Projections from the Dorsomedial Division of the Bed Nucleus of the Stria Terminalis to Hypothalamic Nuclei in the Mouse

Acknowledgments: All the authors contributed to perform the experiments. SC designed the experiments, analyzed the data and wrote the paper. MB, JAG, DB and PYR edited the manuscript. This work was supported by the Region Franche-Comté, France (PYR), by The Francis Crick Institute (DB), by the Swiss National Science Foundation (PZ00P3_167934/1) and the Novartis Foundation for medical-biological research (19B145) (SC) The data that support the findings of this study are available from the corresponding author upon reasonable request.Peer reviewedPublisher PD

A Comparative Analysis Shows Morphofunctional Differences between the Rat and Mouse Melanin-Concentrating Hormone Systems

Sub-populations of neurons producing melanin-concentrating hormone (MCH) are characterized by distinct projection patterns, birthdates and CART/NK3 expression in rat. Evidence for such sub-populations has not been reported in other species. However, given that genetically engineered mouse lines are now commonly used as experimental models, a better characterization of the anatomy and morphofunctionnal organization of MCH system in this species is then necessary. Combining multiple immunohistochemistry experiments with in situ hybridization, tract tracing or BrdU injections, evidence supporting the hypothesis that rat and mouse MCH systems are not identical was obtained: sub-populations of MCH neurons also exist in mouse, but their relative abundance is different. Furthermore, divergences in the distribution of MCH axons were observed, in particular in the ventromedial hypothalamus. These differences suggest that rat and mouse MCH neurons are differentially involved in anatomical networks that control feeding and the sleep/wake cycle

The Fetal Hypothalamus Has the Potential to Generate Cells with a Gonadotropin Releasing Hormone (GnRH) Phenotype

Neurospheres (NS) are colonies of neural stem and precursor cells capable of differentiating into the central nervous system (CNS) cell lineages upon appropriate culture conditions: neurons, and glial cells. NS were originally derived from the embryonic and adult mouse striatum subventricular zone. More recently, experimental evidence substantiated the isolation of NS from almost any region of the CNS, including the hypothalamus. Here we report a protocol that enables to generate large quantities of NS from both fetal and adult rat hypothalami. We found that either FGF-2 or EGF were capable of inducing NS formation from fetal hypothalamic cultures, but that only FGF-2 is effective in the adult cultures. The hypothalamic-derived NS are capable of differentiating into neurons and glial cells and most notably, as demonstrated by immunocytochemical detection with a specific anti-GnRH antibody, the fetal cultures contain cells that exhibit a GnRH phenotype upon differentiation. This in vitro model should be useful to study the molecular mechanisms involved in GnRH neuronal differentiation

Contribution à l'étude de la structuration du diencéphale ventral de rat au cours du développement

Pendant une période précoce de son développement, le système nerveux central (SNC) est caractérisé par l'apparition de segments transversaux organisés le long du tube nerveux : les neuromères. Il a été montré qu'au sein des neuromères (prosomères pour le diencéphale), les progéniteurs neuronaux sont le siège de l'expression combinée et localisée de gènes spécifiques indispensables à la maturation des structures ou de certaines populations neuronales. Cependant, dans le diencéphale des mammifères, l'étude de l'expression de gènes du développement ne suffit pas à élucider les frontières de prosomères potentiels, qui restent donc très discutées. - Nos travaux concernent l'hypothalamus latéral postérieur de rat, où sont notamment localisées deux populations neuronales impliquées dans des réponses similaires (cycles veille-sommeil, prise alimentaire) et projetant dans l'ensemble du SNC : les neurones à hypocrétine (Hcrt) et les neurones producteurs de l'hormone de mélano-concentration (MCH). La distribution de ces deux populations neuronales ne respecte pas les frontières cytoarchitectoniques classiques de l'hypothalamus. Ainsi la distribution des neurones à MCH est restreinte à ladite zone à MCH , qui dérive d'un territoire particulier du neuroépithélium germinatif, et au sein de laquelle ont été individualisées au moins deux sous-populations définies en fonction de leur date de naissance et de leur phénotype chimique. Par ailleurs, les neurones à MCH sont détectés précocément au cours du développement. Nous avons donc utilisé une approche développementale pour essayer de comprendre la signification anatomique de la distribution des neurones à MCH, qui évoque certaines distributions spatiotemporelles de gènes du développement. - Les neurones à Hcrt étant colocalisés avec les neurones à MCH, nous avons tout d'abord voulu déterminer leur date de naissance et comparer ces résultats à ceux concernant la genèse des neurones à MCH. En utilisant la méthode au 5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU) et une technique de double marquage immunohistochimique BrdU/Hcrt, nous avons montré que 70% des neurones à Hcrt naissent au 12ème jour de vie embryonnaire. Les neurones à Hcrt sont générés en un pic étroit, ce qui explique leur distribution dans une aire incluse dans celle des neurones à MCH. Ce pic est encadré par ceux des deux sous-populations MCH, ce qui suggère que les neurones à Hcrt pourraient envoyer des collatérales à la fois vers le cortex et la moelle épinière. - Cette étude visait également à analyser les profils d'expression de cinq gènes du développement impliqués dans la mise en place du diencéphale (Pax6, Nkx2.1, Nkx2.2, DIx et Oln) et de les comparer à la distribution des neurones à MCH ainsi qu'aux premiers tractus de fibres. Par immunohistochimie et hybridation in situ, nous avons pu confirmer que la zone à MCH naît et se différencie dans un territoire caractérisé par l'expression d'une combinaison spécifique de facteurs de transcription. Ainsi, dès la naissance des premières cellules du manteau, au moins trois des gènes étudiés sont clairement exprimés dans ce territoire : il s'agit de Nkx2.l, Nkx2.2 et DIx. Cette zone à MCH est également adjacente au premier tractus longitudinal du diencéphale ou tractus post-opticus, issu de neurones de la région rétrochiasmatique. Par ailleurs, nous supposons l'existence d'un effet répressif, direct ou indirect, du gène Pax6. Notons que chez les souris homozygotes Pax6-/-, le gène MCH est exprimé de façon ectopique dans les aires du thalamus ventral. - Ce travail comporte la description de la distribution de ces facteurs de transcription et des premiers tractus de fibres dans le diencéphale ventral de rat. Cette analyse détaillée était indispensable à l'interprétation de nos données concernant les neurones à MCH et visait également à accéder à une meilleure compréhension de l'organisation anatomique de l'hypothalamus.Hypocretin (Hcrt)-neurons and melanin-concentrating hormone (MCH)-neurons are co-Iocalized in perifornical parts of the lateral hypothalamus. Both neuron populations project throughout the central nervous system and are involved in similar functions (sleep and feeding). - The birth date of Hcrt-containing neurons was analysed using the bromodeoxyuridine method in the rat. The results indicate that these neurons are generated between embryonic days 11 (E11) and E14, with a sharp peak on E12. This spatiotemporal pattern of genesis contrasts with that of the co-distributed neurons producing MCH in the lateral hypothalamic area, which have been described as generated in one large peak from E10 to E16. These observations may be linked to the relative distribution area of both populations. - Neurons expressing MCH are detected early during ontogenesis in the rat and are observed in a specific part of the hypothalamus. ln order to understand this observation, the developmental differentiation of these neurons in the embryonic brain was compared to the expression of key transcription factors involved in the diencephalic segmentation and the differentiation of primary tracts. MCH cell bodies are generated in an area characterized by a specific combination of gene expression : Nkx2.I, Nkx2.2 and Dix. These cells migrate away from the ventricular layer and settle, as the tractus postopticus and the medial forebrain bundle differentiate. The significance of these observations on distinct projection patterns of MCH neuron subpopulations is then discussed. - Finally, in late embryonic brains of mice carrying a mutation for the Pax6 gene, we observed an ectopic expression of the MCH peptide in the ventral thalamus, suggesting that Pax6 may have a repressive effect on the MCH phenotype differentiation.BESANCON-BU Médecine pharmacie (250562102) / SudocSudocFranceF

Le développement des sous-populations des neurones producteurs de l'hormone de mélano-concentration reflète un changement de l'organisation précoce du prosencéphale de l'embryon de rongeur

BESANCON-BU Médecine pharmacie (250562102) / SudocSudocFranceF

Understanding the Significance of the Hypothalamic Nature of the Subthalamic Nucleus

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