Rôle de la signalisation Cx3cr1 dans la régulation de la Morphodynamique Microgliale lors des alternances Veille-Sommeil chez la souris

Role of Cx3cr1 Signaling in the Regulation of Microglial Morphodynamics during Sleep-Wake Alternation in Mice

• Auteur / Autrice : Kassandre Combet
• Direction : Olivier Pascual, Jean-Christophe Comte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mécanismes en science de la vie intégrative (Lyon ; 2022-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Mazza
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Pascual, Jean-Christophe Comte, Agnès Nadjar, Alain Bessis, Etienne Audinat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Agnès Nadjar, Alain Bessis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimiotaxie

Sommeil

Motilité

Microglie

Mots clés libres

Microglie

Dynamique

Motilité

Sommeil

Fractalkine

Microscopie Biphotonique

In Vivo

Microglia

Dynamic

Motility

Sleep

Fractalkine

Two-photon Microscopy

In Vivo

Résumé

Les cellules immunitaires résidentes du système nerveux centrale, autrement appelées microglies, présentent de nombreux prolongements particulièrement dynamiques. Diverses études ont suggéré qu'au-delà d'un possible rôle dans la surveillance, cette dynamique pourrait permettre d’établir une communication physique avec les cellules avoisinantes, dont les neurones. Ce dynamisme cellulaire pourrait être donc en lien avec des mécanismes synaptiques, sous le contrôle de l'activité neuronale. Cependant, les voies de signalisation modulant le contrôle neuronal de la motilité microgliale restent largement inconnues. Parmi les nombreuses voies de communication entre la microglie et les neurones, nous nous sommes intéressés à la signalisation impliquant une chimiokine neuronale, la fractalkine, et son récepteur microglial, Cx3cr1. L’intérêt pour cette voie signalisation, en plus d’une communication directe et spécifique entre ces deuxtypes cellulaires, est son impact sur la chimiotaxie ainsi que sur la plasticité synaptique. Ainsi, afin d’étudier l’impact de l’activité neuronale sur les cellules microgliales et leur possible implication dans des mécanismes de plasticité, nous avons décidé d’étudier la morphodynamique microgliale au cours des cycles veille-sommeil. Cette approche nous permet ainsi d’avoir des modulations non pathologiques d’activité neuronale, mais également d’étudier la possible fonction des cellules microgliales dans un contexte connu pour moduler la plasticité synaptique, à savoir le sommeil. Par la suite, nous avons étudié les conséquences de l’invalidation du récepteur Cx3cr1 microgliale sur ces régulations morphodynamiques pour évaluer l’implication de la voie de la fractalkine. Les changements morphodynamiques ont été évalués par imagerie transcrânienne in vivo en utilisant la microscopie biphotonique, tandis que l'électroencéphalogramme et l'électromyogramme ont été enregistrés pour définir les états de vigilance. Nous avons ensuite évalué l'impact des cycles veille-sommeil et de l’invalidation des récepteurs de la fractalkine pour comprendre leur rôle dans la dynamique microgliale. Nos résultats indiquent une diminution de la morphodynamique microgliale pendant le sommeil lent en début de phase inactive. Nous avons également constaté que la déplétion du récepteur à la fractalkine abolit ces changements morphodynamiques, indiquant que la fractalkine pourrait être impliquée dans la détection et/ou la réponse de la microglie aux changements d'activité neuronale.En conclusion, ce travail identifie la fractalkine comme un potentiel modulateur de la dynamique microgliale en réponse aux changements d’activité neuronale au cours du sommeil.

Microglial cells, the resident immune cells of the central nervous system, have particularly dynamic processes. Various studies suggested that beyond a possible role in surveillance, this dynamism could also allow physical communication with neighboring cells, including neurons. Thus, this cellular dynamism could be related to synaptic mechanisms, under the control of neuronal activity. However, the signaling pathways modulating neuronal control of microglial motility remain largely unknown. Among many communication pathways between microglial cells and neurons, we decided to focus on one that involves a neuronal chemokine, fractalkine, and its microglial receptor, Cx3cr1. The interest of this signaling pathway, besides granting direct and specific communication between these two cell types, is its impact on chemotaxis, as well as on synaptic plasticity. Thus, in order to study the impact of neuronal activity on microglial cells and their possible involvement in mechanisms of plasticity, we decided to study microglial morphodynamics during sleep-wake cycles. This approach allowed us to perform non-pathological modulations of neuronal activity, but also to study the possible function of microglial cells in a context known to modulate synaptic plasticity, namely sleep. Then, we studied the consequences of microglial Cx3cr1 receptor invalidation on these morphodynamic regulations to assess the involvement of the fractalkine pathway. Morphodynamic changes were assessed by in vivo transcranial imaging using two-photon microscopy, while electroencephalogram and electromyogram were recorded to define vigilant states. We then evaluated the impact of sleep-wake cycles and fractalkine receptor invalidation to understand their role in microglial dynamics. Our results indicate a decrease in microglial morphodynamics during slow wave sleep in the early inactive phase. In addition, we found that depletion of the fractalkine receptor abolished these morphodynamic changes, indicating that fractalkine may be involved in the microglia’s ability to detect and/or respond to changes in neuronal activity.In conclusion, this work identifies fractalkine as a potential new modulator of microglial dynamics in response to changes in neuronal activity during sleep.