La base neuronale du comportement de nidification préparatoire

The neural basis of preparatory nest-building behavior

• Auteur / Autrice : Thomas Topilko
• Direction : Patricia Gaspar, Nicolas Renier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 20/12/2021
• 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 : Philippe Faure
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lisa Roux, Christian Broberger
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Johannes Kohl, Ariane Sharif

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neuropeptides

Comportement parental chez les animaux

Nidification

Mots clés libres

Nidification

Gestation

Comportements parentaux

Comportements préparatoires

Noyau d’Edinger-Westphal

Mésencéphale

Nest-building

Pregnancy

Preparatory behaviors

Résumé

La construction d’un bon nid est fondamentale : il protège contre les prédateurs, aide à la thermorégulation et offre un endroit confortable pour dormir. Lorsque des petits sont attendus, les parents améliorent ces constructions pour accueillir leur progéniture. Ce spectaculaire changement de comportement est appelé nidification préparatoire et est particulièrement évident chez la souris gestante. Alors que les changements hormonaux de la gestation contribuent à cette adaptation, sa base neuronale est inconnue. Dans cette étude, nous avons identifié une population de neurones peptidergiques localisée dans le noyau d'Edinger-Westphal (EW), spécifiquement active dans le contexte de la construction de nids préparatoires. Ces neurones projettent centralement dans le cerveau et expriment une myriade de neuropeptides, tels que le régulateur à la transcription de cocaïne et d’amphétamines (CART) (EWCART+). Par l’intermédiaire de diverses techniques : lésions génétiquement ciblées, chémogénétique et optogénétique, nous avons découvert que ces neurones étaient non seulement nécessaires mais aussi suffisants pour la construction d’un nid. De plus, nous avons constaté que ces neurones sont réceptifs à la progestérone et que son application modifie leurs propriétés électrophysiologiques. Finalement, l'intersection de l'ensemble des données d'activité et de projection efférente de ces neurones a mis à jour un ensemble complexe de régions cérébrales cibles en aval, qui pour la plupart ont déjà été impliquées dans les comportements parentaux. Ceci nous porte à croire que ce noyau est une plaque tournante majeure impliquée dans les comportements parentaux et préparatoires.

Building a proper nest is fundamental: it provides an environment safe against predators, means of thermoregulation, and a comfortable place to sleep. However, nests often undergo profound remodeling by expecting parents, making them the ideal habitat to rear offspring. This fast, dramatic switch in behavior is called preparatory nesting, and is especially evident in pregnant mice. While hormonal changes contribute to this adaptation, its neural basis is unknown. In this study, using whole-brain activity mapping in cleared brains, we identified a small population of peptidergic neurons in the Edinger-Westphal nucleus (EW) of the midbrain, as specifically active in the context of preparatory nest-building. We found that these neurons project centrally across the whole brain and express a myriad of neuropeptides, such as Cocaine- and amphetamine-regulated transcript (CART) (EWCART+). Using various techniques: genetically targeted lesions, chemogenetics, and optogenetics, we found that these neurons were necessary and sufficient to elicit nest-building behavior. Importantly, we found that the EWCART+ neurons are directly receptive to progesterone, and that its application changes their electrophysiological properties, possibly favoring peptide release at their target sites. Finally, intersecting datasets of activity and efferent projection mapping from the EWCART+ neurons unraveled a complex body of downstream target brain regions, many of which have already been implicated in parental behaviors. This leads us to believe that this nucleus is a major hub involved in parental and preparatory behaviors.