Thèse soutenue

Neurones du cortex insulaire projetant vers le complex vagal : caractérisation et rôles dans le comportement et l'inflammation

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Auteur / Autrice : Alice Dupin
Direction : Pierre-Marie LledoGabriel Lepousez
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Neurosciences
Date : Soutenance le 04/07/2024
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Gènes, synapses et cognition
Jury : Président / Présidente : Guillaume Ferreira
Examinateurs / Examinatrices : Asya Rolls, Nadine Gogolla
Rapporteurs / Rapporteuses : Anna Beyeler, Giuseppe Gangarossa

Résumé

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Les interactions entre le cerveau et le reste du corps sont cruciales pour la survie de l'organisme. Le cerveau reçoit et intègre une multitude d'informations externes et internes et régule diverses fonctions physiologiques en permanence. Notamment, le système nerveux interagit étroitement avec le système immunitaire. En cas d'infection, les caractéristiques uniques du cerveau permettent une régulation optimisée des réponses immunitaires. Cela inclut la capacité du cerveau à détecter les signaux environnementaux, à anticiper les situations à venir et à transmettre rapidement des signaux à travers un vaste réseau de neurones innervant l'ensemble du corps en quelques millisecondes. Le nerf vague, reliant le cerveau aux organes viscéraux, est un support important de cette communication bidirectionnelle. Il est composé de branches sensorielles et motrices. Les afférences relaient les informations périphériques au complexe vagal dans le cerveau, qui transmet les signaux aux structures cérébrales plus profondes, tandis que les efférences motrices transmettent les réponses générées vers les organes cibles. Dans le traitement des informations intéroceptives, le cortex insulaire émerge comme un hub multimodal essentiel. En tant que cortex sensoriel, il reçoit diverses entrées des systèmes de détection externes tels que les cortex somatosensoriels et olfactifs, tout en étant densément interconnecté avec les régions comme le complexe vagal, traitant les signaux internes tels que les stimuli inflammatoires. Cela permet au cortex insulaire d'intégrer les informations extéroceptives et intéroceptives et de jouer un rôle central dans le ‘salient network'. Au sein de l'organisme, il peut optimiser les réponses à des situations spécifiques en régulant l'activité cardiaque ou intestinale, ainsi que les réponses immunitaires, mais les circuits qui médient ces fonctions ne sont pas bien connus. Compte tenu de l'importance du nerf vague dans la transmission d'informations entre le cerveau et la périphérie, ainsi que l'existence de projections du cortex insulaire vers le complexe vagal (InsCtxVC), nous émettons l'hypothèse que certaines fonctions du cortex insulaire sont médiées par le nerf vague. Pour étudier le rôle de l'InsCtxVC, nous avons d'abord caractérisé ces neurones anatomiquement à l'aide d'un virus rétrograde permettant leur marquage. Nous avons constaté que les neurones InsCtxVC sont principalement situés dans le cortex insulaire postérieur-intermédiaire dans la couche V, et expriment CTIP, un effecteur en aval de la voie Fezf2. Ensuite, nous avons examiné les entrées et sorties de ces neurones en utilisant des marqueurs viraux. Nos expériences ont révélé qu'au sein du complexe vagal, les neurones InsCtxVC établissent préférentiellement des synapses avec le NTS médian (plutôt que le NTS caudal ou le DMN), ainsi qu'avec l'amygdale centrale et le noyau parasubthalamique. De plus, nous avons analysé leurs entrées présynaptiques, mettant en évidence une innervation prédominante des cortex sensoriels, y compris le cortex insulaire lui-même, et les cortex somatosensoriels et olfactifs. Sur la base de nos résultats anatomiques et de la littérature, nous avons examiné divers contextes susceptibles de recruter l'InsCtxVC. Grace à des manipulations chemogénétiques et optogénétiques spécifiques de ces neurones, nous avons constaté que l'InsCtxVC n'est pas impliqué dans les comportements anxieux ou l'aversion gustative conditionnée neuro-immunitaire. Cependant, l'activation chemogénétique des neurones InsCtxVC lors d'une inflammation induite par le LPS exacerbe le comportement de maladie, incluant une perte de poids accrue, une élévation des cytokines pro-inflammatoires et de la corticostérone dans le sang.En conclusion, nos résultats caractérisent une population neuronale non décrite précédemment reliant le cortex insulaire à un centre parasympathique majeur régulant les réponses immunitaires périphériques.