Interaction du cervelet et du cortex via le thalamus de type matrice

Interaction of the cerebellum with the cortex through the thalamus

• Auteur / Autrice : Inès Bouaziz
• Direction : Daniela Popa, Clément Lena
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Neurophysiologie des circuits cérébraux
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés libres

Cervelet

Activité sensori-motrice

Thalamus

Cerebellum

Sensory-motor activity

Thalamus

Résumé

Le cervelet est une structure cérébrale contenant plus des 2/3 des neurones du cerveau; cette structure capable d'ajuster finement le mouvement en régulant très précisément sa temporalité et son amplitude ; toutefois une large fraction du cervelet n'est pas directement impliquée dans le contrôle du mouvement mais participe à un large spectre de fonction, y compris cognitives. Cette participation s'opère par des projections du cervelet vers le cortex cérébral. Pendant très longtemps, ces projections ont été considérées comme s'opérant par le thalamus « moteur » (ventral lateral/ventral anterieur) qui entraine fortement les neurones de sortie du cortex (cortico-pontiques) et permet ainsi un ajustement fin de la sortie corticale. Cependant il apparaît que le cervelet projette également vers plusieurs noyaux thalamiques de type « matrice ». La fonction de ces projections cerebello-corticales reste aujourd'hui mal comprises. Les noyaux thalamiques de type matrice ont été proposés comme des acteurs majeurs de la communication intercorticale; l'objectif du projet de thèse est donc d'identifier les conditions et mécanismes par lesquels le cervelet opérerait une modulation de la communication intercorticale. Le projet sera effectué chez le rongeur par l'étude de la coordination de l'activité des cortex moteurs et somatosensoriels des vibrisses. Cette coordination sera étudiée par des enregistrements extracellulaires chez l'animal en comportement dans le contexte de tâches de discrimination tactile afin d'examiner le potentiel de champs (notamment les oscillations) et la décharge cellulaire ; l'activité neuronale sera perturbée par des approches opto- et chémo-génétiques afin de cibler des neurones spécifiques au niveau thalamique et cortical. Le noyau thalamique ciblé sera donc le noyau postérieur médian du thalamus pour lequel des données préliminaires ont déjà été acquises. Ce projet se situe dans un contexte compétitif, les voies cerebello-thalamus matrice-cortex ont été proposées comme jouant un rôle important dans la prise de décision et dans la régulation des interactions sociales, sans que les mécanismes en soient élucidés.

The cerebellum is a cerebral structure containing more than 2/3 of the brain's neurons; this structure capable of finely adjusting the movement by very precisely regulating its temporality and its amplitude; however, a large fraction of the cerebellum is not directly involved in the control of movement but participates in a wide spectrum of functions, including cognitive. This participation takes place through projections from the cerebellum to the cerebral cortex. For a very long time, these projections were considered to be operated by the "motor" thalamus (ventral lateral/ventral anterior) which strongly drives the output neurons of the cortex (cortico-pontics) and thus allows fine adjustment of the output cortical. However, it appears that the cerebellum also projects towards several “matrix” type thalamic nuclei. The function of these cerebello-cortical projections remains poorly understood today. The matrix-like thalamic nuclei have been proposed as major players in intercortical communication; the objective of the thesis project is therefore to identify the conditions and mechanisms by which the cerebellum would modulate intercortical communication. The project will be carried out in rodents by studying the coordination of the activity of the motor and somatosensory cortices of whiskers. This coordination will be studied by extracellular recordings in the animal in behavior in the context of tactile discrimination tasks in order to examine the potential of fields (in particular oscillations) and the cellular discharge; neuronal activity will be disrupted by opto- and chemogenetic approaches in order to target specific neurons at the thalamic and cortical level. The targeted thalamic nucleus will therefore be the medial posterior nucleus of the thalamus for which preliminary data have already been acquired. This project takes place in a competitive context, the cerebello-thalamus matrix-cortex pathways have been proposed as playing an important role in decision-making and in the regulation of social interactions, without the mechanisms being elucidated.