Effet d'un entrainement moteur sur les réseaux moteurs spinaux en développement chez la souris nouveau-née : et analyses cellulaire et comportementale de la modulation développementale des récepteurs métabotropiques du glumate dans les motoneurones lombaires

Impact of a motor training on motor spinal networks during development in the newborn mouse

• Auteur / Autrice : Camille Quilgars
• Direction : Sandrine Bertrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 28/06/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Francis Chaouloff
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sandrine Bertrand, Francis Chaouloff, Frédéric Brocard, Réjean Dubuc, Claire Wyart, Pascal Legendre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Brocard, Réjean Dubuc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Muscles -- Motilité

Activité spontanée (électrophysiologie)

Plasticité neuronale

Récepteurs métabotropiques

Neuromodulation

Mots clés libres

Développement dépendant de l'activité

Plasticité

Motoneurone

Entraînement moteur

Neuromodulation glutamatergique

Muscle

Activity-Dependent development

Plasticity

Motoneuron

Motor training

Glutamatergic neuromodulation

Muscle

Résumé

Axe 1. Impact d’un entraînement moteur sur le développement des réseaux moteurs spinaux chez la souris nouveau-née.L’activité neuronale joue un rôle majeur dans le développement et la mise en forme des réseaux neuronaux. Dans la moelle épinière des vertébrés, les activités spontanées générées provoquent, lorsque les connexions motoneurones-fibres musculaires sont fonctionnelles, des mouvements spontanés des membres visibles chez l’embryon et qui persistent dans les premières semaines postnatales. Chez le fœtus et le nouveau-né, de nombreuses études ont montré que l’altération de ces mouvements spontanés perturbait la mise en place des coordinations appendiculaires indiquant que cette activité spontanée est essentielle pour façonner et calibrer les réseaux moteurs spinaux avant et après la naissance. Dans ce contexte, nous avons cherché à analyser quel pourrait être l’impact de l’augmentation de l’activité motrice sur le développement des réseaux moteurs spinaux. A la naissance les souriceaux ne peuvent pas marcher en raison d’une immaturité posturale, ils sont néanmoins capables, lorsque les contraintes gravitationnelles sont réduites, d’exprimer de la nage. En combinant des approches comportementale, électrophysiologique, moléculaire et génomique, nos données suggèrent qu’un entraînement à la nage réalisé́ très tôt après la naissance (P1-P2), est capable d’induire des modifications comportementales, cellulaires et synaptiques chez la souris nouveau-née.Axe 2. Régulation des réseaux moteurs spinaux par les récepteurs métabotropiques du glutamate au cours du développement chez la souris nouveau-née.Les récepteurs métabotropiques du glutamate (mGluRs) jouent un rôle majeur dans la modulation de la transmission synaptique et des propriétés de membrane des neurones dans le système nerveux central. Cependant, au sein de la moelle épinière et notamment dans les motoneurones lombaires (MNs), le rôle des mGluRs était mal connu. Nous avons dans cette étude analysé l’expression des gènes codant pour les différents sous-types de mGluRs dans la moelle ventrale lombaire de souris âgées de 1 à 3 jours postnataux (P1-P3) et P8-P12 et étudié en détails l’impact de l’activation pharmacologique sélective des trois sous-groupes de mGluRs sur l’excitabilité des MNs, les connections synaptiques qu’ils reçoivent et la plasticité synaptique qu’ils expriment. Afin d’analyser les conséquences fonctionnelles de la modulation exercée par les mGluRs sur la circuiterie motrice, nous avons analysé l’effet des agonistes mGluR sur (1) l’activité de locomotion fictive induite électriquement dans la préparation de moelle épinière isolée et (2) sur le comportement de nage des souriceaux avec des enregistrements électromyographiques. Nous avons pu montrer que l’expression et le rôle des différents sous-types de mGluRs évoluent au cours du développement chez la souris.

My doctoral work is centered around two axes:-Axe 1. Motor training induced-intrinsic plasticity in newborn mice. Neuronal activity is paramount for the proper formation of nervous circuits during development. In motor spinal networks, spontaneous activity is observed during both the embryonic period and early postnatal stages. In this context, we wanted to know whether an increased motor activity would impact the development of spinal motor networks. We combined electrophysiological, molecular and genomic approaches to assess the effects of a motor training (swimming) performed in mouse pups from postnatal day 1 (P1) to P3. A 2 day-training induced dramatic changes in gene expression and modifies the membrane properties, synaptic plasticity and monoaminergic modulation in lumbar motoneurons (MNs). Our data suggest that an increased motor activity in early postnatal developmental stages triggers functional adaptations and does not just accelerates the maturation of motor spinal circuits.-Axe 2. Developmentally regulated modulation of lumbar motoneurons by metabotropic glutamate receptors. Metabotropic glutamate receptors (mGluRs) play a major role in the modulation of synaptic transmission and neuronal membrane properties in the central nervous system. In lumbar MNs, the role of mGluRs is largely ignored. Our data show that extensor and flexor MNs exhibit different mGluR expression that is developmentally regulated during the two first postnatal weeks. We performed a detailed electrophysiological analysis of the effects of mGluRs agonists on MN membrane properties and synaptic plasticity as well as their functional impact in behaving animals.