Lieu : Centre Broca
Langue de la soutenance : anglais
Titre
Study of the link between synaptic plasticity and behavioural adaptation
Etude du lien entre plasticité synaptique et adaptation comportementale
Résumé
La mémoire peut être définie comme la capacité de stocker des informations qui pourront être récupéré au besoin et facilite l’adaptation comportementale. Au niveau biologique, la mémorisation est un mécanisme complexe qui est soutenue par l’interaction cordonnée de plusieurs régions du cerveau et qui fait l’objet d’un déclin progressif avec le vieillissement. Comprendre les mécanismes qui soutiennent sa formation et son stockage est donc un prérequis pour développer des traitements adaptés aux troubles de la mémoire.
L’hippocampe est considéré comme le site principal pour la consolidation des mémoires récentes et le cortex préfrontal a émergé comme un site important pour la consolidation des mémoires éloigné, faisant de la communication entre ces deux aires un axe de recherche important. Le sommeil, caractérisé par l’absence d’information externe additionnelle, favorise la consolidation des mémoires et la réactivation cordonnée des assemblés neuronales dans l’hippocampe et dans le néocortex grâce à des oscillations hippocampiques à haute fréquence appelé Sharp Wave-Ripples (SPW-Rs) qui sont considéré comme étant des événements caractéristiques des périodes de consolidation mnésique. Au niveau moléculaire, la potentialisation à longue-terme (LTP) est le mécanisme de plasticité synaptique le plus étudié pour la formation des mémoires longue-terme.
J’ai étudié l’interaction entre l’hippocampe dorsal (dHPC) et deux aires néocorticales dans le contexte d’alternation spatiale avec délai. Mon objectif a été de répondre aux questions suivantes :
1) Le cortex préfrontal médiane (mPFC) et le cortex pariétal postérieur (PPC) participent-ils à l’engramme qui soutiens l’acquisition de cette règle ? Leur contribution respective est-elle quantitativement ou qualitativement différente ?
2) L’activité de réseau (oscillations et réactivation neuronale cordonnées) de ces deux aires est modulées par le SPW-Rs de l’hippocampe ; cette modulation est-elle modifiée par la consolidation de la règle ?
3) La consolidation de la règle est-elle affectée par l’inhibition de la LTP au seine de ces aires néocorticales ?
Mots clés : Mémoire, hippocampe, cortex associatifs, comportement, électrophysiologie
Abstract
Memory can be defined as the ability to store information within the brain in a way that allows retrieval of such information and promotes behavioural adaptation. At the biological level, memorization is a complex mechanism which demands coordinated brain-wide interactions and is subject to progressive decline upon natural aging. It is a shared idea that understanding the mechanisms regulating formation and storage of memories could help in developing targeted approaches for mnemonic deficiency.
The hippocampus is considered to be main site of recent memory consolidation and the prefrontal cortex has progressively emerged as an important site for remote consolidation, making the communication between these two areas a main centre of interest. During sleep, the lack of additional experience favours memory consolidation and the coordinated reactivation of neuronal assemblies of both the hippocampus and neocortical areas during fast-oscillatory hippocampal events called Sharp Wave-Ripples (SPW-Rs) is now taken has the principal hallmark of memory consolidation. At the molecular level, long-term potentiation (LTP) is the most studied mechanisms for the formation of long-lasting memories.
I studied the interplay between the dorsal hippocampus (dHPC) and two neocortical areas in the context of consolidation of the rule for successful completion of a Delayed Spatial Alternation (DSA) task. We aimed to answer the following questions:
1) Does the medial Prefrontal cortex (mPFC) and the Posterior Parietal cortex (PPC) participate in the engram sustaining acquisition of this rule? Is their participation equal or are they quantitatively or qualitatively differentially solicited?
2) Both areas display signs of hippocampal modulation, in the form of coherent oscillations and coordinated neuronal firing patterns during hippocampal SPW-Rs; how is this modulation modified by consolidation of this rule?
3) Does preventing LTP within the neocortex affect consolidation of this rule?
Keywords: Memory, hippocampus, associative cortices, behaviour, electrophysiology
Publication
CA3 hippocampal synaptic plasticity supports ripple physiology during memory consolidation
Manuscript in preparation
Jury
Mme Aude PANATIER (DR CNRS) Université de Bordeaux, Bordeaux Présidente
M. Christoph SCHMIDT-HIEBER (PR) Université d’Iéna, Iéna Rapporteur
M. Thierry GALLOPIN (MC) ESPCI-ParisTech, Paris Rapporteur
Mme Audrey HAY (CR CNRS) Université de Lyon 1, Lyon Examinateur
M. cyril DEJEAN (CR INSERM) Université de Bordeaux, Bordeaux Membre invité