Modulation of hindbrain and spinal locomotor circuits by interoceptive mechanosensory neurons
Institution:
Sorbonne universitéDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Spinal mechanosensory neurons contacting the cerebrospinal fluid (CSF-cNs) respond to spinal curvature in an asymmetrical manner and contribute to enhancing locomotor speed and stabilizing active posture. In the spinal cord, CSF-cNs feedback inhibition onto primary motoneurons (CaP) and premotor excitatory interneurons (V0-v). Whether CSF-cNs project onto other premotor neurons in spinal cord remained unknown. Anatomical evidence also shows CSF-cNs of rostral spinal cord project axons into hindbrain, yet the hindbrain targets of CSF-cNs in rostral spinal cord are unknown. The goals of my PhD were to resolve the full pattern of projections of CSF-cNs in both spinal cord and hindbrain. In the spinal cord, I observed the CSF-cNs form putative synapses onto the V2a and V3 premotor interneurons. In the hindbrain, I confirmed with electrophysiology that CSF-cNs in the rostral spinal cord form GABAergic synapses onto hindbrain motoneurons controlling the occipital muscles and pectoral fin muscles. Furthermore, I discovered that CSF-cNs formed axo-axonic varicosities with descending axons of reticulospinal neurons that are specifically involved in producing escape behaviors and steering. Finally, ablating rostral CSF-cNs reduced the speed and increased the occurrence of rolling during fast swimming, indicating a role for these neurons in optimization of speed and postural control. Altogether, my work completed the connectivity map of CSF-cNs in both spinal cord and hindbrain and revealed that CSF-cNs provide important sensory feedback during active locomotion via their dense projections onto hindbrain targets.
Abstract FR:
Des neurones au contact du liquide céphalo-rachidien (en anglais, ‘CSF-cNs’) répondent à la courbure de la moelle épinière de manière asymétrique et contribuent à augmenter la vitesse de la nage et à stabiliser la posture active. Dans la moelle épinière, il est établi que l'inhibition rétroactive des CSF-cNs s’opère sur les motoneurones primaires (nommés ‘CaPs’) ainsi que sur les interneurones excitateurs prémoteurs (V0-v). On ne sait pas encore si les CSF-cNs fournissent une rétroaction sensorielle vers d’autres interneurones prémoteurs excitateurs. Des indications anatomiques montrent que les CSF-cNs de la moelle épinière rostrale envoient leur axone dans le tronc cérébral caudal, indiquant que ces cellules pourraient également moduler des structures supraspinales. Les objectifs de mon doctorat étaient de résoudre le schéma complet des projections des CSF-cNs. Dans la moelle épinière, j'ai observé que les CSF-cNs formaient des varicosités sous forme de contacts axo-axoniques sur les interneurones prémoteurs de type V2a et V3. Dans le cerveau postérieur, j'ai confirmé que les motoneurones occipitaux/pectoraux reçoivent des courants monosynaptiques GABAergiques des CSF-cNs. De plus, j'ai découvert que les CSF-cNs formaient des varicosités axo-axoniques sur les axones descendants des neurones réticulospinaux qui sont spécifiquement impliqués dans la production de comportements de fuite et de virage. Enfin, j’ai montré que l'ablation des CSF-cNs rostraux réduit la vitesse et augmente la fréquence de déséquilibres rotationnels pendant la nage rapide, indiquant un rôle pour ces neurones dans l'optimisation de la vitesse et du contrôle postural.