Homo- et hétérosynaptique spike-timing-dependent plasticity aux synapses cortico- et thalamo-striatales

Homo- and heterosynaptic plasticity at cortico- and thalamo-striatal synapses

• Auteur / Autrice : Alexandre Mendes
• Direction : Laurent Venance
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 28/09/2017
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie (Paris ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Charpier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hughes Berry, Mariano Casado, Nicolas Mallet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carine Becamel, Alban de Kerchove d’Exaerde

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synapses

Plasticité neuronale

Corps strié

Mots clés libres

Ganglions de la base

Striatum

Cortico-Striatal

Thalamo-Striatal

Spike-Timing-Dependent plasticity

Plasticité hétérosynaptique

Spike-Timing-Dependent plasticity

Medium-sized spiny neurons

Basal ganglia

Résumé

D’après le postulat de Hebb, les circuits neuronaux ajustent et modifient durablement leurs poids synaptiques en fonction des patrons de décharges de part et d’autre de la synapse. La « spike-timing-dependent plasticity » (STDP) est une règle d’apprentissage synaptique hebbienne dépendante de la séquence temporelle précise (de l’ordre de la milliseconde) des activités appariées des neurones pré- et post-synaptiques. Le striatum, le principal noyau d’entrée des ganglions de la base, reçoit des afférences excitatrices provenant du cortex cérébral et du thalamus dont les activités peuvent être concomitantes ou décalées dans le temps. Ainsi, l’encodage temporal des informations corticales et thalamiques via la STDP pourrait être crucial pour l’implication du striatum dans l’apprentissage procédural. Nous avons exploré les plasticités synaptiques cortico- et thalamo-striatales puis leurs interactions à travers le paradigme de la STDP. Les principaux résultats sont :1. Les « spike-timing-dependent plasticity » opposées cortico-striatales et thalamo-striatales induisent des plasticités hétérosynaptiques. Si la très grande majorité des études sont consacrées à la plasticité synaptique cortico-striatale, peu ont exploré les règles de plasticité synaptique aux synapses thalamo-striatale et leurs interactions avec la plasticité cortico-striatale. Nous avons étudié la STDP thalamo-striatale et comment les plasticités synaptiques thalamo- et cortico-striatales interagissent…

According to Hebbian postulate, neural circuits tune their synaptic weights depending on patterned firing of action potential on either side of the synapse. Spike-timing-dependent plasticity (STDP) is an experimental implementation of Hebbian plasticity that relies on the precise order and the millisecond timing of the paired activities in pre- and postsynaptic neurons. The striatum, the primary entrance to basal ganglia, integrates excitatory inputs from both cerebral cortex and thalamus whose activities can be concomitant or delayed. Thus, temporal coding of cortical and thalamic information via STDP paradigm may be crucial for the role of the striatum in procedural learning. Here, we explored cortico-striatal and thalamo-striatal synaptic plasticity and their interplay through STDP paradigm. The main results described here are:1. Opposing spike-timing dependent plasticity at cortical and thalamic inputs drive heterosynaptic plasticity in striatumIf the vast majority of the studies focused on cortico-striatal synaptic plasticity, much less is known about thalamo-striatal plasticity rules and their interplay with cortico-striatal plasticity. Here, we explored thalamo-striatal STDP and how thalamo-striatal and cortico-striatal synaptic plasticity interplay. a) While bidirectional and anti-Hebbian STDP was observed at cortico-striatal synapses, thalamo-striatal exhibited bidirectional and hebbian STDP...