Étude des fonctions chimiosensorielles de neurones en contact avec le liquide cérébrospinal

Interoceptive chemosensory functions of neurons in contact with the cerebrospinal fluid

• Auteur / Autrice : Hugo Marnas
• Direction : Claire Wyart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 22/11/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du cerveau (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Elim Hong
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Duménil, Sylvie Rétaux, Stéphane Gasman
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Wanaverbecq, Bertrand Coste

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance aux maladies

Intéroception

Liquide cérébro-spinal

Chémorécepteurs

Neurones sensitifs

Mots clés libres

Neurone

Chimiosensoriel

Infection

Méningite

Liquide cérébrospinal

Poisson zèbre

Immunité

Neuron

Chemosensory

Meningitis

Résumé

La perception des signaux sensoriels externes est appelée "extéroception" et a fait l'objet de nombreuses recherches, mais "l'interoception" ou la sensation des modalités sensorielles internes, est moins comprise. L'interoception comprend différents sens, dont la proprioception, soit la perception de la position du corps. Cependant, la proprioception n'implique pas la position de la colonne vertébrale dans le tronc. Existe-t-il des cellules sensorielles spécifiques qui détectent la position de la colonne vertébrale ? Les neurones de contact du liquide cérébrospinal (NcLCS) sont apparus comme des capteurs potentiels de la position de la colonne vertébrale. Il a notamment été démontré que les NcLCS détectent la flexion de la queue chez le poisson zèbre et la lamproie, et qu'ils modulent à leur tour la locomotion et la posture. Cependant, les fonctions chimiosensorielles des NcLCS n'ont pas été étudiées in vivo. J'ai analysé leur profil transcriptomique à la recherche de chimiorécepteurs et découvert que les NcLCS expriment une grande variété de récepteurs chimiosensoriels, comprenant des récepteurs liés à l'immunité. J'ai contribué à l'étude du rôle des NcLCS dans l'immunité innée lors d'une infection bactérienne en développant un protocole de culture de cellules primaires et en montrant que les NcLCS répondent de manière robuste à des métabolites bactériens pathogènes connus. Ce résultat a été confirmé in vivo où l'invasion bactérienne du LCS provoque une activation forte et prolongée des NcLCS. Finalement, mes travaux ont contribué à établir que les NcLCS sont des neurones chimiosensoriels intéroceptifs détectant des métabolites bactériens pendant une infection.

The perception of external sensory cues is referred to as ‘exteroception’ and has been considerably investigated, while the ‘interoception’ or the sensation of internal sensory modalities coming from the body has remained elusive. Interoception comprises different senses, including proprioception defined as the perception of body position. However, proprioception does not entail spine position in the trunk. Are there specific sensory cells that detect the position of the spine? The cerebrospinal-fluid contacting neurons (CSF-cNs) have emerged as candidate sensors of spine position. Notably, CSF-cNs have been shown to detect spinal tail bending in zebrafish and lamprey and to, in turn, modulate locomotion and posture. However, chemosensory functions of CSF-cNs have not been investigated in vivo. I analyzed their transcriptomic profile looking for chemoreceptors and found that CSF-cNs express a large variety of receptors for chemosensory cues, comprising immune-related receptors. I contributed to the investigation of the role of CSF-cNs in innate immunity upon bacterial infection by developing a protocol of primary cell culture and showing that CSF-cNs robustly respond to known pathogenic bacterial metabolites. This result was confirmed in vivo where a bacterial invasion of the CSF elicits strong and prolonged activation of CSF-cNs. Altogether, my work helped establish CSF-cNs as critical interoceptive chemosensory neurons that detect bacterial metabolites during infection.