Réponse à la lumière de l'horloge rétinienne : photorécepteurs et mécanismes moléculaires mis en jeu

Light entrainment of the retinal clocks : photoreceptors and molecular mechanisms involved

• Auteur / Autrice : Hugo Calligaro
• Direction : Ouria Dkhissi-Benyahya
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 06/04/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cellule Souche et Cerveau (Bron)
• Jury : Président / Présidente : Caroline Tilikete
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ouria Dkhissi-Benyahya, Cécile Delettre-Cribaillet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : André Klarsfeld, David Hicks

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lumière

Rythmes circadiens

Photorécepteurs (molécules)

Rétine

Mots clés libres

Rétine

Horloge circadienne

Photoréception

Lumière

Bâtonnet

Retina

Circadian clock

Photoreception

Light

Rod

Résumé

La rétine contient une horloge endogène régulant différentes fonctions rythmiques et participe à la synchronisation de l'horloge centrale du SCN au temps géophysique. Cette synchronisation met en jeu les bâtonnets, les cônes et les cellules à melanopsine. Contrairement au SCN, le rôle des photorécepteurs dans la réponse à la lumière de l'horloge rétinienne est controversé. Nos travaux et ceux d'autres équipes soutiennent un rôle de la melanopsine alors que 2 études récentes suggèrent que seule la neuropsine est impliquée. Mon projet vise à disséquer le rôle des différents photorécepteurs par des approches in vitro/ex vivo chez des souris sauvages, Per2Luc et/ou déficientes en photorécepteurs. Des lumières monochromatiques ciblant différents photorécepteurs ont été appliquées à des explants rétiniens en culture de souris Per2Luc ou déficientes en melanopsine, cônes MW ou bâtonnets. Nos résultats montrent un rôle des bâtonnets dans le décalage de phase de l'horloge rétinienne par la lumière dans le spectre visible et une contribution additionnelle des cônes SW et/ou de la neuropsine dans l'UV. L'horloge rétinienne étant composée de plusieurs horloges et afin de déterminer leur réponse à la lumière, l'induction photique des gènes Per1-Per2 et C-Fos a été analysée dans les couches rétiniennes isolées chez des souris sauvages et déficientes en photorécepteurs. Chez les souris sans melanopsine ou cônes MW, l'induction de Per1-Per2 est abolie dans toutes les couches, suggérant un rôle de ces photorécepteurs. En résumé, nos résultats indiquent un rôle différentiel des photorécepteurs en fonction de la réponse mesurée (décalage de phase de PER2::Luc et induction des gènes de l'horloge par la lumière)

The mammalian retina contains an endogenous pacemaker regulating retinal physiology and participate to the sybchronization of the temporal phase of the central clock of the SCN to environmental time. This entrainment process involves rods, cones and melanopsin-containing retinal ganglion cells. In contrast with the SCN, the role of these photoreceptors in the light response of the retinal clock is still controversial. While recent studies suggest that none of them is involved in light response of the retinal clock, others support a role for melanopsin. My project aims to dissect the role of these different photoreceptors in wild-type, Per2Luc and/or photoreceptor-deficient mice using in vitro/ex vivo approaches. Monochromatic lights targeting different photoreceptors were applied to retinal explants of Per2Luc or melanopsin-, MW cones- or rods-deficient mice. Our results demonstrate that rods are required for the light-induced phase shift of the retinal clock in the visible spectrum and suggest an additional contribution of SW cones and/or neuropsin in the UV. As the retinal clock is composed of several clocks and in order to determine their response to light, the photic induction of Per1-Per2 and C-Fos genes was analyzed in isolated retinal layers from wild-type and photoreceptor-deficient mice. In mice without melanopsin or MW cones, Per1-Per2 induction by light is abolished in all layers, suggesting a role for these photoreceptors. In summary, our results propose a differential contribution of the retinal photoreceptors as a function of the response recorded (phase shift of PER2::Luc or induction of clock genes by light)