Thèse Bases Connectomiques et Moléculaires de la Diversité Fonctionnelle des Voies Motrices Réticulospinales H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health
École doctorale : Signalisations et Réseaux Intégratifs en Biologie
Laboratoire de recherche : Institut des Neurosciences Paris-Saclay
Direction de la thèse : Julien BOUVIER ORCID 0000000213074426
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-05T23:59:59

Ce projet porte sur l'étude des neurones réticulospinaux (NRS), cellules de la formation réticulée du tronc cérébral qui font l'interface entre centres cognitifs et sensoriels en amont, et circuits moteurs exécutifs de la moelle épinière en aval (Lemon, 2008). L'interruption de la connectivité efférente des NRS est une cause majeure des pertes d'autonomies motrices suite à une atteinte à la moelle épinière. Ils représentent donc un maillon essentiel du circuit moteur descendant, sur lequel il serait envisageable d'agir pour restaurer la motricité.

Cela requiert néanmoins de connaitre les différents types de NRS et, pour chaque type, la connectivité qu'il établit ainsi que sa fonction. Malheureusement, nos connaissances sur ces points sont encore très limitées. Une interprétation intuitive serait que les voies glutamatergiques initient le mouvement et que les voies inhibitrices l'arrêtent. Or, nous avons montré que certains NRS, dits « V2a » car exprimant le facteur de transcription Chx10, bien qu'ils soient excitateurs, peuvent aussi aboutir à une inhibition fonctionnelle, notamment au niveau des pattes arrière (ils arrêtent le comportement locomoteur, Bouvier et al., 2015). La fonction d'un NRS ne peut donc pas être prédite uniquement par sa nature en neurotransmetteur ; il existerait une granularité supplémentaire qui pourrait notamment refléter le type de cellules ciblé. Là-dessus encore, nous avons peu d'informations. Les NRS ont longtemps été considérés comme une entité unifiée, dotée d'entrées et de sorties globales via de nombreuses collatérales d'axones, agissant donc comme un relais homogène des modalités en amont vers de multiples circuits en aval. Mais cela ne peut expliquer l'engagement différentiel de groupes musculaires spécifiques dans différents comportement. Nos données récentes vont d'ailleurs dans le sens ¬de l'existence d'un système modulaire avec des sous-types spécialisés selon leur sorties pour contrôler un groupe de muscle bien précis (Usseglio et al., 2020 ; d'Humières et al., en cours). Enfin, peu de marqueurs moléculaires, qui pourraient potentiellement sous-tendre cette spécialisation, permettre la manipulation expérimentale de chaque sous-type, et à terme, la recherche de populations homologues chez l'homme, ont été caractérisés.

Le but de ce projet est donc d'éclairer nos connaissances sur la diversité des NRS, sur les plans de connectivité, d'expression génétique, et de leur fonction. Nous cartographierons comparativement les profils de connectivité efférente de différents types de NRS, qu'ils soient excitateurs V2a ou non-V2a, inhibiteurs, ou sérotoninergiques. D'autre part, nous étudierons la connectivité afférente des NRS, et questionnerons en particulier la possibilité que chaque type diffère par le type de modalité qu'il reçoit. Si tel était le cas, cela ferait passer le système réticulospinal d'un simple « relai » à un substrat à une forme élémentaire de sélection d'action, avec des voies parallèles plutôt que convergentes. Par ailleurs, la seule population génétiquement définie à ce jour sont les NRS « V2a », qui eux-mêmes, semblent hétérogènes (Usseglio et al., 2020 ; d'Humières et al., en cours). Nous rechercherons donc de nouveaux identifiants moléculaires des NRS, au-delà de la classification actuelle par neurotransmetteur ou par l'identité V2a, et qui pourraient sous-tendre cette spécialisation par connectivité. Enfin, le candidat pourra s'impliquer dans des investigations fonctionnelles afin de questionner le rôle de chaque type sur le mouvement.

Ce travail ambitionne donc d'aboutir à une meilleure caractérisation de la diversité des NRS pour mieux comprendre les bases neurales de la diversité et la polyvalence des mouvements. Ces résultats ouvriront la voie à l'examen de la contribution des NRS aux pertes d'autonomie motrices dans des contextes neurodégénératifs ou lésionnels, et à terme, à la réactivation de sous-types pertinents dans des espoirs thérapeutiques.

Les neurones réticulospinaux (NRS) sont un maillon vital du circuit moteur descendant sur lequel il serait envisageable d'agir dans des contextes post-traumatiques ou neurodégénératifs. Cela nécessite néanmoins de connaître la fonction jouée par chaque type cellulaire, ainsi que ses connectivités avec le reste du système nerveux. Malheureusement, nos connaissances sur la diversité des NRS sont encore très limitées. Les premières études ont porté sur des populations non caractérisées, et les plus récentes, y compris dans le laboratoire, sur les NRS ayant l'identité V2a. Dans ce projet, nous transposerons notre solide expérience dans l'examen des NRS V2a à l'étude de la connectivité des autres NRS et travaillerons aussi à l'échelle de la cellule unique, pour accéder à l'hétérogénéité vraisemblable dans ce système. Nous chercherons également à établir des nouveaux déterminants moléculaires des NRS et de leurs sous-types, dans l'espoir d'ouvrir la voie à des manipulations de sous-types spécifiques chez l'animal, et à terme, à la recherche de populations homologue chez l'homme.

Ce projet porte sur l'étude des neurones réticulospinaux (NRS), situés dans le tronc cérébral et qui font l'interface entre centres intégrateurs en amont et circuits moteurs exécutifs en aval.

Le premier objectif sera d'établir une cartographie de la connectivité efférente de ces NRS. Cela sera fait à l'échelle de la population, mais également de la cellule unique. Nous questionnerons ainsi la variabilité potentielle, au sein même d'une population déjà accessible moléculairement, des profils de projection et des collatérales éventuelles. Le second objectif documentera les régions cérébrales situées en amont de chaque type de NRS (connectivité afférente). Cela permettra notamment de tester l'hypothèse que différents types de NRS sont impliqués dans la transmission ou l'intégration de différentes modalités cognitives ou sensorielles. Le troisième objectif visera à établir de nouveaux déterminants moléculaires des différents types de NRS et qui pourraient refléter leur connectivité. Enfin, ce projet sera mené en parallèle d'investigations fonctionnelles, visant à établir le rôle joué par chaque type de NRS dans le contrôle du mouvement. Le degré d'implication du candidat à ces expériences fonctionnelle, déjà initiées et menées par d'autres membres de l'équipe, dépendra de l'avancement des volets anatomiques et moléculaires.

Ce projet sera réalisé sur la souris. L'étude du connectome fera appel à différentes techniques modernes d'anatomie et de cartographie des circuits synaptiques, bien implantées dans le laboratoire (Usseglio et al., 2020; Hérent et al., 2023). En particulier, nous pratiquerons des injections stéréotaxiques de vecteurs viraux pour transfecter des NRS spécifiques (par le système Cre/lox), et ainsi rendre fluorescent l'ensemble de leur architecture cellulaire. Cela sera fait à l'échelle de la population neuronale ainsi qu'à l'échelle de la cellule unique, par marquage « clairsemé » (très peu de neurones marqués, voir Gao et al., 2026). Les tissus seront transparisés chimiquement et imagés in toto par un microscope à feuille de lumière, afin d'accéder à la connectivité efférente à l'échelle du cerveau et de la moelle épinière entiers, sans sections. Des outils informatiques permettront une reconstruction de la connectivité par cellule unique et ainsi de documenter l'homogénéité/hétérogénéité au sein d'une population partageant pourtant une nature neurochimique commune. L'étude de la connectivité afférente reposera sur des traçages viraux trans-synaptiques rétrogrades, et une cartographie semi-automatisée des territoires cérébraux marqués (Le Goc et al., 2025). La recherche de nouveaux marqueurs moléculaires des NRS reposera sur le séquençage du transcriptome sur noyaux unique (snRNA-seq, déjà implémenté au laboratoire) sur les NRS non-V2a, suite à des marquages nucléaires rétrogrades incluant une sélectivité booléenne. Enfin, le projet sera mené en lien avec des investigations fonctionnelles déjà pratiquées dans le laboratoire, reposant sur des pertes/gains de fonction et des enregistrements d'activité neuronale (Schwenkgrub et al., 2020; Usseglio et al., 2020; Hérent et al., 2023).