Caractérisation multiparamétrique des neurones du hilus du gyrus

Caract´erisation multiparam´etrique des neurones du hilus
du gyrus dent´e chez la souris
Cl´emence Leclerc
To cite this version:
Cl´emence Leclerc. Caract´erisation multiparam´etrique des neurones du hilus du gyrus dent´e
chez la souris. Neurobiologie. Universit´e Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. Fran¸cais.
<NNT : 2012PAO66411>.<tel-00833326>
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UNIVERSITE PIERRE ET MARIE CURIE PARIS VI
THESE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE PARIS VI
Ecole Doctorale Cerveau Cognition Comportement
Présentée et soutenue publiquement par
Clémence LECLERC
Le 12 Octobre 2012
Caractérisation multiparamétrique des neurones
du hilus du gyrus denté chez la souris
Jury
Pr. Stéphane CHARPIER
Dr. Thierry GALLOPIN
Dr. Claire RAMPON
Dr. Valérie CREPEL
Dr. Paul SALIN
Dr. Serge MARTY
Président
Directeur de thèse
Directrice de thèse
Rapporteur
Rapporteur
Examinateur

1
RESUME
Le gyrus denté fait partie de la formation hippocampique et joue un rôle clé notamment dans
le traitement des informations spatiales et les processus mnésiques. Il est également l’une des rares
régions cérébrales où la neurogénèse a lieu de manière constitutive chez le mammifère adulte.
Le gyrus denté est composé de nombreux types neuronaux. Les cellules granulaires confinées
dans la couche granulaire ainsi que les cellules moussues du hilus sont les principales cellules
glutamatergiques du gyrus denté et sont relativement homogènes de part leur propriétés
intrinsèques. Le hilus est également peuplé d’interneurones GABAergiques qui se caractérisent par
leur grande diversité. Ces interneurones représentent des acteurs cruciaux dans la balance
excitation/inhibition du réseau hippocampique et ils sont impliqués dans diverses conditions
neuropathologiques telles que l’épilepsie, la maladie d’Alzheimer, l’ischémie, le traumatisme crânien,
le stress chronique… Cependant, de part leur hétérogénité, ces interneurones restent assez peu
décrits et les corrélations entre les classifications existantes sont difficiles à établir. Une meilleure
connaissance des populations neuronales qui composent le hilus devrait contribuer à éclaircir leurs
rôles spécifiques.
Nous nous sommes tout d’abord intéressés à la localisation et la répartition dans le hilus des
interneurones GABAergiques par rapport aux neurones glutamatergiques. Pour ce faire nous avons
utilisé des souris transgéniques GAD67-GFP et évalué les densités de neurones exprimant la GFP
parmi la population neuronale totale visualisée grâce à des immunomarquages de NeuN (Neuronal
Nuclei Antigen). D’autres immunomarquages nous ont permis de mesurer dans le hilus et la couche
granulaire du gyrus denté les densités de marqueurs classiques d’interneurones : Calretinine (CR),
Parvalbumine (PV), Somatostatine (SOM), Neuropeptide Y (NPY), Oxyde Nitrique Synthétase 1
(NOS1) et Peptide Vasoactif Intestinal (VIP). En outre, pour compléter cette caractérisation des
interneurones, leurs propriétés électrophysiologiques, moléculaires et morphologiques ont été
étudiées individuellement. L’approche utilisée est la RT-PCR en multiplex sur cellule unique après
enregistrements électrophysiologiques en patch-clamp et injection de biocytine chez des souris
C57Bl6 âgées de 2 à 3 mois. Les marqueurs analysés par RT-PCR sont identiques à ceux étudiés en
immunomarquages. Une analyse non supervisée en clusters, prenant en compte les paramètres
électrophysiologiques et moléculaires, a fait ressortir la prééminence de deux grands types
cellulaires : les neurones glutamatergiques vs les interneurones GABAergiques, eux-même divisés par
la suite en trois clusters. En améliorant notre connaissance de la diversité des interneurones du hilus

2
du gyrus denté chez la souris adulte, cette étude servira de base pour de futurs travaux s’intéressant
à leur rôle physiologique, par exemple dans la maturation et la survie des neurones nouvellement
générés, ou à leur implication dans des neuropathologies.
En parallèle nous avons mené, en collaboration avec Claire Rampon (Centre de Recherches
sur la Cognition Animale), un projet visant à stimuler la production de nouveaux neurones dans
l’hippocampe de souris. Pour cela des souris ont reçu une injection intra-hippocampique d’un
rétrovirus dirigeant l’expression de eGFP (enhanced Green Fluorescent Protein) et du facteur de
transcription proneural NeuroD1. Les résultats obtenus au CRCA sur ce projet montrent que la
transduction de ce retrovirus dans les nouvelles cellules de l’hippocampe conduit à leur maturation
en neurone, et accélère leur développement morphologique. Il était primordial de vérifier que les
neurones transduits marqués par la GFP, et sur-exprimant NeuroD1, possèdent des caractéristiques
électrophysiologiques de neurones fonctionnels. Nous avons montré que ces neurones NeuroD1-
GFP+ sont capables d’émettre des potentiels d’action, et ce plus précocément que des neurones ne
sur-exprimant pas NeuroD1, et de recevoir des afférences GABAergiques et glutamatergiques. Les
neurones NeuroD1-GFP+ sont donc fonctionnels et bien intégrés au réseau hippocampique. Ces
avancées pourraient permettre d’envisager de nouvelles approches thérapeutiques dans les
pathologies affectant la neurogénèse hippocampique.

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TABLE DES MATIERES
Abréviations…………………………………………….…………………………………………………………………………………..7
I INTRODUCTION………………………………………………………………………………………………………………………8
1. Description anatomique de la formation hippocampique………………………………………………..8
a. Complexe subiculaire et cortex entorhinal………………………………………………………..11
b. L’hippocampe propre…………………………………………………………………………………….….11
c. Le gyrus denté…………………………………………………………………………………………….…….12
d. La boucle trisynaptique……………………………………………………………………………….…….15
e. Rôle de l’hippocampe…………………………………………………………………………..……………18
i. Mémoire………….……………………………………………………………………………………18
ii. Navigation spatiale……………………………………………………………………………….20
f. Hippocampe dorsal versus hippocampe ventral ?................................................22
2. Neurones du gyrus denté chez le rongeur………………………………………………………………………24
a. Classification morphologique des neurones du gyrus denté………………………………26
i. Cellules moussues……………….…………………………………………………….………….26
ii. Cellules en panier ou « basket cells »………………………………………….………..27
iii. Cellules axoaxoniques ou cellules chandelier……………………………….……….28
iv. Cellules HIPP (Hilar Perforant Path-associated)………………………….…………29
v. Cellules HICAP (HIlar Commissural-Associational Pathway related)……...30
vi. Cellules MOPP (Molecular layer Perforant Path-associated)…………..…….31
vii. Autres neurones……………………………………………………………………………………33
b. Caractéristiques moléculaires des neurones du gyrus denté………………..……………34
i. Calrétinine (CR)…………………………………………………………………………………….34
ii. Calbindine (CB)…………………………………………………………………………..…………34
iii. Parvalbumine (PV)…………………………………………………………………………..……35
iv. Neuropeptide Y (NPY)…………………………………………………………………..………35
v. Somatostatine (SOM)……………………………………………………………………………36
vi. Cholecystokinine (CCK)…………………………………………………………………………37
vii. Peptide Vasoactif Intestinal (VIP)……………………………………………….…………37
viii. Oxyde Nitrique Synthétase neuronale (NOS1)………………………………………38
c. Classification électrophysiologique des neurones du gyrus denté………..……………38
i. Les cellules granulaires……………………………………………………………..………….40
ii. Les cellules moussues…………………………………………………………………………..41
iii. Les interneurones du hilus……………………………………………………………………42
d. Connectivités au sein du gyrus denté……………………………………………………………..…45
3. Neurogénèse hippocampique adulte……………………………………………………………..………………47
a. Méthodologies……………………………………………………………………………………………….…47
b. Différentes phases……………………………………………………………………………………….……49
i. Cellules souches……………………………………………………………………………………49
ii. Cellules progénitrices……………………………………………………………………………49
iii. Cellules granulaires immatures……………………………………..…………..…………51
iv. Cellules granulaires matures………………………………………………………….……..52
4. Maladies neurodégénératives affectant l’hippocampe…………………………………………..………53