Modulation de la décharge des cellules de Purkinje du cervelet par des entrées sous-seuils des cellules des grains

Modulation of cerebellar Purkinje cell discharge by subthreshold granule cell inputs

• Auteur / Autrice : Anais Grangeray-Vilmint
• Direction : Philippe Isope
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 02/06/2016
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences cellulaires et intégratives (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Rémy Schlichter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ann Lohof, Richard Apps

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dissertations universitaires

Transmission synaptique

Cellules de Purkinje

Électrophysiologie

Conduction nerveuse

Transmission nerveuse

Métabolisme -- Régulation

Cervelet

Mots clés libres

Cellule de Purkinje

Cellule des grains

Cervelet

Électrophysiologie in vitro

Potentiel d’action

Codage neuronal

Balance excitation-inhibition

Plasticités synaptiques à court terme

Neurosciences

Purkinje cell

Granule cell

Cerebellum

In vitro electrophysiology

Spike

Feedforward inhibition

Short-term synaptic plasticity

Neural coding

Excitation-inhibition balance

Neuroscience

Résumé

La décharge des cellules de Purkinje (CP), neurone de sortie du cortex cérébelleux, joue un rôle majeur dans le contrôle moteur. Les CP reçoivent des entrées excitatrices provenant des cellules des grains (CG), lesquelles génèrent également une inhibition antérograde sur les CP via l’activation d’interneurones de la couche moléculaire (IN). Lors de ma thèse, j’ai étudié l’influence simultanée de la balance excitation-inhibition (E/I) et des plasticités à court terme aux synapses CG-IN-CP sur la décharge des CP, par des techniques d’électrophysiologie, d’optogénétique et de simulation. Ces travaux démontrent l’existence d’une hétérogénéité d’E/I dans le cortex cérébelleux ainsi qu’une grande diversité de modulation des CP en réponse à la stimulation de CG. Le nombre de stimulation des CG influence fortement la direction et l’intensité de la modulation observée. Enfin, la combinaison de plasticités à court terme et d’E/I génère dans la décharge des CP des motifs de réponses complexes mais reproductibles, ayant sans doute un rôle essentiel dans l’encodage sensoriel.

Rate and temporal coding in Purkinje cells (PC), the sole output of the cerebellar cortex, play a major role in motor control. PC receives excitatory inputs from granule cells (GC) which also provide feedforward inhibition on PC through the activation of molecular layer interneurons (MLI). In this thesis, I studied the influence of the combined action of excitation/inhibition (E/I) balance and short-term plasticity of GC-MLI-PC synapses on PC discharge, by using electrophysiological recordings, optogenetic stimulation and modelling. This work demonstrates that E/I balances are not equalized in the cerebellar cortex and showed a wide distribution of PC discharge modulation in response to GC inputs, from an increase to a shut down of the discharge. The number of stims in GC bursts strongly controls the strength and sign of PC modulation. Lastly, the interplay between short-term plasticity and E/I balance implements complex but reproducible output patterns of PC responses to GC inputs that should play a key role in stimulus encoding by the cerebellar cortex.