Contrôle thalamique des engrammes mnésiques dans le cortex rétrosplénial

Thalamic control of memory engrams in the retrosplenial cortex

• Auteur / Autrice : Annachiara Guglietti
• Direction : Bruno Bontempi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de neurosciences cognitives et intégratives d'Aquitaine
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Dynamics of neuronal and vascular networks underlying memory processing _MEMORY

Mots clés

Mots clés libres

Mémoire spatiale

Consolidation mnésique

Plasticité synaptique

Thalamus

Cortex

Optogénétique

Spatial memory

Memory consolidation

Synaptic plasticity

Thalamus

Cortex

Optogenetics

Résumé

Les modèles contemporains de la consolidation mnésique postulent que les souvenirs sont conservés dans le néocortex. Les mécanismes, que ce soit à l'échelle des circuits cérébraux ou des types cellulaires, qui permettent d'allouer une trace mnésique à des assemblées neuronales spécifiques appelées cellules engrammes restent toutefois mal connus. Des données récentes indiquent que les noyaux thalamiques antérieurs (ATN) relient fonctionnellement la formation hippocampique au cortex rétrosplénial (RSC) qui constitue un site dépositaire des traces mnésiques consolidées. Dans ce projet de thèse, nous avançons l'hypothèse qu'une interaction dynamique entre l'ATN et le RSC est nécessaire à la formation des engrammes mnésiques corticaux. Deux équipes partenaires de l'INCIA (CNRS UMR 5287 ; équipe « Memory » dirigée par Bruno Bontempi) et équipe Decad dirigées par Mathieu Wolff) concentrerons leurs efforts et expertises afin d'élucider la dynamique fonctionnelle des interactions thalamocorticales au cours de la formation des souvenirs, depuis la phase d'encodage jusqu'à la phase de stockage. A l'aide d'approches électrophysiologiques et d'imagerie cellulaire couplées à des paradigmes mnésiques innovants, nous clarifierons l'architecture fonctionnelle du circuit ATN-RSC en révélant l'identité cellulaire des cellules corticales contactées par les entrées thalamiques et leurs propriétés synaptiques et cellulaires. Nous évaluerons ensuite systématiquement l'effet d'une inhibition aiguë/opto- ou chronique/chémogénétique spécifique des neurones ATN et RSC définis par leurs projection à chaque phase d'un paradigme mnésique de peur contextuelle. Nous suivrons ensuite la formation de cellules engrammes corticales et nous examinerons comment elles se connectent à l'ATN à l'aide de rapporteurs d'activité encodés génétiquement. Enfin, nous évaluerons comment une nouvelle mémoire peut être assimilée aux connaissances existantes en nous appuyant sur un paradigme comportemental innovant permettant d'examiner la formation de souvenirs spatiaux flexibles dans des environnements familiers. Dans l'ensemble, ce projet devrait apporter un éclairage nouveau sur le rôle largement inexploré d'un circuit thalamocortical dans la dynamique de formation des engrammes mnésiques au niveau cortical.

Current views on memory consolidation posit that enduring memories are dependent on the neocortex. The circuit-level and cellular mechanisms enabling to allocate these remote memories to specific cortical neural assemblies known as engram cells are still elusive. Recent data indicate that anterior thalamic nuclei (ATN) functionally connect the hippocampal formation with the retrosplenial cortex (RSC), which is thought to act as a permanent repository for remote spatial memories and where engram cells have been identified. In this thesis project, we raise the hypothesis that a dynamic interplay between the ATN and the RSC is required for the formation of cortical engram cells. Two partner teams from INCIA (CNRS UMR 5287; team “Memory” headed by Bruno Bontempi and team “Decad” headed by Mathieu Wolff)) will joint their efforts and complementary expertise to unravel the functional dynamics of thalamocortical interactions during the course of memory formation. Emphasis will be put on elucidating the circuit-level functional principles by which reciprocal connections between the ATN and the RSC dictate the dynamics of memory engram formation from initial encoding to remote memory storage and control how new information may be incorporated into existing cortical knowledge. Using cellular, electrophysiological and imaging techniques combined with innovative behavioural paradigms, we will first clarify the functional architecture of the ATN-RSC circuit by revealing the cellular identity of cortical cells contacted by thalamic inputs and their synaptic and cellular properties. We will next systematically assess the effect of specific acute/opto- or chronic/chemogenetic inhibition of projection-defined ATN and RSC neurons at each phase of a contextual fear paradigm. We will then track the formation of cortical engram cells and address how they connect with the ATN with the use of genetically encoded activity reporters. Finally, we will question how new memories can be assimilated with existing knowledge by relying on an innovative behavioral paradigm enabling to examine the formation of flexible spatial memories in familiar environments. Altogether, we hope to shed new light on the largely unexplored role of a thalamocortical circuit in the dynamics of memory engram formation at the cortical level.