Equipe Chevaleyre / Piskorowski

Plasticité synaptique et réseaux neuronaux

Chef d'équipe : Vivien Chevaleyre | Rebecca Piskorowski

Membre d'équipe : Eude Lepicard | Maud Muller | Eleni Paizanis

Résumé
Fiche détaillée

Notre but est de mieux comprendre comment la région CA2 est intégrée dans le circuit hippocampique et dans quelles circonstances cette région est la plus active. Notre équipe possède une panoplie d'outils de pointe qui nous permet d'étudier les circuits neuronaux et la physiologie des interneurones et cellules principales de la région CA2 et de l'hypothalamus de souris adultes. Nous utilisons en routine les techniques d'électrophysiologie, d'optogénétique et de pharmacogénétique (ie DREADDs) pour stimuler ou rendre silencieuses les cellules principales du CA2. Par ces approches, notre équipe a découvert une forme nouvelle de plasticité de la transmission inhibitrice, propre à la région CA2 (Piskorowski and Chevaleyre, 2013; Nasrallah et al 2015) et qui nécessite l'activation des récepteurs opioïdes delta.

La région CA2 est particulièrement touchée dans de nombreuses maladies psychiatriques (Knable, Mol Psychiatry 2004). Les résultats d'études obtenues en post-mortem chez l'Homme, ainsi que les dernières recherches de notre équipe, ont montré que, dans la région CA2, les cellules principales comme les interneurones subissent de profondes modifications en fonction de l'âge (Piskorowski et al, Neuron, 2016). Ainsi, mieux comprendre le fonctionnement de la région CA2 est important non seulement pour appréhender les processus d'apprentissage et de mémorisation, mais aussi pour une meilleure compréhension des maladies psychiatriques. Du fait des caractéristiques moléculaires uniques de ses neurones, la région CA2 ouvre en effet de nouvelles perspectives en ce qui concerne le traitement des symptômes de nombreuses maladies psychologiques par le développement de nouveaux types de traitements pharmacologiques.

5 principales publications

1 / MaïthéLoisy^1,GuillaumeBouisset^3,SébastienLopez^3,MaudMuller^1,AlenaSpitsyn^1,JeanneDuval¹, Rebecca AnnPiskorowski^12,LaureVerret^3,VivienChevaleyre¹²⁴. « Sequential inhibitory plasticities in hippocampal area CA2 and social memory formation » https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.06.013

2 / Robert V, Ludivine T, Davatolhagh MF, Bernardo-Garcia FJ, Clements KN, Chevaleyre V, Piskorowski RA. “The Mechanisms Shaping CA2 Pyramidal Neuron Action Potential Bursting Induced by Muscarinic Acetylcholine Receptor Activation.” (2020) Journal of General Physiology. 152(4). Apr 6. doi: 10.1085/jgp.201912462.

3 / Chen S, He L, Huang AJ, Boehringer R, Robert V, Wintzer M, Polygalov D, Weitemier AZ, Tao Y, Gu M1, Middleton SJ, Namiki K, Hama H, Therreau L, Chevaleyre V, Hioki H, Miyawaki A, Piskorowski RA, McHugh TJ. “A Hypthalamic Novelty Signal Modulates Hippocampal Memory.” (2020) Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2771-1

4 / Domínguez S, Rey CC, Therreau T, Fanton A, Massotte D, Verret L, Piskorowski RA and V Chevaleyre. “Maturation of PNN and ErbB4 signaling in area CA2 during adolescence underlies the emergence of PV interneuron plasticity and social memory.” (2019) Cell Reports. 2019 Oct 29;29(5):1099-1112.e4. doi: 10.1016/j.celrep.2019.09.044.

5 / Nasrallah K, Therreau L, Robert V, Huang A, McHugh T, Piskorowski* RA and V Chevaleyre*. “Routing hippocampal information flow throught Parvalbumin interneuron plasticity in area CA2.” (2019) Cell Reports. 27, 86-98. *Corresponding author.

Pourquoi s'intéresser à la région CA2 de l’hippocampe ? D'une part, cette relativement petite région, peu étudiée jusqu'à maintenant, reçoit des informations sensorielles excitatrices du cortex et du gyrus denté. Contrairement aux régions CA1 et CA3, elle reçoit aussi des afférences de régions hypothalamiques très actives dans un contexte social et émotionnel qui mettent en jeu la libération de neuromodulateurs tels que la vasopressine et l’ocytocine connus pour leur implication dans les processus d’apprentissage et les interactions sociales. De plus, les neurones principaux et interneurones de la région CA2 forment un circuit neuronal dont les propriétés intrinsèques atypiques, physiologiques comme moléculaires, le distinguent des autres régions hippocampiques. En particulier, les récepteurs pour de nombreux neuromodulateurs (ie enképhaline, vasopressine, œstrogènes, somatostatine, corticoïdes, substance P et ocytocine) y sont soit enrichis soit exclusivement exprimés. D'autre part, les neurones principaux du CA2 envoient leurs projections vers les régions CA3 et CA1 de l’hippocampe mais aussi sur des régions extra-hippocampiques comme l’hypothalamus et le septum. Ainsi, les neurones de la région CA2 sont idéalement situés pour moduler à la fois les processus mnésiques et les projections longues du réseau cérébral impliquées dans les comportements émotionnels. Cette hypothèse est confortée par des données récentes qui montrent que la région CA2 est fondamentale pour la mémoire émotionnelle (Hitti et al, Nature 2014) et que la réexpression ciblée et exclusive des récepteurs 1b de la vasopressine dans les cellules principales du CA2 de souris invalidées pour ce récepteur permet de récupérer le phénotype d'agressivité sociale des souris contrôles (Pagano, Mol. Psychiatry, 2014).

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Sources de financement

• ANR WhoRU
• ANR PlasticAdo
• Équipes Fondation pour la Recherche Medicale

Publications récentes

Boehringer R, Polygalov D, Huang AJY, Middleton SJ, Robert V, Wintzer ME, Piskorowski RA, Chevaleyre V, and McHugh TJ. (2017) “Chronic loss of CA2 transmission leads to hippocampal hyperexcitability.” Neuron, May 3;94(3):642-655.e9.

Nasrallah K, Piskorowski RA, Chevaleyre V. (2017) “Bi-directional interplay between proximal and distal inputs to CA2 pyramidal neurons.” Neurobiol Learn Mem. Feb;138:173-181.

Palacio S, Chevaleyre V, Brann DH, Murray KD, Piskorowski RA and Trimmer JS. (2017) “Heterogeneity in Kv2 Channel Expression Shapes Action Potential Characteristics and Firing Patterns in CA1 versus CA2 Hippocampal Pyramidal Neurons.” eNeuro, August 24; 4 (4).

Prévôt TD, Gastambide F, Viollet C, Henkous N, Martel G, Epelbaum J, Béracochéa D, Guillou JL (2017) “Roles of hippocampal somatostatin receptor subtypes in stress response and emotionality” Neuropsychopharmacology 42 (8), 1647

Viollet C, Simon A, Tolle V, Labarthe A, Grouselle D, Loe-Mie Y, Simonneau M, Martel G, Epelbaum J. (2017) “Somatostatin-IRES-Cre mice: between knockout and wild-type?” Frontiers in endocrinology 8, 131.

Beaudet G, Jozet-Alves C, Asselot R, Schumann-Bard P, Freret T, Boulouard M, Paizanis E. (2017) “Deletion of the serotonin receptor type 7 disrupts the acquisition of allocentric but not egocentric navigation strategies in mice." Behav Brain Res. 2017 Mar 1;320:179-185.

Beaudet G, Paizanis E, Zoratto F, Lacivita E, Leopoldo M, Freret T, Laviola G, Boulouard M, Adriani W. (2016) “LP-211, a selective 5-HT7 receptor agonist, increases novelty-preference and promotes risk-prone behavior in rats.” Synapse. 2017 Dec;71(12).

Piskorowski RA, Chevaleyre V. (2018) “Memory Circuits: CA2” Curr Opin Neurobiol. Apr 26;52:54-59.

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Mariotti L, Losi G, Lia A, Melone M, Chiavegato A, Gómez-Gonzalo M, Sessolo M, Bovetti S, Forli A, Zonta M, Requie LM, Marcon I, Pugliese A, Viollet C, Bettler B, Fellin T, Conti F, Carmignoto G (2018) “Interneuron-specific signaling evokes distinctive somatostatin-mediated responses in adult cortical astrocytes” Nature Communications. 9 (1), 82.

Prévôt TD, Viollet C, Epelbaum J, Dominguez G, Béracochéa D, Guillou JL. (2018) “sst2-receptor gene deletion exacerbates chronic stress-induced deficits: Consequences for emotional and cognitive ageing” Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry 86, 390-400.

Heinrich J, Vidal JS, Simon A, Rigaud AS, Hanon O, Epelbaum J, Viollet C, Duron E. (2018) “Relationships Between Lower Olfaction and Brain White Matter Lesions in Elderly Subjects with Mild Cognitive Impairment” Journal of Alzheimer's Disease 61 (3), 1133-1141.

Nasrallah K, Therreau L, Robert V, Huang A, McHugh T, Piskorowski* RA and V Chevaleyre*. “Routing hippocampal information flow throught Parvalbumin interneuron plasticity in area CA2.” (2019) Cell Reports. 27, 86-98.

Nocera S, Simon A, Fiquet O, Chen Y, Gascuel J, Datiche F, Schneider N, Epelbaum J, Viollet C (2019) “Somatostatin Serves a Modulatory Role in the Mouse Olfactory Bulb: Neuroanatomical and Behavioral Evidence” Frontiers in Behavioral Neuroscience 13, 61.

Domínguez S, Rey CC, Therreau T, Fanton A, Massotte D, Verret L, Piskorowski RA and V Chevaleyre. “Maturation of PNN and ErbB4 signaling in area CA2 during adolescence underlies the emergence of PV interneuron plasticity and social memory.” (2019) Cell Reports. Cell Rep. 2019 Oct 29;29(5):1099-1112.e4. doi: 10.1016/j.celrep.2019.09.044.

Schneider NY, Chaudy S, Epstein AL, Viollet C, Benani A, Pénicaud L, Grosmaître X, Datiche F, Gascuel J. Centrifugal projections to the main olfactory bulb revealed by trans-synaptic retrograde tracing in mice. J Comp Neurol. (2019) Dec 23;. doi: 10.1002/cne.24846.

Robert V , Ludivine T, Davatolhagh MF, Bernardo-Garcia FJ, Clements KN, Chevaleyre V, Piskorowski RA. “The Mechanisms Shaping CA2 Pyramidal Neuron Action Potential Bursting Induced by Muscarinic Acetylcholine Receptor Activation.” (2020) Journal of General Physiology. 152(4). Apr 6. doi: 10.1085/jgp.201912462.

Lepicard E, RA Piskorowski. “La puissance de calcul des dendrites du cortex cérébral humain.” (2020) mécecine/sciences no. 6-7, 36:22-24. doi : 10.1051/medsci/2020100.

Diaz J, Gérard X, Emerit MB, Areias J, Geny D, Dégardin J, Simonutti M, Guerquin MJ, Collin T, Viollet C, Billard JM, Métin C, Hubert L, Larti F, Kahrizi K, Jobling R, Agolini E, Shaheen R, Zigler A, Rouiller-Fabre V, Rozet JM, Picaud S, Novelli A, Alameer S, Najmabadi H, Cohn R, Munnich A, Barth M, Lugli L, Alkuraya FS, Blaser S, Gashlan M, Besmond C, Darmon M, Masson J. "YIF1B mutations cause a post-natal neurodevelopmental syndrome associated with Golgi and primary cilium alterations” (2020) Brain. Oct 1; 143(10):2911-2928. doi 10.1093/brain/awaa235.

Chen S, He L, Huang AJ, Boehringer R, Robert V, Wintzer M, Polygalov D, Weitemier AZ, Tao Y, Gu M1, Middleton SJ, Namiki K, Hama H, Therreau L, Chevaleyre V, Hioki H, Miyawaki A, Piskorowski RA, McHugh TJ. “A Hypthalamic Novelty Signal Modulates Hippocampal Memory.” (2020) Nature. 586, 270-274. Doi: 10.1038/s41586-020-2771-1

Robert V, Therreau L, Chevaleyre C, Lepicard E, Viollet C, Cognet J, Huang AJY, Boehringer R, Polygalov D, McHugh T, Piskorowski RA. “Local circuit allowing hypothalamic control of hippocampal area CA2 activity and consequences for CA1.” (2021). eLife. 2021;10:e63352 doi: 10.7554/eLife.63352