Implication des cellules microgliales dans le développement des réseaux synaptiques du néocortex somatosensoriel
Microglia involvement in the development of synaptic networks in the somatosensory neocortex
par Coralie-Anne MOSSER sous la direction de Etienne AUDINAT
Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Friday 28 September 2018 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Microglie
  • Néocortex
  • Synapses

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Mots clés
Cellules microgliales, Synapse thalamocorticale, Cortex somatosensoriel primaire, Développement postnatal, Interneurones inhibiteurs, Inhibition antérograde, Activation immunitaire maternelle, AMPA, NMDA, GABA, BDNF, Enregistrements électrophysiologiques, Optogénétique
Resumé
La microglie désigne l'ensemble des macrophages résidents du système nerveux central (SNC). Longtemps considérées comme étant actives uniquement en conditions pathologiques, les cellules microgliales sont pourtant essentielles à l'activité physiologique du SNC. En particulier, pendant la formation du SNC, elles régulent apoptose et survie neuronales, et interagissent directement avec les synapses en les éliminant, en promouvant leur formation ou en régulant leur activité. Toutefois, les mécanismes microgliaux impliqués dans la mise en place et la maturation fonctionnelle des circuits corticaux pendant le développement ne sont pas intégralement élucidés. Afin de mieux comprendre le rôle de la microglie dans le développement cortical, nous avons utilisé le système des champs de tonneaux du cortex somatosensoriel de la souris, et combiné des manipulations in vivo avec des approches électrophysiologiques, optogénétique, pharmacologique et histologique sur tranches de cerveaux de souris génétiquement modifiées. Dans une première étude, nous nous sommes intéressés aux conséquences de l'arrivée de la microglie à proximité des zones de terminaison des fibres thalamiques (les centres des tonneaux) dans le cortex somatosensoriel au cours de la première semaine postnatale sur les propriétés fonctionnelles des synapses thalamocorticales et de l'inhibition disynaptique associée (inhibition antérograde ou feedforward). Nos résultats montrent qu'une déplétion de la microglie pendant la première semaine postnatale entraîne un retard de maturation fonctionnelle de la connexion thalamocorticale excitatrice monosynaptique et de l'inhibition feedforward disynaptique au niveau des cellules principales excitatrices de la couche 4 (CP) entre les 10ème et 12ème jours postnataux (P10-12). Nous avons ensuite testé si le facteur neurotrophique BDNF (brain-derived neurotrophic factor) pouvait être la molécule microgliale impliquée dans la maturation de ces synapses corticales en utilisant une approche transgénique (lignée CX3CR1+/CreERT2;BDNFlox/lox). Nos enregistrements indiquent que l'absence de BDNF microglial entraîne aussi un déficit de maturation fonctionnelle des connexions excitatrices monosynaptiques et inhibitrices disynaptiques thalamocorticales entre P10-12. Nous avons donc identifié un facteur microglial clé dans la maturation des synapses corticales, et nos enregistrements chez le jeune adulte suggèrent que la suppression de BDNF microglial pendant la première semaine postnatale altère la synapse thalamocorticale excitatrice sur le long terme. Dans une deuxième étude, nous avons examiné les conséquences de perturbations de la microglie au cours du développement embryonnaire sur la mise en place des réseaux corticaux. L'induction d'une activation immunitaire maternelle (MIA) par injection de lipopolysaccharide (LPS) bactérien ou la déplétion de la microglie aux stades embryonnaires modifie la répartition laminaire des interneurones inhibiteurs exprimant la parvalbumine (PV+) _cellules responsables de l'inhibition feedforward_ dans le cortex jusqu'à P20. Nos données fonctionnelles ont révélé que ces protocoles de MIA et de déplétion induisent une augmentation de l'inhibition périsomatique des CP à P20, ainsi qu'une exubérance horizontale de l'inhibition soutenue par les interneurones PV+. Cette inhibition exacerbée ne perdure pas et nos enregistrements chez l'adulte indiquent au contraire un affaiblissement des synapses inhibitrices entre les interneurones PV+ et les CP. Nous postulons donc que les cellules microgliales sont le chaînon manquant entre des stimulations immunitaires, telles qu'elles peuvent se produire durant une inflammation pendant la grossesse, et l'augmentation du risque de développer des pathologies neurodéveloppementales. Ainsi, nos résultats mettent en exergue le rôle crucial de la microglie dans le développement des réseaux neuronaux corticaux pendant la période périnatale.