Soutenance de thèse de BENKEMOUN Ambre


Titre de thèse

Exploration des mécanismes centraux du couplage respiratoire-cardiovasculaire : Rôle des neurones GABAergiques du Complexe de pré-Bötzinger et modulation par les corps carotidiens et l'ocytocine

Investigating the central mechanisms underlying Respiratory-Cardiovascular Coupling : The role of GABAergic pre-Bötzinger Complex Neurons and modulation by the carotid bodies and oxytocin

Date

13 juin 2025 à 14h00

Adresse

INMED, 163 avenue de Luminy, 13009, Marseille, Salle de conférence

Ecole doctorale

Sciences du Vivant

Specialité

SCIENCES DU VIVANT Neurosciences

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots clés

Couplage respiratoire-cardiovasculaire,Régulation autonome cardiovasculaire,Contrôle central respiratoire,Tronc cérébral,Corps carotidiens,Ocytocine,

Keywords

Respiratory-cardiovascular coupling,Autonomic cardiovascular regulation,Central respiratory command,Brainstem,Carotid bodies,Oxytocin,

Jury

Jury de thèse
Qualité Nom Etablissement
Professeur des universités M. GESTREAU Christian Aix-Marseille Université, INMED
Directrice de recherche Mme THOBY-BRISSON Muriel Université de Bordeaux, INCIA
Maître de conférences - praticien hospitalier M. BALANÇA Baptiste HCL, Université Claude Bernard Lyon 1, CRNL
Directrice de recherche Mme BUONVISO Nathalie Université Claude Bernard Lyon 1, CRNL
Directeur de recherche M. FORTIN Gilles Ecole normale supérieure, IBENS
Chargée de recherche Mme QUILICHINI Pascale Aix Marseille Université, INS
Chargé de recherche M. MENUET Clément Aix Marseille Université, INMED

Résumé de la thèse

La survie des organismes dépend du maintien à l'équilibre de constantes physiologiques essentielles, dont la concentration des gaz sanguins, régulée par les systèmes respiratoire et cardiovasculaire. L'efficience physiologique de ces systèmes est optimisée par le couplage respiratoire-cardiovasculaire (CRCV). Le CRCV repose principalement sur l'interaction entre les neurones respiratoires et autonomes cardiovasculaires du tronc cérébral qui génère des oscillations de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle en phase avec la respiration. Toutefois, les mécanismes centraux à l'origine de ces oscillations sont encore mal caractérisés. Ma thèse a exploré ces interactions et les mécanismes à l'origine du CRCV, en combinant des approches anatomo-fonctionnelles incluant le traçage viral et l'optogénétique. Ces travaux révèlent que les neurones GABAergiques du complexe de pré-Bötzinger, le groupe de neurones générant le rythme inspiratoire, participent à générer le CRCV en condition basale. D'autre part, le CRCV peut être modulé dans diverses conditions physiopathologiques. Notamment, il est amplifié dans des contextes sociaux positifs, et une étude menée au début de ma thèse a contribué à montrer que l'ocytocine potentialise l'aspect cardiaque du CRCV en agissant sur les neurones glycinergiques du complexe de pré-Bötzinger. A l'inverse, le CRCV est altéré dans certaines pathologies comme l'hypertension ou les apnées du sommeil. Par un protocole de stimulations répétées des corps carotidiens, j'ai démontré que ces organes participent à la mise en place de l'exacerbation du CRCV. En résumé, mes travaux contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes centraux du CRCV, en démontrant le rôle des neurones GABAergiques du complexe de pré-Bötzinger, et en identifiant deux mécanismes de modulation : un central physiologique, via l'ocytocine, et un périphérique, via les corps carotidiens, aux conséquences pathologiques.


Thesis resume

The survival of organisms relies on maintaining the balance of essential physiological constants, including blood gas concentration. This regulation is ensured by the respiratory and cardiovascular systems, whose physiological efficiency is maximized by the respiratory-cardiovascular coupling (RCC). RCC has a primarily central origin, through interactions between respiratory neurons and autonomic cardiovascular neurons located in the brainstem which generate oscillations in heart rate and blood pressure in phase with respiration. However, the central mechanisms underlying these oscillations remain poorly characterized. The aim of my thesis was to study the neuronal interactions and the mechanisms underlying RCC by combining anatomo-functional approaches, including viral tracing and optogenetics. This work first demonstrated that GABAergic neurons of the pre-Bötzinger complex, the neuronal group generating the inspiratory rhythm, contact key regions for RCC and play a role in its establishment under basal conditions. Moreover, RCC can be modulated under various physiopathological conditions. Notably, it is enhanced in positive social contexts and a study conducted at the beginning of my thesis helped show that oxytocin potentiates the cardiac aspect of RCC by modulating glycinergic neurons of the pre-Bötzinger complex. Conversely, RCC is altered in certain pathologies such as hypertension or sleep apnea. Using a protocol of repeated stimulations of the carotid bodies, I demonstrated that these peripheral organs contribute to the establishment of RCC exacerbation. In summary, my work contributes to a better understanding of the central mechanisms of RCC by highlighting the crucial role of GABAergic neurons in the pre-Bötzinger complex and by identifying two mechanisms of RCC modulation: a central physiological one, via oxytocin, and a peripheral one via the carotid bodies, with potential pathological consequences.