Les parutions

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Evan R. Harrell, Matías A. Goldin, Brice Bathellier, Daniel E. Shulz

An elaborate sweep-stick code in rat barrel cortex

Sci Adv. 2020 Sep 16;6(38):eabb7189. doi: 10.1126/sciadv.abb7189

In rat barrel cortex, feature encoding schemes uncovered during broadband whisker stimulation are hard to reconcile with the simple stick-slip code observed during natural tactile behaviors, and this has hindered the development of a generalized computational framework. By designing broadband artificial stimuli to sample the inputs encoded under natural conditions, we resolve this disparity while markedly increasing the percentage of deep layer neurons found to encode whisker movements, as well as the diversity of these encoded features. Deep layer neurons encode two main types of events, sticks and sweeps, corresponding to high angular velocity bumps and large angular displacements with high velocity, respectively. Neurons can exclusively encode sticks or sweeps, or they can encode both, with or without direction selectivity. Beyond unifying coding theories from naturalistic and artificial stimulation studies, these findings delineate a simple and generalizable set of whisker movement features that can support a range of perceptual processes.

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Solal Bloch, Hanako Hagio, Manon Thomas, Aurélie Heuzé, Jean-Michel Hermel, Elodie Lasserre, Ingrid Colin, Kimiko Saka, Pierre Affaticati, Arnim Jenett, Koichi Kawakami, Naoyuki Yamamoto, Kei Yamamoto

Une origine développementale différente du noyau visuel principal des mammifères et des poissons téléostéens suggère une apparition indépendante au cours de l'évolution

Elife. 2020 Sep 8;9:e54945. doi: 10.7554/eLife.54945. Non-thalamic origin of zebrafish sensory nuclei implies convergent evolution of visual pathways in amniotes and teleosts

Le cerveau des vertébrés se divise en trois régions : antérieure (prosencéphale), médiane (mésencéphale), et postérieure (rhombencéphale). Ces divisions s’observent de l’embryon à adulte. Ces trois régions sont également présentes chez tous les vertébrés et permettent de retracer l’histoire évolutive des structures cérébrales à travers leur développement. Dans une récente étude parue dans eLife, des chercheurs de Neuro-PSI en collaboration avec la plateforme TEFOR Paris-Saclay et une équipe japonaise, se sont intéressés à la voie visuelle principale des poissons téléostéens, chez le poisson zèbre. Chez les mammifères, la voie visuelle thalamocorticale contient les projections du thalamus vers le cortex cérébral, deux structures appartenant au prosencéphale. La présence d’une voie similaire d’une structure appelée « noyau préglomérulaire » (PG) unique aux téléostéens et projetant à une région du pallium (équivalent du cortex cérébral) a été montrée chez certaines espèces de téléostéens, mais son histoire évolutive et développementale est peu connue. Après avoir confirmé la présence de cette voie chez le poisson zèbre, les chercheurs ont suivi le devenir de cette structure à différents stades du développement. Ils ont démontré que la majorité des cellules du PG proviennent du mésencéphale, contrairement au thalamus, et que la projection visuelle se développe progressivement jusqu’à un stade tardif. Le PG a ainsi une origine développementale inattendue et différente de celle du thalamus des mammifères. Ceci suggère fortement que le thalamus et le PG sont apparus indépendamment au cours de l’évolution. Cela souligne que la diversité de l’organisation cérébrale chez les vertébrés résulte de convergences évolutives, c’est-à-dire de l’apparition indépendante de structures aux fonctions similaires.

PubMed or Website : Elife. 8 septembre 2020
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Chrystel Masson, Diana García-García, Juliette Bitard, Élodie Grellier, Jérôme Roger, Muriel Perron

YAP, un acteur indispensable pour la fonction visuelle au cours du vieillissement

Cell Death Dis. 2020 Aug 14;11(8):631. doi: 10.1038/s41419-020-02860-9. Yap haploinsufficiency leads to Müller cell dysfunction and late-onset cone dystrophy.

La signalisation Hippo régule la croissance des yeux pendant l'embryogenèse grâce à ses effecteurs YAP et TAZ. Cependant, leur rôle dans la rétine adulte et au cours du vieillissement reste inconnu. Dans un article publié dans le journal Cell Death & Disease, une équipe de NeuroPSI a tiré parti d'une lignée de souris hétérozygotes Yap (lignée Yap+/-) pour examiner sa fonction dans la rétine neurale adulte, où l'expression de YAP est limitée à la glie de Müller.

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Constance Pierre , Naomie Pradère , Cynthia Froc, Patricia Ornelas-García, Jacques Callebert , Sylvie Rétaux

Une mutation de la monoamine oxydase (MAO) affecte l'évolution du comportement de stress chez le poisson troglodyte aveugle Astyanax mexicanus

Journal of Experimental Biology. 2020 Jul 31; jeb.226092. doi: 10.1242/jeb.226092. A mutation in monoamine oxidase (MAO) affects the evolution of stress behavior in the blind cavefish Astyanax mexicanus.

Le neurotransmetteur sérotonine contrôle une variété de processus physiologiques et comportementaux. Chez l'homme, les mutations affectant la monoamine oxydase ou MAO, l'enzyme dégradant la sérotonine, sont très délétères. Pourtant, les poissons cavernicoles aveugles de l'espèce A. mexicanus portent une mutation de perte de fonction partielle dans la MAO (P106L) et se développent dans leur environnement souterrain. Dans un article paru dans le Journal of Experimental Biology, Sylvie Rétaux et ses collaborateurs de l’équipe de NeuroPSI, ont établi 4 lignées de poissons, correspondant aux types aveugles cavernicoles et voyants de surface, avec ou sans la mutation P106L, afin d’identifier la contribution exacte de la mao mutée dans l'évolution neurocomportementale du poisson des cavernes. De manière inattendue, bien que la maoP106L semblait être un excellent candidat pour le déterminisme génétique de la perte des comportements agressifs et d’apprentissage chez les poissons des cavernes, les chercheurs ont montré que ce n'était pas le cas. De même, les variations anatomiques des systèmes monoaminergiques observées entre les cerveaux des poissons des cavernes et des poissons de surface étaient indépendantes de la mao P106L, et plutôt dues à d'autres processus de développement dépendant de la morphologie. D'autre part, ils ont constaté que la mao P106L affectait fortement les comportements de type anxieux. Les mesures de cortisol ont montré des niveaux basaux plus faibles et une amplitude accrue de la réponse au stress après un changement d'environnement chez les poissons porteurs de la mutation. Enfin, les chercheurs ont étudié la distribution de l'allèle mao P106L dans les populations sauvages de caverne et de rivière A. mexicanus, et découvert que l'allèle mutant était présent dans toutes les populations habitant les grottes de la Sierra de El Abra. Il est possible que cet allèle mao à perte partielle de fonction évolue sous un régime sélectif ou neutre dans l'environnement particulier de la grotte.

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Diana García-García, Morgane Locker, Muriel Perron

La régénération de la rétine : une stratégie thérapeutique pour demain ?

Current Opinion in Genetics & Development 2020 Jun 30; 64:52-59. doi: 10.1016/j.gde.2020.05.025. Update on Müller Glia Regenerative Potential for Retinal Repair.

La glie de Müller permet la régénération de la rétine mais l’efficacité de ce processus varie énormément d’une espèce de vertébré à l’autre. Il est notamment extrêmement limité chez les mammifères. Identifier les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le potentiel régénératif des cellules de Müller devrait permettre à terme de développer des stratégies de médecine régénérative à destination des patients atteints de dystrophies rétiniennes.

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Maria Teleńczuk, Bartosz Teleńczuk, Alain Destexhe

Les potentiels de champ locaux : une histoire d'inhibition ?

J Physiol. 2020 Jun 29. doi: 10.1113/JP279452. Online ahead of print. Modeling unitary fields and the single-neuron contribution to local field potentials in the hippocampus.

Dans un article sous presse dans BioRxiv et à paraître dans le Journal of Physiology, Maria Teleńczuk et ses collaborateurs de l'institut NeuroPSI, démontrent que l’origine la plus probable du potentiel électrique extracellulaire dans le tissu neuronal, aussi appelé potentiel de champ local (local field potential ou LFP), est issue essentiellement des neurones inhibiteurs. Les auteurs utilisent une combinaison de modélisation et d'enregistrements par micro-électrodes chez l’homme et le singe.

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Quentin Gaucher, Pierre Yger, Jean-Marc Edeline

La stratégie utilisée pour augmenter l’excitabilité corticale a des conséquences spécifiques sur la structure temporelle des réponses neuronales à des vocalisations

Journal of Physiology. 2020 Jun 15. doi: 10.1113/JP279902. Increasing Excitation vs. Decreasing Inhibition in Auditory Cortex: Consequences on the Discrimination Performance Between Communication Sounds.

Chez de nombreuses espèces animales, la communication repose sur la perception de vocalisations spécifiques. Un des supports possibles de l’encodage des vocalisations au niveau cortical repose sur la reproductibilité temporelle des trains de potentiels d’actions émis en réponse à ces signaux. Le niveau d’excitabilité des neurones corticaux affecte la reproductibilité de leurs réponses, et est souvent vu comme un facteur critique des performances perceptives d’un sujet. En théorie, une augmentation de l’excitabilité corticale peut résulter soit d’une augmentation des excitations, soit d’une réduction des inhibitions présentes dans les circuits corticaux ; ces deux situations pouvant être déclenchées par l’action des systèmes neuromodulateurs.

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Sophie Skarlatou, Coralie Hérent , Elisa Toscano, César S Mendes, Julien Bouvier, Niccolò Zampieri

Afadin Signaling at the Spinal Neuroepithelium Regulates Central Canal Formation and Gait Selection

Cell Reports. 2020 Jun 9;31(10):107741. doi: 10.1016/j.celrep.2020.107741.

Afadin, a scaffold protein controlling the activity of the nectin family of cell adhesion molecules, regulates important morphogenetic processes during development. In the central nervous system, afadin has critical roles in neuronal migration, axonal elongation, and synapse formation. Here we examine the role of afadin in development of spinal motor circuits. Afadin elimination in motor neuron progenitors results in striking locomotor behavior: left-right limb alternation is substituted by synchronous activation, characteristic of bound gait. We find that afadin function at the neuroepithelium is required for structural organization of the spinal midline and central canal morphogenesis. Perturbation of afadin results in formation of two central canals, aberrant contralateral wiring of different classes of spinal premotor interneurons, and loss of left-right limb alternation, highlighting important developmental principles controlling the assembly of spinal motor circuits.

PubMed or Website : Cell Reports. 2020 June 9
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Samira Souffi, Christian Lorenzi, Léo Varnet, Chloé Huetz, Jean-Marc Edeline

le codage cortical de vocalisations naturelles est robuste au bruit, mais reste moins discriminant que le codage sous-cortical, qui lui est bien plus sensible au bruit

Journal of Neuroscience. 2020 May 22;JN-RM-2731-19. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2731-19.2020. Noise-sensitive but More Precise Subcortical Representations Co-Exist With Robust Cortical Encoding of Natural Vocalizations.

L’Homme et toutes les espèces animales sont capables de discriminer des sources sonores en présence de bruits ambiants importants. Ces dernières années, de nombreuses études effectuées chez l’Homme ou l’animal, ont popularisé l’idée que cette capacité reposait essentiellement sur la robustesse des réponses du cortex auditif ; le réseau cortical supposé extraire la source sonore cible au milieu du flux sonore qui nous atteint à chaque seconde. Paradoxalement, très peu de travaux ont été réalisés pour déterminer à chaque étage du système auditif la qualité de la discrimination neuronale des sons de communication masqués par du bruit. De plus, très peu de travaux ont cherché à quantifier les effets du bruit sur la discrimination neuronale en termes d'altérations des modulations d'amplitude.

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Lucille Tallot, Michael Graupner , Lorenzo Diaz-Mataix , Valérie Doyère

Mise en évidence d’un large réseau neuronal en cohérence pour un encodage de l’intervalle entre deux stimuli associés

Cerebral Cortex. 2020 May 15;bhaa100. doi: 10.1093/cercor/bhaa100. Beyond Freezing: Temporal Expectancy of an Aversive Event Engages the Amygdalo-Prefronto-Dorsostriatal Network.

Apprendre c’est associer les événements entre eux pour pouvoir en inférer des relations causales, des attendus. Associer deux événements, c’est aussi connaître leur relation temporelle, au point même de savoir qu’un événement prédit l’arrivée d’un autre événement à un moment précis, ni avant, ni après. Cela permet de se préparer pour pouvoir renvoyer la balle de tennis avec succès, ou savoir s’il nous reste assez de temps pour traverser avant que le feu ne passe au vert. L’étude publiée a mis en évidence un corrélat neuronal de l’apprentissage de cet intervalle de temps entre deux événements, grâce à un protocole de conditionnement Pavlovien aversif chez le rat. Cette étude montre une connectivité accrue d’un large réseau neuronal impliquant l’amygdale, le cortex préfrontal et le striatum dorsal, avec une augmentation de cohérence entre leurs activités neuronales dans une bande de fréquence de 3-6Hz. Cette cohérence accrue, déclenchée par le stimulus prédicteur, est présente jusqu’au moment attendu de l’arrivée du second stimulus et apparaît après seulement quelques essais d’apprentissage, alors que le comportement lui-même n’exprime ni un apprentissage discriminatif, ni la connaissance de la durée entre les deux stimuli. Ces résultats mettent en lumière le rôle de larges réseaux neuronaux pour l’encodage de la durée comme prérequis à la formation des associations.

PubMed or Website : Cerebral Cortex, 2020 May 15
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