Les mécanismes synaptiques et intrinsèques qui sous-tendent l’activité des cellules
réticulospinales (RS) en réponse à une stimulation sensorielle de type cutané chez la lamproie
Chez diverses espèces animales, les informations sensorielles peuvent
déclencher la locomotion. Ceci nécessite l’intégration des informations sensorielles
par le système nerveux central. Chez la lamproie, les réseaux locomoteurs spinaux
sont activés et contrôlés par les cellules réticulospinales (RS), système descendant le
plus important. Ces cellules reçoivent des informations variées provenant notamment
de la périphérie. Une fois activées par une brève stimulation cutanée d’intensité
suffisante, les cellules RS produisent des dépolarisations soutenues de durées variées
impliquant des propriétés intrinsèques calcium-dépendantes et associées à l’induction
de la nage de fuite. Au cours de ce doctorat, nous avons voulu savoir si les afférences
synaptiques ont une influence sur la durée des dépolarisations soutenues et si
l’ensemble des cellules RS partagent des propriétés d’intégration similaires,
impliquant possiblement les réserves de calcium internes. Dans un premier temps,
nous montrons pour la première fois qu’en plus de dépendre des propriétés
intrinsèques des cellules réticulospinales, les dépolarisations soutenues dépendent des
afférences excitatrices glutamatergiques, incluant les afférences spinales, pour
perdurer pendant de longues périodes de temps. Les afférences cutanées ne
participent pas au maintien des dépolarisations soutenues et les afférences inhibitrices
glycinergique et GABAergiques ne sont pas suffisantes pour les arrêter. Dans un
deuxième temps, nous montrons que suite à une stimulation cutanée, l’ensemble des
cellules RS localisées dans les quatre noyaux réticulés possèdent un patron
d’activation similaire et elles peuvent toutes produire des dépolarisations soutenues
dont le maintien ne dépend pas des réserves de calcium internes. Enfin, les résultats obtenus durant ce doctorat ont permis de mieux comprendre les mécanismes
cellulaires par lesquels l’ensemble des cellules RS intègrent une brève information
sensorielle et la transforment en une réponse soutenue associée à une commande
motrice.In various animal species, sensory information can initiate locomotion. This
relies on the integration of sensory inputs by the central nervous system. In lampreys,
the spinal locomotor networks are activated and controlled by the reticulospinal cells
(RS) which constitute the main descending system. In turn, RS cells receive
information coming from various synaptic inputs such as the sensory afferents. Once
activated by a brief cutaneous stimulation of sufficient strength, RS cells display
sustained depolarizations of various durations that rely on calcium-dependant
intrinsic properties and lead to the onset of escape swimming. During the course of
this Ph.D, we aimed at determining whether synaptic inputs can modulate the
duration of the sustained depolarizations and if the different populations of RS cells
share the same integrative properties, possibly involving the internal calcium stores.
First, our results show for the first time that excitatory glutamatergic inputs, including
ascending spinal feedback, contribute to prolong the sustained depolarizations for
long periods of time. Cutaneous inputs do not contribute to maintain the sustained
depolarizations and inhibitory glycinergic and GABAergic inputs are not sufficient to
stop them. Second, we show that in response to cutaneous stimulation, the RS located
in the four reticular nuclei display a similar activation pattern and can all produce
sustained depolarizations which do not depend on internal calcium release to be
maintained. Finally, the results obtained during this Ph.D allowed us to better
understand the cellular mechanisms by which the RS cells integrate and transform a
brief sensory information into a sustained response associated with a motor
command
