Les parutions

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Giovanni Usseglio, Edwin Gatier, Aurélie Heuzé, Coralie Hérent, Julien Bouvier

Control of Orienting Movements and Locomotion by Projection-Defined Subsets of Brainstem V2a Neurons

Current Biology, October 01, 2020 doi: 10.1016/j.cub.2020.09.014

Spatial orientation requires the execution of lateralized movements and a change in the animal’s heading in response to multiple sensory modalities. While much research has focused on the circuits for sensory integration, chiefly to the midbrain superior colliculus (SC), the downstream cells and circuits that engage adequate motor actions have remained elusive. Furthermore, the mechanisms supporting trajectory changes are still speculative. Here, using transneuronal viral tracings in mice, we show that brainstem V2a neurons, a genetically defined subtype of glutamatergic neurons of the reticular formation, receive putative synaptic inputs from the contralateral SC. This makes them a candidate relay of lateralized orienting commands. We next show that unilateral optogenetic activations of brainstem V2a neurons in vivo evoked ipsilateral orienting-like responses of the head and the nose tip on stationary mice. When animals are walking, similar stimulations impose a transient locomotor arrest followed by a change of trajectory. Third, we reveal that these distinct motor actions are controlled by dedicated V2a subsets each projecting to a specific spinal cord segment, with at least (1) a lumbar-projecting subset whose unilateral activation specifically controls locomotor speed but neither impacts trajectory nor evokes orienting movements, and (2) a cervical-projecting subset dedicated to head orientation, but not to locomotor speed. Activating the latter subset suffices to steer the animals’ directional heading, placing the head orientation as the prime driver of locomotor trajectory. V2a neurons and their modular organization may therefore underlie the orchestration of multiple motor actions during multi-faceted orienting behaviors.

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.

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

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

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
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

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

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.

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

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

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.

Diana García-García, Morgane Locker, Muriel Perron

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

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

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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