Soutenance de thèse de FORTOUL Aurélien
Titre de thèse
Caractérisation anatomique, fonctionnelle et comportementale d'une représentation dupliquée des vibrisses chez deux modèles murins d'hétérotopies de la matière grise
Anatomical, functional and behavioral characterization of a duplicated whisker representation in two murine models of grey matter heterotopia
Résumé de la thèse
Les hétérotopies de la matière grise (GMH) se caractérisent par des masses de neurones ectopiques (ou hétérotopies) accumulés sous le cortex, formant un cortex en apparence dupliqué. Chez l'Homme, ces GMH conduisent à des fonctions corticales altérées et à des épilepsies. Durant ma thèse, j'ai étudié deux modèles murins présentant de larges hétérotopies situées sous le cortex somatosensoriel. Chez les rongeurs, une large portion de ce cortex est dédiée à la représentation corticale des vibrisses, essentielles pour explorer leur environnement. Elle est organisée de manière topographique en champ des barils où chaque baril est formé par des agrégats de neurones de la couche IV innervés par des axones thalamocorticaux. Durant ma thèse, j'ai examiné l'impact des GMH sur le développement de la représentation des vibrisses et l'intégration sensorielle. J'ai utilisé deux modèles murins de GMH résultant de la délétion conditionnelle (cKO) spécifique au télencéphale dorsal des gènes Eml1 ou RhoA et reproduisant deux sous-types de GMH : une hétérotopie en bande sous-corticale pour le premier et une hétérotopie nodulaire périventriculaire pour le second. En combinant immunohistochimie, traçage viral et enregistrements électrophysiologiques, je montre dans les deux modèles que des barils ectopiques sont présents dans l'hétérotopie et qu'ils répondent de manière topographique à la stimulation des vibrisses, tout comme les barils normalement positionnés dans le cortex. Je montre également que cette représentation dupliquée des vibrisses impacte peu l'apprentissage d'une tâche de recherche de récompense guidée par les vibrisses mais plutôt la vitesse de locomotion dans le modèle RhoAcKO.
Thesis resume
Gray matter heterotopia (GMH) are characterized by masses of ectopic neurons (or heterotopia) accumulated under the cortex, forming an apparent duplicated cortex. In humans, GMH causes altered cortical functions and epilepsy. During my PhD, I studied two mouse models exhibiting large heterotopia located under the somatosensory cortex. In rodents, a large portion of this cortex is dedicated to cortical whisker representation, essential for exploring their environment. It is organized topographically forming the ‘barrel field' where each barrel is characterized by aggregates of layer 4 neurons innervated by thalamocortical axons. During my Phd, I investigated the impact of GMH on the development of cortical whisker representation and sensory integration. I used two mouse models of GMH resulting from conditional knockout (cKO) specifically in the dorsal telencephalon of the Eml1 or RhoA genes reproducing two subtypes of GMH: respectively subcortical band heterotopia and perviventricular nodular heterotopia. Combining immunohistochemistry, viral tracing, and electrophysiological recordings, I showed in both models that ectopic barrels are present in the heterotopia and that they respond topographically to whisker stimulation, just like normally positioned barrels in the cortex. I also showed that this duplicated representation of the whiskers has little impact on learning a whisker-guided foraging task but rather on locomotion speed in the RhoAcKO model.