Réseaux cellulaires de l’Ocytocine et de la Vasopressine au cours du développement : étude anatomique et influence d’un stress précoce

Oxytocin and Vasopressin cell networks across development : anatomical study and influence of early life stress

• Auteur / Autrice : Marie Habart
• Direction : Angela Sirigu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 20/03/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de sciences cognitives Marc Jeannerod (Lyon ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Caroline Demily
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bice Chini, Valery Grinevich, Olivier Raineteau, Nicolas Renier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bice Chini, Valery Grinevich

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle

Réseaux cérébraux

Neurologie

Effets du stress

Croissance

Système nerveux

Mots clés libres

Ocytocine

Vasopressine

Neuro-Développement

Séparation maternelle

Transparisation

Oxytocin

Vasopressin

Neurodevelopment

Maternal separation

Clearing

Résumé

L’ocytocine (OXT) et la vasopressine (AVP) sont deux neuropeptides synthétisés au niveau de l’hypothalamus et libérés en périphérie et au niveau central. En périphérie OXT et AVP sont relâchés dans le sang où ils vont atteindre leur structure cible pour assurer leur fonction tel que l’accouchement, ou la rétention d’eau, respectivement. Au niveau central OXT et AVP sont étudiés depuis plusieurs décennies pour leur rôle majeur dans les comportements sociaux, où ils participent à l’attachement, à l’empathie et les comportements maternels. Afin de comprendre le champ des implications de l’OXT et de l’AVP il semble donc nécessaire de pourvoir identifier les bases neurales à l’origine de la synthèse de ces neuropeptides. Pour se faire, nous avons dans une première étude, cartographier les cellules OXT et AVP depuis la naissance noté P0, ainsi qu’à P3, P7, P14 et jusqu’à l’âge adulte noté P56. Nous avons ainsi montré que le réseau cellulaire OXT, contrairement à l’AVP, évoluait jusqu’à deux semaines après la naissance (P14) pour atteindre un nombre de cellules constant jusqu’à l’âge adulte. Cette croissance cellulaire est région dépendante puisqu’elle se produit uniquement dans trois régions hypothalamiques : le noyau paraventriculaire, le noyau periventriculaire et l’aire antérolatérale préoptique. Les réseaux de l’OXT et de l’AVP en période périnatale sont moins bien moins étudiés que chez l’adulte. Pourtant les premiers moments de vie sont également ceux des premières interactions sociales notamment et principalement avec la mère. Faisant suite à nos résultats, nous avons émis l’hypothèse qu’un événement social extérieur durant cette période de croissance périnatale pourrait influencer la trajectoire développementale de ces réseaux. Pour tester notre hypothèse nous avons utilisé un paradigme connu de stress précoce de vie : la séparation maternelle. Nous avons ainsi séparé la mère de sa progéniture plusieurs heures par jours, puis nous avons observé le réseau OXT et AVP à P3, P7 et P14. De manière surprenante nous n’avons pas eu d’effet de la séparation à 3 et 7 jours postnataux, mais un effet à 14 jours. Ces résultats nécessitent d’être complétés par une étude à plus long terme afin de pouvoir lier d’éventuelles différences comportementales à l’âge adulte, avec les modifications cellulaires que nous avons observées. Nos études sur les réseaux cellulaires de l’OXT et de l’AVP sont menées par l’utilisation d’immunomarquage associé à de la transparisation (méthode iDisco+). Combinée à la microscopie à feuillet de lumière cette méthode d’analyse 3D permet la visualisation des réseaux d’intérêt dans un cerveau de souris entier. Dans une troisième partie méthodologique, nous avons détaillé le processus utilisé pour arriver à l’étude tridimensionnelle de ces réseaux. Avec une méthode détaillée et adaptée en fonction des stades développementaux, ainsi qu’une modélisation 3D et un recalage dans l’Allen brain atlas. Par ailleurs, l’imagerie et la microcopie étant beaucoup moins étudié que la transparisation, nous avons également effectué de nombreuses analyses comparatives avec différents paramètres d’acquisition, afin de mettre en lumière les conditions nécessaires ainsi que les points limitants de ce type de microscopie.

Oxytocin (OXT) and Vasopressin (AVP) are two neuropeptides synthesized in the hypothalamus and released peripherally and centrally. Peripherally, OXT and AVP are released into the bloodstream where they reach their target structure to perform their function such as delivery or fluid retention, respectively. At the central level OXT and AVP have been studied for several decades for their major role in social behaviors, where they participate in attachment, empathy and maternal behaviors. In order to understand the implications of OXT and AVP, it seems necessary to identify the neural basis of the synthesis of these neuropeptides. To do so, we have in a first study, mapped the OXT and AVP cells from birth noted P0, as well as at P3, P7, P14 and until adulthood noted P56 using the C57BL/6 mouse model. We have shown that the OXT cell network, unlike the AVP, evolves until two weeks after birth (P14) to reach a constant number of cells until adulthood. This cell growth is region-dependent since it occurs only in three hypothalamic regions: the paraventricular nucleus, the periventricular nucleus and the anterolateral preoptic area. The OXT and AVP networks in the perinatal period are less well studied than in the adult. However, the first moments of life are also those of the first social interactions, especially and mainly with the mother. Following our results, we hypothesized that an external social event during this period of perinatal growth could influence the developmental trajectory of these networks. To test our hypothesis, we used a known paradigm of early life stress, the maternal separation. We separated the dams from the offspring for several hours per day and then observed the OXT and AVP networks at P3, P7 and P14. Surprisingly, we had no effect of separation at 3 and 7 days postnatal, but an effect at 14 days. These results need to be complemented by a longitudinal study in order to link possible behavioral differences in adulthood with the cellular changes we observed. Our studies on the cellular networks of the OXT and AVP are carried out by using immunostaining associated with clearing protocol (iDisco+ method). Combined with light sheet microscopy this 3D analysis method allows the visualization of the networks of interest in a whole mouse brain. In a third methodological part, we detailed the process used to arrive at the three-dimensional study of these networks. With a detailed step-by-step protocol adapted according to the developmental stages, as well as a three-dimensional modelling and registration in the Allen brain atlas. Nevertheless, imaging with light sheet microscopy is less studied than clearing procedures. Finally, we have also performed numerous comparative analyses with different acquisition parameters, in order to highlight the necessary conditions as well as the limiting points of this type of microscopy.