Equipe Chevaleyre / Piskorowski

Plasticité synaptique et réseaux neuronaux


Chef d'équipe :  Vivien Chevaleyre  |   Rebecca Piskorowski

Membre d'équipe :  Sadiyah Cassim  |   Maithé Loisy  |   Eleni Paizanis  |   Cécile Viollet

 

Notre équipe s’intéresse aux microcircuits et à la plasticité synaptique impliqués dans la formation de mémoires. L’hippocampe est une structure cérébrale clé pour la formation de nouvelles mémoires. Notre recherche est focalisée sur la région CA2, une région qui reçoit des afférences directes de structures intra- et extra-hippocampiques comme le cortex et l’hypothalamus, et qui est impliquée dans la formation de mémoire sociale et le codage de l’espace pendant l’immobilité. Longtemps ignorée, cette petite région de l’hippocampe est en train d’émerger comme une région distincte de l’hippocampe avec des propriétés et une composition cellulaire unique. De plus, les neurones de la région CA2 sont particulièrement vulnérables lors de l’apparition de maladies psychiatriques comme la schizophrénie et la démence. Nous utilisons une combinaison de techniques telles que l’électrophysiologie, l’optogénétique, l’imagerie et le comportement pour étudier comment l’expérience et les facteurs environnementaux affectent la physiologie et la plasticité des cellules de la région CA2, et déterminer les conséquences de ces changements sur la fonction de l’hippocampe en conditions normales et pathologiques.
 

 

5 principales publications

 1 / Chevaleyre V, Piskorowski RA. “Hippocampal Area CA2: An Overlooked but Promising Therapeutic Target.” Trends Mol Med. 2016 Aug;22(8):645-55.

2 / Nasrallah K, Piskorowski RA, Chevaleyre V. “Bi-directional interplay between proximal and distal inputs to CA2 pyramidal neurons.” Neurobiol Learn Mem. 2016 Jun 25. pii: S1074-7427(16)30099-5. doi: 10.1016/j.nlm.2016.06.024.

3 / RA Piskorowski, Nasrallah K., Diamantopoulou A., Mukai J, Hassan S.I., Siegelbaum SA, Gogos JA, Chevaleyre V. “Age-dependent specific changes in area CA2 of the hippocampus and social memory deficit in a mouse model of the 22q11.2 deletion syndrome.” Neuron. 2016. Jan 6;89(1)163-176.

4 / RA Piskorowski and V Chevaleyre. “Delta-opioid receptors mediate unique plasticity onto parvalbumin-expressing interneurons in area CA2 of the hippocampus.” J. Neuroscience. 2013. Sept 4;33(36):14567-78.

5 / Chevaleyre V, Piskorowski R. “Modulating excitation through plasticity at inhibitory synapses.” Front Cell Neurosci. 2014. Mar 28;8:93.

 

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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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. 

Sources de financement


• ANR WhoRU
• ANR PlasticAdo

 

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.

Robert V, Cassim S, Chevaleyre V and Piskorowski RA. (2018) “Hippocampal Area CA2: Properties and Contribution to Hippocampal Function.” Cell and Tissue Research. Sep;373(3):525-540.

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.