Equipe Chevaleyre / Piskorowski

Plasticité synaptique et réseaux neuronaux


Chef d'équipe :  Vivien Chevaleyre  |   Rebecca Piskorowski

Membre d'équipe :  Sadiyah Cassim  |   Laetitia Chauviére  |   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. 

 

Publications récentes

 

Piskorowski RA and Chevaleyre V. “Interneurons in Synaptic Plasticity and Information Storage.” Learning and Memory: A Comprehensive Reference. Chapter 14; Volume 4. Mechanisms of Memory. Elsevier Press. Oxford.  In press.

Thomas D Prévôt, François Gastambide, Cécile Viollet, Nadia Henkousl, Guillaume Martel, Jacques Epelbaum, Daniel Béracochéa, Jean-Louis Guillou. “Roles of Hippocampal Somatostatin Receptor Subtypes in Stress Response and Emotionality.” Neuropsychopharmacology in press, accepted article online 16 December 2016. doi:10.1038/npp.2016.281.

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

Vivien Chevaleyre and Rebecca Piskorowski, « Schizophrénie: une nouvelle piste dans la compréhension des déficits de mémoire sociale.» Biofutur, No 375 (April 2016) pp48-51.

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.

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.

Y Maury, Côme J, Piskorowski RA, Salah-Mohellibi N, Chevaleyre V, Peschanski M, Martinat C and Nedelec S. “Combinatorial analysis of developmental cues efficiently converts human pluripotent stem cells into multiple neuronal subtypes.” Nature Biotechnology. 2016. Jan; 33(1):89-96. doi: 10.1038/nbt.3049.

K Nasrallah, Piskorowski RA, Chevaleyre V. “Inhibitory plasticity permits the recruitment of CA2 pyramidal neurons by CA3.” eNeuro. Jul 2015. DOI: 10.1523/ENEURO.0049-15.2015

Martel G., Simon A., Nocera S., Kalainathan S., Pidoux L., Blum D., Leclère-Thurbant S., Diaz J. , Geny D., Moyse E., Videau C., Buée L, Epelbaum J., Viollet C. Aging, but not Tau pathology, impacts olfactory performances and somatostatin systems in THY-Tau22 mice, Neurobiology of Aging 2015 Feb;36(2):1013-28.

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

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.

Pavlopoulos E; Trifilieff P; Chevaleyre V; Zairis S; Fioriti L; Malleret G; Kandel E.R. “Non-Proteolytic Ubiquitination by Neuralized1 Leads to Activation of CPEB3: A Novel Function of the Ubiquitin System in Synaptic Plasticity and Memory Storage.” Cell. 2011. 147(6): 1369-83.

RA Piskorowski and V Chevaleyre. “Synaptic integration by different dendritic compartments of hippocampal CA1 and CA2 pyramidal neurons.” Cellular and Molecular Life Sciences. 2012. Jan; 69 (1):75-88.

P Trifilieff, Rives ML, Urizar E, Piskorowski RA, Vishwasrao H, Castrillon J, Schmauss C, Slättman M, Gullberg M and Javitch JA. “Detection of antigen interactions ex vivo by proximity ligation assay: endogenous dopamine D2-adenosine A2A receptor complexes in the striatum.” Biotechniques. 2011. Aug; 51(2):111-8.

Lepousez G., Csaba Z., Bernard V., Loudes C., Videau C., Lacombe J., Epelbaum E. and Viollet C. “Somatostatin interneurons delineate the inner part of the External Plexiform Layer in the mouse main olfactory bulb.” 2010. J. Comp. Neurol. 518:1976–1994.

Lepousez G., Mouret A., Loudes C., Epelbaum J. and Viollet C. “Somatostatin contributes to in vivo gamma oscillation modulation and odor discrimination in the olfactory bulb.” J. Neurosci. 2010. 30(3):870–875

Gastambide F, Lepousez G, Viollet C, Loudes C, Epelbaum J, Guillou JL. Cooperation between hippocampal somatostatin receptor subtypes 4 and 2: Functional relevance in interactive memory systems. Hippocampus (2009) Jul 21. 09-1 Gastambide F. , Viollet C. , Lepousez G., Epelbaum J., Guillou J.L., Hippocampal SSTR4 somatostatin receptors control the selection of memory strategies, Psychopharmacology 2009. vol. 202 (1-3) 153-163