Soutenance de thèse – Pierre Mortessagne

Name: <span>Soutenance de thèse – </span>Pierre Mortessagne
Start: 2024-12-13T14:30:00+01:00
End: 2024-12-13T14:30:00+01:00

vendredi 13 décembre / 14:30

Lieu : Centre Broca

Soutenance en anglais

Pierre Mortessagne
Equipe Abrous
Neurocentre Magendie

Thèse dirigée par Emilie Pacary

Titre

Caractérisation des différentes populations de neurones granulaires dans le gyrus denté de l’hippocampe : de la morphologie à la fonction

Characterization of the different populations of granular neurons in the dentate gyrus of the hippocampus: from morphology to function

Abstract

In the dentate gyrus (DG) of the hippocampus, the generation of dentate granule neurons (DGNs) starts during late embryogenesis, peaks around birth and continues at low levels during adulthood. This continuous neurogenesis makes the DG a unique structure, composed of DGNs from distinct temporal origins, which form subpopulations potentially bearing unique anatomical characteristics and functional roles in hippocampal physiology. Surprisingly, this hypothesis has received limited attention. In this context, our research aimed to elucidate the morphological, electrophysiological, and behavioral characteristics of DGNs subpopulations based on their temporal origin. Building on prior findings from our team that highlighted dendritic differences between these populations, we focused on examining the features of their axons, called mossy fibers (MFs). Using sparse labeling strategies — electroporation to target embryonically-born (E14.5) and neonatally-born (P0) DGNs, and retroviral injections for adolescent-born (P21) and adult-born (P84) DGNs — we uncovered that DGNs generated later in life develop larger MF boutons with more filopodia, and exhibit a shorter axon initial segment. Additionally, using the Osteocalcin-Cre and Ascl1CreERT2 mouse lines to selectively label large cohorts of embryonically-born and adult-born DGNs, respectively, we found that earlier-born neurons project further onto the CA2 compared to later-born neurons. Following these morphological findings, we further investigated the functional characteristics of temporally distinct DGNs at both the electrophysiological and behavioral levels. The electrophysiological studies revealed similar intrinsic properties between neonatally- and adult-born DGNs, and higher basal transmission in neonatally-born DGNs, potentially reflecting a larger number of active sites. Finally, we examined the role of embryonic-born DGNs in social behavior, and showed that acute inhibition of these neurons delayed the expression of social preference. However, these functional data remain preliminary and need further investigation. Altogether, this PhD work highlights the significant impact of the birthdate of DGNs on their anatomical and potentially functional characteristics, and emphasizes the importance of considering their precise temporal origin in any structural or functional analysis of the DG.

Keywords: Neurogenesis, Dentate Gyrus, Dentate Granule Neurons, Temporal Origin, Axon

Résumé

Dans le gyrus denté (GD) de la formation hippocampique, la génération des neurones granulaires (NGs) commence vers la fin de l’embryogenèse, atteint un pic autour de la naissance, puis se poursuit à un faible niveau à l’âge adulte. Cette neurogénèse continue fait du GD une structure cérébrale unique, composée de NGs d’origines temporelles distinctes qui forment des sous-populations potentiellement dotées de caractéristiques anatomiques et fonctionnelles spécifiques dans l’hippocampe. Étonnamment, cette hypothèse a reçu peu d’attention. Dans ce contexte, ce travail de thèse a visé à élucider les caractéristiques morphologiques, électrophysiologiques et comportementales des sous-populations de NGs en fonction de leur origine temporelle. S’appuyant sur des découvertes antérieures de notre équipe qui avaient mis en évidence des différences dendritiques entre ces populations, nous avons centré nos investigations sur leurs axones, appelés fibres moussues. En utilisant des stratégies de marquage épars — l’électroporation pour cibler les NGs nés durant la période embryonnaire (E14.5) et néonatale (P0), ainsi que des injections rétrovirales pour les NGs nés à l’adolescence (P21) et à l’âge adulte (P84) — nous avons mis en évidence que les NGs générés à des périodes plus tardives développent des boutons plus larges avec davantage de filopodes et présentent un segment initial axonal plus court. De plus, en utilisant les lignées de souris Osteocalcin-Cre et Ascl1CreERT2 pour marquer de larges cohortes de NGs générés durant la période embryonnaire et à l’âge adulte, respectivement, nous avons observé que les neurones nés précocement projettent davantage vers le CA2 comparativement aux neurones générés plus tardivement au cours de la vie. Suite à ces découvertes, nous avons étudié les caractéristiques fonctionnelles des NGs d’origines temporelles différentes, au niveau électrophysiologique et comportemental. Les études électrophysiologiques ont révélé que les NGs nés en période néonatale partagent des propriétés intrinsèques similaires à celles des NGs nés en période adulte, mais possèdent une transmission basale plus élevée, reflétant potentiellement un nombre plus important de sites actifs. Enfin, nous avons examiné le rôle des NGs nés en période embryonnaire dans le comportement de type social et montré qu’une inhibition aiguë de ces neurones retardait l’expression de la préférence sociale. Cependant, ces données fonctionnelles restent préliminaires et nécessitent des investigations supplémentaires. En conclusion, ce travail de thèse met en évidence l’impact significatif de l’origine temporelle des NGs sur leurs caractéristiques anatomiques et potentiellement fonctionnelles, soulignant l’importance de prendre en compte l’origine temporelle des NGs dans toute étude s’intéressant à l’aspect structurel ou fonctionnel du DG.

Mots clés : Neurogénèse, Gyrus Denté, Neurones Granulaires, Origine Temporelle, Axone

Sélection de publications

Mortessagne P, Cartier E, Balia M, Fèvre M, Corailler F, Herry C, Abrous DN, Battefeld A, Pacary E. Genetic labeling of embryonically-born dentate granule neurons in young mice using the PenkCre mouse line. Sci Rep. 2024 Feb 29;14(1):5022. doi: 10.1038/s41598-024-55299-9.

Lods M, Mortessagne P, Pacary E, Terral G, Farrugia F, Mazier W, Masachs N, Charrier V, Cota D, Ferreira G, Abrous DN, Tronel S. Chemogenetic stimulation of adult neurogenesis, and not neonatal neurogenesis, is sufficient to improve long-term memory accuracy. Prog Neurobiol. 2022 Dec;219:102364. doi: 10.1016/j.pneurobio.2022.102364.

Kerloch T, Farrugia F, Bouit L, Maître M, Terral G, Koehl M, Mortessagne P, Heng JI, Blanchard M, Doat H, Leste-Lasserre T, Goron A, Gonzales D, Perrais D, Guillemot F, Abrous DN, Pacary E. The atypical Rho GTPase Rnd2 is critical for dentate granule neuron development and anxiety-like behavior during adult but not neonatal neurogenesis. Mol Psychiatry. 2021 Dec;26(12):7280-7295. doi: 10.1038/s41380-021-01301-z.

Lods M, Pacary E, Mazier W, Farrugia F, Mortessagne P, Masachs N, Charrier V, Massa F, Cota D, Ferreira G, Abrous DN, Tronel S. Adult-born neurons immature during learning are necessary for remote memory reconsolidation in rats. Nat Commun. 2021 Mar 19;12(1):1778. doi: 10.1038/s41467-021-22069-4.