Etude développementale, anatomique et fonctionnelle d’interneurones exprimant le facteur de transcription Phox2b dans le tronc cérébral

Phox2b+ interneurons of the hindbrain : a developmental, anatomical and functional study

• Auteur / Autrice : Selvee Sungeelee
• Direction : Gilles Fortin, Jean-François Brunet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 06/12/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie de l'École normale supérieure (Paris ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Micaela Galante
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Micaela Galante, Niccolò Zampieri, Filippo Rijli, Muriel Thoby-Brisson, Julien Bouvier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Niccolò Zampieri, Filippo Rijli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurophysiologie

Formation réticulaire

Tronc cérébral

Mots clés libres

Prémoteurs

Physiologie

Développement

Tronc cérébral

Orofaciale

Formation réticulée

Premotorneurons

Physiology

Development

Medulla

Orofacial

Reticular formation

Résumé

La formation réticulée du pont et du tronc cérébral contiennent des neurones impliqués dans des processus homéostatiques vitaux tels que l'alimentation, la thermorégulation ainsi que le contrôle cardiovasculaire et respiratoire. Malgré les caractérisations fonctionnelles de cette région, celle- ci demeure mal caractérisée en termes de types neuronaux génétiquement définis. Notre étude se focalise sur trois noyaux pré-oromoteurs génétiquement identifiés -l'IRtPhox2b, le Peri5Atoh1 et le Sup5Phox2b- susceptibles de coordonner soit l'ingestion de liquides (dans le cas de l'IRtPhox2b et le Peri5 Atoh1) ou la fermeture de la mâchoire lors de la mastication (dans le cas du Sup5Phox2b) chez la souris.Ils sont caractérisés par leur expression du gène à homéoboîte Phox2b qui régit le développement du système nerveux autonome chez les vertébrés mais aussi chez les invertébrés.Un traçage rétrograde à partir de muscles spécifiques de la face identifie l'IRtPhox2b comme étant pré-moteurs aux muscles qui ouvrent la mâchoire et élèvent la langue. Une stimulation brève de l'IRtPhox2b ou celle du Peri5Atoh1 chez l'animal vigile déclenche l'ouverture de la mâchoire, tandis que celle de l'IRtPhox2b provoque aussi la protrusion de la langue. La stimulation du Sup5phox2b quant à elle induit la fermeture de la mâchoire. De plus, la stimulation non-rythmique de IRtPhox2b induit une alternance rythmique de la protraction et de la rétraction de la langue, en synchronisme avec l'ouverture et la fermeture de la mâchoire. Enfin, des enregistrements calciques par photométrie montrent que l'IRtPhox2b et le Sup5Phox2b sont actifs pendant le léchage et la mastication respectivement, et identifient ainsi des substrats sous-corticaux génétiquement définis sous-tendant deux comportements alimentaires stéréotypés.

The reticular formation of the pons and medulla is known to contain neurons that participate in vital homeostatic functions such as feeding, thermoregulatory as well as cardiovascular and respiratory control. Despite these broad functional attributes, it remains poorly characterized in terms of genetically defined neuronal types. Here, we uncover three genetically-identified and behaviorally-relevant pre-oromotor nuclei -IRtPhox2b, Peri5Atoh1, and Sup5Phox2b- that can organize fluid intake(for the first two) and biting (for the latter) in mice and are characterized by the expression of the pan- autonomic homeobox gene Phox2b.They are located, respectively, in the intermediate reticular formation of the medulla and around the motor nucleus of the trigeminal nerve. Retrograde tracing from dedicated muscles identified them as premotor to jaw-opening and tongue-protruding muscles(IRtPhox2b and Peri5Atoh1) and to jaw-closing muscles(Sup5Phox2b). Stimulation of either IRtPhox2b or Peri5Atoh1 in awake animals opens the jaw, while IRtPhox2b alone protracts the tongue. Stimulation of Sup5phox2b induces jaw closure. Moreover, non-rhythmic stimulation of IRtPhox2b induces a rhythmic alternation of tongue protraction and retraction, synchronized with jaw opening and closing. Finally, fiber photometry recordings showed that IRtPhox2b and Sup5Phox2b are active during lapping and chewing respectively, thus constituting genetically-defined subcortical substrates that underlie two stereotyped feeding behaviors in mice.