. He will show that this is concomitant with a concurrent recruitment of synaptic inhibition and excitation leading to high conductance states and disappearance of active properties in motoneurons and interneurons.

G. Le Masson will present mechanisms leading to the impairment of motoneuronal functions in diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) or spinal cord injuries. He will focus on activity-dependent disruption of the energetic balance leading to changes in excitability and death of motoneurons.

J. Champagnat will consider the development of the two oscillators comprising the central rhythm generator for breathing in mammals, and already responsible for the generation of foetal breathing. In the context of abnormal breathing syndromes, he will describe the effects of impairing the expression of genes encoding transcription factors that are essential to specify neural progenitors and lineages forming the two oscillators.

PP. Vidal will talk about the interplay of intrinsic membrane properties of neurons, and the emergent properties of their respective networks, in different nuclei responsible for the control of gaze and posture in mammals. He will consider mechanisms of plasticity in response to alterations in vestibular sensory inputs, and will try to bridge the data collected in vitro and in vivo.

T. Bal will describe novel mechanisms by which the cortico-thalamic feedback controls on the one hand the neuronal transfer function of individual thalamo-cortical (TC) neurons relaying sensory information to the brain, and on the other hand brings novel global filtering features in the thalamic circuit. These mechanisms include interplay between an intrinsic conductance and the level of correlation of activity across TC neurons controlled by the cortical feedback. They may be critical cellular mechanisms underlying focal attention.

V. Morisset will bring the perspective of a pharmaceutical company, and report on the design, the properties, and clinical testing of a potent and selective N-type (Cav2.2) calcium channel blocker. Cav2.2 is essential for synaptic transmission between nociceptive input fibers and relay neurons in the dorsal horn (DH) of the spinal cord, and the selective blocker is evaluated for the treatment of chronic pain.

Finally, M. Landry will consider the GABAb-mediated inhibitory modulation of neuronal excitability in the DH network. He will present two novel cellular mechanisms that, in condition of chronic neuropathic pain, induce the dysfunction of GABAb receptors and the hyperexcitability of DH neurons. One of these consists in the dedimerization of the receptor by a chaperone protein overexpressed under experimental neuropathy. This in turn decreases inhibitory modulation of specific calcium channels and enhances intrinsic amplification properties of dorsal horn relay neurons.

Frédéric Nagy

 
       
Marc Landry présente la carrière de Frédéric Nagy.

Frédéric Nagy a débuté sa carrière en 1972 comme Maître de Conférences au laboratoire de Zoologie de l'Université de Dijon sous la direction du Professeur Noirot. Ses travaux étaient alors consacrés à une étude anatomo-fonctionnelle du système nerveux et musculaire de l'intestin postérieur chez un insecte xylophage. Il a ensuite intégré le CNRS en 1976 à l'Institut de Neurophysiologie et Psychophysiologie (I.N.P.) de Marseille dirigé par le Pr. Jacques Paillard dans l'équipe du Pr. Maurice Moulin. Il s’est alors orienté vers l’étude de la programmation motrice centrale et de l'organisation des réseaux centraux du système nerveux stomatogastrique des crustacés.

Frédéric Nagy a en particulier largement contribué à démontrer le rôle certaines propriétés de bistabilité ou d'oscillabilité de neurones centraux dans le contrôle de patterns moteurs élaborés. Il a en outre mis en évidence des mécanismes de contrôle de ces propriétés par des neurones modulateurs identifiés et a caractérisé l'influence de cette neuromodulation sur l'activité du réseau considéré, prouvant ainsi la flexibilité endogène des réseaux neuronaux du système stomatogastrique.

En 1978, Frédéric Nagy a participé à la création du laboratoire de Neurophysiologie d’Arcachon par le Pr. Moulins. Il y a poursuivi ses travaux sur le système moteur des Invertébrés jusqu’en 1993. Il a également mis à profit cette période pour effectuer un stage sabbatique à l'Université de Stanford, dans le laboratoire du Pr. J. J. Wine, en collaboration avec le Dr C.A. Bishop. Dans le même temps, il eut la possibilité de travailler également à l'université de Californie à Berkeley, dans l'équipe de J.P. Miller dont un des axes de recherche concernait la programmation motrice dans le système nerveux stomatogastrique.

Après un nouveau stage, en 1993, au Département de Physiologie Médicale de l’Université de Copenhague (Danemark) chez le Pr. J. Hounsgaard, Frédéric Nagy a mis en place un modèle de tranche de moelle épinière chez le rat. Afin de développer l’étude de ce modèle, il a rejoint en 1994 l’unité INSERM 378 (Directeur, Dominique Poulain). Il a alors pu aborder l’étude des mécanismes cellulaires mis en jeu dans le traitement des messages sensoriels nociceptifs au niveau de la moelle épinière, et dans les phénomènes de sensibilisation qui lui sont associés.

C’est sur cette nouvelle thématique qu’il a créé à Bordeaux en janvier 1999, avec Gwendal Le Masson et Jean-Marie Cabelguen, une équipe propre de l’INSERM (EPI 9914, Physiopathologie des Réseaux Neuronaux Médullaires). Cette équipe a été renouvelée en 2003, puis a intégré en 2007 le Neurocentre Magendie dirigé par le Dr. P.V. Piazza.


Frédéric Nagy a par ailleurs joué un rôle de premier plan dans le fonctionnement de l’Université Bordeaux Segalen dont il a été le vice-président, chargé de la Recherche, entre 2003 et 2008. Il a participé dans ce cadre à la mise en place du PRES-Université de Bordeaux et a coordonné de nombreuses actions de valorisation de la recherche, particulièrement en Neurosciences.