Cooperation between retinal ganglion cells shapes the connectivity of the visual system
La coopération entre cellules ganglionnaires de la rétine façonne la connectivité du système visuel
Résumé
Visual maps in the brain develop progressively via competitive mechanisms, depending on neuronal activity and cAMP signaling. It has been shown that competitive mechanisms rely on relative activity between the two eyes (inter-eye). The role of relative activity between neighboring cells (intra-eye) has been suggested, however it has not been experimentally proven due to the complexity of the experimental paradigms needed. This thesis focuses on investigating competitive and cooperative mechanisms involved in the development of visual maps. The design of a tool generating a mosaic of two populations of cells allows the investigation of the interactions between RGCs in an intact organism. The results described herein demonstrate that cooperative mechanisms participate in the refinement of neighboring RGC axonal arbors. This co-stabilization of retinal axonal arbors depends on cAMP signaling inside RGC. However, this cooperation between adjacent cells doesn’t influence neither axon guidance, developmental cell death, nor spontaneous retinal activity; suggesting that these mechanisms are present in the visual primary targets rather than in the retina. Furthermore, preliminary results suggest morphological changes of RGC synapses could be involved in the cooperation mechanisms. These data suggest the presence of locally restricted cAMP signals. This PhD thesis also reveals that intrinsic electrical activity in RGC is necessary for their development and maintenance inside the visual targets, as soon as their axons reach the thalamus. Taken together, this work demonstrate the existence of co-stabilization mechanisms of neighboring synapses in the primary visual targets. Since spontaneous activity of adjacent neurons is synchronized in many regions in the brain, this work will allow to better understand the processes underlying competitive mechanisms during the development of neuronal connectivity.
Les cartes visuelles se développent progressivement grâce à des mécanismes compétitifs, dépendants notamment de l’activité des neurones et de la signalisation AMPc. Il a été montré que ces mécanismes compétitifs dépendaient de l’activité relative entre les deux yeux (inter-œil). Le rôle de l’activité relative des cellules adjacentes (intra-œil) a également été suggéré, mais n’a en revanche pas été étudié jusqu’ici compte-tenu du défi technique que posent ces investigations. Cette thèse de doctorat s’intéresse à l’étude des mécanismes compétitifs et coopératifs impliqués dans le développement des cartes visuelles. Le développement d’un outil moléculaire générant une mosaïque de deux populations de cellules a permis l’examen de ces interactions dans un organisme intact. Les résultats décrits ici démontrent que des mécanismes coopératifs participent au raffinement des connexions des CGR adjacentes. Cette coopération lors de la stabilisation des arborisations axonales dépend de la signalisation AMPc au sein des CGR. Elle n’influence en revanche ni le guidage des axones, ni la mort cellulaire, ni les vagues d’activité spontanée rétiniennes ; suggérant une localisation de ces mécanismes au niveau des cibles visuelles plutôt que de la rétine. De plus, des résultats préliminaires suggèrent que des changements de morphologie des synapses pourraient être impliqués. Ces données dans l’ensemble supposent l’existence de signaux locaux d’AMPc. Ce travail révèle par ailleurs que l’activité électrique intrinsèque des CGR est essentielle pour leur développement et leur maintien au sein de leurs cibles. Dans l’ensemble, ce travail démontre l’existence de mécanismes de co-stabilisation de neurones adjacents. L’activité spontanée des neurones voisins étant synchrone dans de nombreuses régions du cerveau, ces données permettront de mieux comprendre les procédés qui sous-tendent les mécanismes compétitifs pendant le développement de la connectivité neuronale.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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