par Onizuka, Michiho 
Président du jury Lybaert, Pascale
Promoteur Laurent, Patrick
Publication Non publié, 2023-04-27
Président du jury Lybaert, Pascale
Promoteur Laurent, Patrick
Publication Non publié, 2023-04-27
Thèse de doctorat
| Résumé : | Le nématode Caenorhabditis elegans (C. elegans) est le seul modèle animal pourlequel le connectome complet du système nerveux est décrit jusqu'à chaque connexionsynaptique. L'hermaphrodite adulte C. elegans présente un système nerveux simple etcompact composé de seulement 302 neurones, classés en 118 classes neuronalesanatomiquement distinctes. Profitant des données récentes de séquençage d'ARNunicellulaire du stade larvaire L2 C. elegans, nous avons généré une carte moléculaire deson système nerveux. Nous avons développé une approche itérative d'analyse de clusteringqui nous a permis d'attribuer avec succès 97 des 118 classes neuronales à un cluster. 62clusters ont été attribués à une seule classe neuronale et 15 clusters à un sous-ensemblede classes neuronales partageant des identités moléculaires proches. Nous avons effectuéune analyse de pseudotiming révélant le processus de maturation de certains neurones (parexemple, PDA). Sur la base des profils d'expression de tous les neurones identifiés, nousavons prédit les régulateurs de destin cellulaire et validé expérimentalement le facteur detranscription unc-86 pour la différenciation physiologique des neurones RMG. De plus, nousavons effectué une analyse d'ontologie des gènes révélant des familles de gènes diversifiantles neurones sensoriels, les interneurones et les motoneurones. Finalement, nous avonsgénéré 15 nouveaux promoteurs spécifiques de classe neuronale et les avons validés invivo. Parmi eux, 10 représentent le seul promoteur spécifique signalé à ce jour.Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons caractérisé un circuit du réseauneuronal de C. elegans composé de 4 neurones: les interneurones bilatéraux PVP et lesneurones unilatéraux sensoriels à l'oxygène AQR et PQR. Nous démontrons par imageriecalcique que les interneurones PVP peuvent intégrer les réponses des neurones sensorielsà l'oxygène initiées par AQR et PQR. Nous attribuons donc un nouveau rôle physiologiqueaux neurones PVP dans le réseau neuronal adulte de C. elegans, en plus de son rôledéveloppemental en tant que pionnier de guidage axonal dans le cordon nerveux ventral.Nous montrons que cette intégration de la signalisation de l'oxygène par les neurones PVPest médiée par des jonctions gap (impliquant notamment les innexines INX-1 et CHE-7) etmontre une plasticité en fonction de l'expérience antérieure des niveaux d'oxygène ambiantpar l'animal. Nous montrons que la communication à travers les jonctions gap entre lesneurones PVP et AQR/PQR est modulée par l'activité de deux kinases connues dansd'autres mécanismes de plasticité neuronale: EGL-4/PKG et UNC-43/CaMKII. De plus, nousmontrons que l'expérience antérieure des niveaux d'oxygène ambiant module lecomportement de l'animal. Nous démontrons que la photoactivation des neurones PVPentraîne une augmentation de la vitesse de locomotion en fonction de la concentration enoxygène ambiant, suggérant qu'une boucle rétroactive locale médie la plasticitécomportementale observée en aval des neurones PVP. Pour conclure, nous montrons invivo dans le système nerveux de C. elegans que des niveaux distincts de signauxphysiologiques d'oxygène sont intégrés de manière différentielle par le biais de synapsesélectriques, régulés par l'activité des activités des kinases PKG et CaMKII qui à leur tourinduisent un comportement plastique chez C. elegans. |
