MOLECULAR REORGANIZATION FOLLOWING SENSORY STIMULATION IN THE ADULT MOUSE BARREL CORTEX

Sensory information is an important factor in shaping neuronal circuits during development and adulthood. In the barrel cortex of adult rodents, cells from layer IV are able to adapt their functional state to an increased flow of sensory information from the mystacial whisker follicles. Previous studies in our group have shown that whisker stimulation induces the formation of inhibitory synapses in the corresponding barrel (Knott et al., 2002) and decreases neuronal responses toward the deflection of the stimulated whisker (Quairiaux et al., 2007). Together these observations have turned the barrel cortex into a model to study homeostatic plasticity. At the cellular level, neuronal activity triggers intracellular signaling cascades leading to a transcriptional response. To further characterize the molecular pathways involved in the synaptic changes after whisker stimulation in the adult mouse, a previous doctoral student in our group performed a microarray analysis on laser-dissected barrels in sections through layer IV. This study identified the regulation (up and down) of a series of genes in the stimulated barrels (thesis of Johnston-Wenger, 2010). We here focused on ten genes that presented the highest fold change according to the microarray analysis. Out of these genes, 7 are known as neuronal activity-dependent genes (Tnncl, Nptx2, Sorcs3, Ptgs2, Nr4a2, Npas4 and Adcyapl) whereas three have so far not been related to neuronal plasticity (Scn7a, Pcdhl5 and Cede3). The study aimed at confirming the results of the microarray analysis and localizing molecular modifications in the stimulated barrel column at the cellular level. In situ hybridization for Pcdhl5 after different periods of whisker stimulation (3, 6, 9, 15, 24 hrs) allowed us to confirm that the 1.25 fold change used for the microarray analysis is an appropriate threshold for considering a regulation significant after sensory-stimulation. Moreover, we confirmed with in situ hybridization a significant upregulation of the genes of interest in the stimulated barrels. In situ hybridization and immunohistochemistry allowed us to observe the distribution of the genes of interest and the corresponding protein products at the cellular level. Three observations were made: 1) alterations of the expression was restricted to the stimulated barrels for all genes tested; 2) within a barrel column not all cells responded to whisker stimulation with an altered gene expression; 3) in the stimulated barrels, two different patterns of mRNA and protein expression can be distinguished. We hypothesize that this segregation of the activity-induced gene expression reflects the segregation of the two principal thalamocortical pathways conveying the sensory information to the barrel cortex. Moreover, only neurons reaching the critical threshold will modify their gene expression program resulting in structural as well as physiological modifications that prevent the subsequent propagation of the excess of excitation to the postsynaptic targets. The activity-induced gene expression is therefore adapted in a cell-type-specific manner to induce a homeostatic response to the entire neuronal network involved in the integration of the sensory information. This to our knowledge the first study showing the distinct, but complementary contribution of the two thalamocortical pathways in experience-dependent plasticity in the adult mouse barrel cortex. -- L'information sensorielle nous permet de continuellement façonner nos circuits neuronaux autant durant le développement qu'à l'âge adulte. Chez le rongeur l'information sensorielle perçue par les vibrisses est intégrée au niveau du cortex somatosensoriel primaire (appelé en anglais « barrel cortex ») dont les cellules de la couche IV sont capables d'adapter leur état fonctionnel en réponse à une augmentation d'activité neuronale. Ce modèle expérimental a permis à notre groupe de recherche d'observer des changements rapides du circuit neuronal en fonction de l'activité sensorielle. En effet, la stimulation continue d'une vibrisse d'une souris adulte pendant 24 heures induit non seulement un remaniement synaptique (Knott et al., 2002), mais également des changements physiologiques au niveau des neurones du tonneau correspondant (Quairiaux et al., 2007). Ces observations nous permettent d'affirmer que le « barrel cortex » est un modèle approprié pour y étudier la plasticité synaptique. Au niveau cellulaire, l'activité neuronale déclenche des cascades de signalisation intracellulaire résultant en une réponse transcriptionnelle. Afin de caractériser les voies moléculaires impliquées dans la plasticité synaptique, une puce à ARN nous a permis de comparer l'expression de gènes entre un tonneau correspondant à une vibrisse stimulée et un tonneau d'une vibrisse non-stimulée (Nathalie). Cette analyse a révélé un certain nombre de gènes régulés de manière positive ou négative par l'augmentation de l'activité neuronale. Nous nous sommes concentrés sur 10 gènes dont l'expression est fortement régulée. L'expression de sept d'entre eux a déjà été démontrée comme dépendante de l'activité neuronale (Tnncl, Nptx2, Sorcs3, Ptgs2, Nr4a2, Npas4 otAdcyapl) alors que l'expression des trois autres (Scn7a, Pcdhl5 et Cedei) n'a pour le moment pas encore été liée à la plasticité neuronale. Le but de cette thèse est de confirmer les résultats de la puce à ARN et de déterminer dans quel type cellulaire ces gènes sont exprimés. L'hybridation in situ pour le gène Pcdhl5, après différentes périodes de stimulation des vibrisses (3, 6, 9, 15 et 24 heures), nous a permis de confirmer que le seuil de 1.25x utilisé dans l'analyse de la puce à ARN est approprié pour considérer qu'un gène est régulé de manière significative par la stimulation sensorielle. Nous avons également pu confirmer à l'aide de cette technique que la stimulation sensorielle augmente significativement l'expression de ces dix gènes. L'expression de ces gènes au niveau cellulaire a été observée à l'aide des techniques d'hybridation in situ et d'immunohistochimie. Trois observations ont été faites : 1) la régulation de ces gènes est restreinte aux tonneaux correspondants aux vibrisses stimulées ; 2) au niveau d'une colonne corticale correspondant aux vibrisses stimulées, seules certaines cellules présentent une altération de leur expression génique ; 3) au niveau des tonneaux stimulés, deux profils d'expression d'ARNm et de protéines sont observés. Notre hypothèse est que cette distribution pourrait correspondre à la terminaison ségrégée des deux voies thalamocortical qui amènent l'information sensorielle dans le cortex cérébral. De plus, seul les neurones atteignant le seuil critique d'activation modifient leur expression génique en réponse à la stimulation sensorielle. Ces changements d'expression géniques vont permettre à la cellule de modifier ses propriétés structurales et physiologiques de manière a prevenir la propagation d'un excès d'activité neuronale au niveau de ses cibles postsynaptics. L'activité neuronale agit donc spécifiquement sur certains types cellulaires de maniere a induire une réponse homéostatique au niveau du réseau neuronal impliqué dans l'integration de l'information sensorielle. Nos travaux démontrent pour une première fois que les deux voies sensorielles contribuent d'une manière distincte et complémentaire à la plasticité corticale induite par un changement de l'activité sensorielle chez la souris adulte.

Pathway analysis of glioblastoma tissue after preoperative treatment with the EGFR tyrosine kinase inhibitor gefitinib--a phase II trial.

Amplification of the epidermal growth factor receptor (EGFR) gene is one of the most common oncogenic alterations in glioblastoma (45%) making it a prime target for therapy. However, small molecule inhibitors of the EGFR tyrosine kinase showed disappointing efficacy in clinical trials for glioblastoma. Here we aimed at investigating the molecular effects of the tyrosine kinase inhibitor gefitinib on the EGFR signaling pathway in human glioblastoma. Twenty-two patients selected for reoperation of recurrent glioblastoma were treated within a phase II trial for 5 days with 500 mg gefitinib before surgery followed by postoperative gefitinib until recurrence. Resected glioblastoma tissues exhibited high concentrations of gefitinib (median, 4.1 μg/g), 20 times higher than respective plasma. EGFR-pathway activity was evaluated with phosphorylation-specific assays. The EGFR was efficiently dephosphorylated in treated patients as compared to a control cohort of 12 patients. However, no significant effect on 12 pathway constituents was detected. In contrast, in vitro treatment of a glioblastoma cell line, BS-153, with endogenous EGFRwt amplification and EGFRvIII expression resulted not only in dephosphorylation of the EGFR, but also of key regulators in the pathway such as AKT. Treating established xenografts of the same cell line as an in vivo model showed dephosphorylation of the EGFR without affecting downstream signal transductors, similar to the human glioblastoma. Taken together, gefitinib reaches high concentrations in the tumor tissue and efficiently dephosphorylates its target. However, regulation of downstream signal transducers in the EGFR pathway seems to be dominated by regulatory circuits independent of EGFR phosphorylation.

Multispectral brain morphometry in Tourette syndrome persisting into adulthood.

Tourette syndrome is a childhood-onset neuropsychiatric disorder with a high prevalence of attention deficit hyperactivity and obsessive-compulsive disorder co-morbidities. Structural changes have been found in frontal cortex and striatum in children and adolescents. A limited number of morphometric studies in Tourette syndrome persisting into adulthood suggest ongoing structural alterations affecting frontostriatal circuits. Using cortical thickness estimation and voxel-based analysis of T1- and diffusion-weighted structural magnetic resonance images, we examined 40 adults with Tourette syndrome in comparison with 40 age- and gender-matched healthy controls. Patients with Tourette syndrome showed relative grey matter volume reduction in orbitofrontal, anterior cingulate and ventrolateral prefrontal cortices bilaterally. Cortical thinning extended into the limbic mesial temporal lobe. The grey matter changes were modulated additionally by the presence of co-morbidities and symptom severity. Prefrontal cortical thickness reduction correlated negatively with tic severity, while volume increase in primary somatosensory cortex depended on the intensity of premonitory sensations. Orbitofrontal cortex volume changes were further associated with abnormal water diffusivity within grey matter. White matter analysis revealed changes in fibre coherence in patients with Tourette syndrome within anterior parts of the corpus callosum. The severity of motor tics and premonitory urges had an impact on the integrity of tracts corresponding to cortico-cortical and cortico-subcortical connections. Our results provide empirical support for a patho-aetiological model of Tourette syndrome based on developmental abnormalities, with perturbation of compensatory systems marking persistence of symptoms into adulthood. We interpret the symptom severity related grey matter volume increase in distinct functional brain areas as evidence of ongoing structural plasticity. The convergence of evidence from volume and water diffusivity imaging strengthens the validity of our findings and attests to the value of a novel multimodal combination of volume and cortical thickness estimations that provides unique and complementary information by exploiting their differential sensitivity to structural change.

EWS-FLI1 Utilizes Divergent Chromatin Remodeling Mechanisms to Directly Activate or Repress Enhancer Elements in Ewing Sarcoma.

The aberrant transcription factor EWS-FLI1 drives Ewing sarcoma, but its molecular function is not completely understood. We find that EWS-FLI1 reprograms gene regulatory circuits in Ewing sarcoma by directly inducing or repressing enhancers. At GGAA repeat elements, which lack evolutionary conservation and regulatory potential in other cell types, EWS-FLI1 multimers induce chromatin opening and create de novo enhancers that physically interact with target promoters. Conversely, EWS-FLI1 inactivates conserved enhancers containing canonical ETS motifs by displacing wild-type ETS transcription factors. These divergent chromatin-remodeling patterns repress tumor suppressors and mesenchymal lineage regulators while activating oncogenes and potential therapeutic targets, such as the kinase VRK1. Our findings demonstrate how EWS-FLI1 establishes an oncogenic regulatory program governing both tumor survival and differentiation.

Du vieillissement cérébral à la maladie d'Alzheimer : vulnérabilité et plasticité

Sens de la mémoire... mémoire du sens chez l'adulte vieillissant - Les ressources adaptatives : de l'anticipation involontaire aux stratégies conscientes - Les ressources adaptatives : l'épreuve du vieillissement - Plasticité et dégénérescence des circuits cérébraux dans le vieillissement et la maladie d'Alzheimer - Facteurs de risque génétiques et mécanismes moléculaires dans la maladie d'Alzheimer - La mort neuronale : mécanismes d'un phénomène naturel ou pathologique - Facteurs de risque et de protection - Vieillissement cérébral pathologique : les pathologies démentielles - Prise en charge globale et thérapies actuelles de la démence de type Alzheimer - Regard anthropologique sur le veillissement cérébral et la maladie d'Alzheimer

Le contrat de franchise et le redressement et la liquidation judiciaire

Introduction générale : 1 L'essor du contrat de franchise se situe dans un contexte de mutation économique ainsi que de développement en France des nouvelles techniques de la distribution au cours des années 1960. Le commerce indépendant, jusque-là prépondérant, a décliné au profit de la distribution intégrée qui tendait à canaliser les circuits de distribution afin d'agir notamment sur les prix. On assiste alors à l'émergence de la grande distribution (hypermarchés, supermarchés), aux côtés de nouvelles techniques d'intégration commerciale qu'on appelle commerce associé, dans lequel le distributeur est indépendant sur le plan juridique et dans sa gestion, et n'est pas contraint à une exclusivité de son approvisionnement. En parallèle, s'impose en France et un peu partout en Europe, la franchise dont l'esprit est proche du commerce associé, mais qui s'appuie sur le prestige et la réputation des marques connues du public, pour assurer la distribution des produits de la franchise dans des points de vente ayant une identité reconnaissable. La distribution par la franchise conservait aussi l'esprit du commerce de proximité, privilégiant l'idée de boutique plutôt que celle de grands magasins. Avec l'évolution de la franchise, on assiste aujourd'hui à une cohabitation entre grandes surfaces et petites boutiques, qui se côtoient sans antagonisme dans des grands ensembles commerciaux. La franchise est considérée par certains auteurs comme une figure fondamentale du commerce contemporaine. 2 Le succès de la franchise s'explique par les nombreuses qualités et avantages que beaucoup s'accordent à lui reconnaître. Harmonisant les techniques les plus modernes de vente, elle permet néanmoins une gestion à dimension humaine et surtout indépendante au franchisé. Elle encourage à la création d'une entreprise (petite ou moyenne) par des particuliers désireux d'exercer une activité indépendante, tout en leur assurant une certaine sécurité dans leur investissement du fait de la notoriété de la marque mais aussi de l'assistance et du conseil d'un franchiseur compétent dans son domaine. La franchise permet au franchisé sous l'enseigne d'une marque de renom, de proposer des produits répondant aux normes de qualité et de proposer la même garantie aux consommateurs, dans tous les points de vente de la marque franchisée. Quant au créateur de la franchise, le franchiseur, il peut assurer une diffusion nationale et internationale de ses produits sans consentir d'investissements financiers. 3 La franchise est le contrat par lequel le franchiseur concède le droit d'exploiter la franchise au franchisé ; elle est aussi la méthode commerciale par laquelle se réalise cette exploitation. Elle en désigne à la fois le cadre et le contenu. Le contrat de franchise permet ainsi de prévoir le cadre contractuel des partenaires pour l'exploitation de la méthode commerciale mise au point et expérimentée par le franchiseur. Ce contrat est né de la pratique, et évolue dans un cadre juridique souple et hétérogène composé de règles venant à la fois du droit commun, du droit de la distribution et du droit de la concurrence interne et communautaire. Cette originalité lui a permis d'évoluer et de trouver les adaptations nécessaires pour suivre les besoins des activités à exercer. Il a ainsi commencé par se développer dans la vente de produits puis la prestation de services pour convenir ensuite à des activités libérales, telles que le conseil et le management. A l'intérieur de ce cadre non contraignant, le contrat de franchise impose en revanche un ensemble complexe d'obligations, lesquelles impliquent pour les partenaires une grande implication personnelle et commerciale. La jurisprudence a d'ailleurs largement contribué à préciser le contenu de nombreuses notions liées à ce contrat. 4 Une des fortes spécificités du contrat de franchise est d'une part, son caractère d'intuitus personae qui rend essentiel le choix de la personne du cocontractant, et d'autre part, l'idée de collaboration étroite entre les partenaires qui leur permet à la fois de détenir une grande force dans la réussite de la réitération de la franchise, mais qui peut aussi être source de fragilités. Il y a d'ailleurs un équilibre à trouver entre des réalités paradoxales : l'intégration du franchisé dans un réseau protégé par l'imposition de normes ainsi que le contrôle exercé par le franchiseur et le respect de l'indépendance juridique de ce franchisé. 5 Malgré ces promesses indéniables de réussite du franchisé grâce à la réitération des méthodes éprouvées par le franchiseur, de nombreux écueils guettent la franchise, et ont été largement traités par la doctrine et la jurisprudence. On peut citer notamment la difficulté de trouver un équilibre entre la supériorité économique du franchiseur et l'indépendance juridique du franchisé, la nécessité d'informer correctement et suffisamment le franchisé sur les perspectives de la franchise grâce à l'obligation d'information précontractuelle. Ces difficultés peuvent déboucher sur une «faillite » du franchisé. Placés devant cette situation, commence pour les partenaires une période de turbulences, au cours de laquelle les principes fondateurs du contrat, intuitus personae et collaboration sont remis en question. 6 Les difficultés d'application des mesures de la loi sur le redressement et la liquidation judiciaires, au partenaire en difficulté et au contrat de franchise n'ont pas encore reçu de réponse satisfaisante dans la pratique. En effet, comment peuvent être préservées la spécificité de la relation contractuelle basée sur l'intuitus personae et la forte collaboration en pareille situation ? Quel sera le traitement d'un contrat de franchise dans la procédure collective ? Dès lors que la «faillite » concerne un contrat de franchise, le cadre habituel et respectueux des spécificités de ce contrat fait place à un ensemble de règles d'exception qui vont s'appliquer uniformément à tous les contrats de l'entreprise en difficulté, en vue de la redresser. Précisément, le contrat de franchise est un révélateur des difficultés d'application uniforme et indifférenciée des règles de la «faillite » à des situations présentant des particularités. 7 Le franchisé est celui qui dans l'exécution normale du contrat, doit constamment chercher à équilibrer les rapports contractuels à la fois pour préserver son autonomie juridique, et garder une collaboration avec le franchiseur de manière à s'inspirer de ses conseils et des recettes de sa réussite ; il doit également s'assurer dans le cadre d'une bonne collaboration que le franchiseur exécute ses obligations quant à la transmission de l'information ainsi que la fourniture d'une assistance suffisante, mais sans dépassement. Cet équilibre comme on le verra n'est pas facile à trouver. Dans la «faillite », le franchisé n'aura pas beaucoup le choix des moyens. Son contrat sera soumis aux décisions des mandataires de la procédure qui pourront prendre certaines mesures ne tenant pas compte de la spécificité des liens contractuels entre le franchisé et le franchiseur. 8 La position de faiblesse du franchisé dans la relation de franchise, conduit à envisager principalement les conséquences de la «faillite » sur sa situation, plutôt que d'envisager d'un côté la «faillite » du franchisé et de l'autre côté, la «faillite » du franchiseur. Ce choix de porter l'attention sur la situation du franchisé s'explique par les grandes particularités qui ressortent en pareil cas. La présente étude se propose donc dans une première partie d'étudier précisément le contrat de franchise dans son cadre général ainsi que dans ses particularités, en faisant ressortir à la fois ses fortes particularités et les risques de «faillite »qu'il présente (chapitre unique). Dans une deuxième partie, il est question du sort du contrat de franchise en cas de «faillite » de l'une des parties, en particulier le franchisé, des effets de l'intuitus personae, qui est remis en question lors de la cession judiciaire du contrat (chapitre I) et des effets de l'étroite collaboration entre les parties, qui se posent lorsque le franchiseur a dépassé ses prérogatives dans le contrôle de la gestion, et en général de tout préjudice ayant consisté à aggraver la situation financière du franchisé. Se posent alors les possibilités de mise en jeu de la responsabilité du franchiseur (chapitre II). Il reste à préciser que des aspects de la «faillite » du franchiseur peuvent également être abordés lorsqu'ils revêtent un intérêt pour cette étude.

Age-associated modulations of cerebral oscillatory patterns related to attention control.

Visual attention depends on bottom-up sensory activation and top-down attentional guidance. Although aging is known to affect sensory processing, its impact on the top-down control of attention remains a matter of debate. We investigated age-related modulations of brain oscillatory activity during visual attention using a variant of the attention network test (ANT) in 20 young and 28 elderly adults. We examined the EEG oscillatory responses to warning and target signals, and explored the correlates of temporal and spatial orienting as well as conflict resolution at target presentation. Time-frequency analysis was performed between 4 and 30Hz, and the relationship between behavioral and brain oscillatory responses was analyzed. Whereas temporal cueing and conflict had similar reaction time effects in both age groups, spatial cueing was more beneficial to older than younger subjects. In the absence of cue, posterior alpha activation was drastically reduced in older adults, pointing to an age-related decline in anticipatory attention. Following both cues and targets, older adults displayed pronounced motor-related activation in the low beta frequency range at the expense of attention-related posterior alpha activation prominent in younger adults. These findings support the recruitment of alternative motor-related circuits in the elderly, in line with the dedifferentiation hypothesis. Furthermore, older adults showed reduced midparietal alpha inhibition induced by temporal orienting as well as decreased posterior alpha activation associated with both spatial orienting and conflict resolution. Altogether, the results are consistent with an overall reduction of task-related alpha activity in the elderly, and provide functional evidence that younger and older adults engage distinct brain circuits at different oscillatory frequencies during attentional functions.

Perineuronal nets protect fast-spiking interneurons against oxidative stress.

A hallmark of schizophrenia pathophysiology is the dysfunction of cortical inhibitory GABA neurons expressing parvalbumin, which are essential for coordinating neuronal synchrony during various sensory and cognitive tasks. The high metabolic requirements of these fast-spiking cells may render them susceptible to redox dysregulation and oxidative stress. Using mice carrying a genetic redox imbalance, we demonstrate that extracellular perineuronal nets, which constitute a specialized polyanionic matrix enwrapping most of these interneurons as they mature, play a critical role in the protection against oxidative stress. These nets limit the effect of genetically impaired antioxidant systems and/or excessive reactive oxygen species produced by severe environmental insults. We observe an inverse relationship between the robustness of the perineuronal nets around parvalbumin cells and the degree of intracellular oxidative stress they display. Enzymatic degradation of the perineuronal nets renders mature parvalbumin cells and fast rhythmic neuronal synchrony more susceptible to oxidative stress. In parallel, parvalbumin cells enwrapped with mature perineuronal nets are better protected than immature parvalbumin cells surrounded by less-condensed perineuronal nets. Although the perineuronal nets act as a protective shield, they are also themselves sensitive to excess oxidative stress. The protection might therefore reflect a balance between the oxidative burden on perineuronal net degradation and the capacity of the system to maintain the nets. Abnormal perineuronal nets, as observed in the postmortem patient brain, may thus underlie the vulnerability and functional impairment of pivotal inhibitory circuits in schizophrenia.

Bridging the Gap: establishing the necessary infrastructure and knowledge for teaching and research in neuroscience in Africa.

Advances in neuroscience research over the last few decades have increased our understanding of how individual neurons acquire their specific properties and assemble into complex circuits, and how these circuits are affected in disease. One of the important motives driving neuroscience research is the development of new scientific techniques and interdisciplinary cooperation. Compared to developed countries, many countries on the African continent are confronted with poor facilities, lack of funding or career development programs for neuroscientists, all of which deter young scientists from taking up neuroscience as a career choice. This article highlights some steps that are being taken to promote neuroscience education and research in Africa.

Tunable reporter signal production in feedback-uncoupled arsenic bioreporters.

Escherichia coli-based bioreporters for arsenic detection are typically based on the natural feedback loop that controls ars operon transcription. Feedback loops are known to show a wide range linear response to the detriment of the overall amplification of the incoming signal. While being a favourable feature in controlling arsenic detoxification for the cell, a feedback loop is not necessarily the most optimal for obtaining highest sensitivity and response in a designed cellular reporter for arsenic detection. Here we systematically explore the effects of uncoupling the topology of arsenic sensing circuitry on the developed reporter signal as a function of arsenite concentration input. A model was developed to describe relative ArsR and GFP levels in feedback and uncoupled circuitry, which was used to explore new ArsR-based synthetic circuits. The expression of arsR was then placed under the control of a series of constitutive promoters, which differed in promoter strength, and which could be further modulated by TetR repression. Expression of the reporter gene was maintained under the ArsR-controlled Pars promoter. ArsR expression in the systems was measured by using ArsR-mCherry fusion proteins. We find that stronger constitutive ArsR production decreases arsenite-dependent EGFP output from Pars and vice versa. This leads to a tunable series of arsenite-dependent EGFP outputs in a variety of systematically characterized circuitries. The higher expression levels and sensitivities of the response curves in the uncoupled circuits may be useful for improving field-test assays using arsenic bioreporters.

Oxytocin selectively gates fear responses through distinct outputs from the central amygdala.

Central amygdala (CeA) projections to hypothalamic and brain stem nuclei regulate the behavioral and physiological expression of fear, but it is unknown whether these different aspects of the fear response can be separately regulated by the CeA. We combined fluorescent retrograde tracing of CeA projections to nuclei that modulate fear-related freezing or cardiovascular responses with in vitro electrophysiological recordings and with in vivo monitoring of related behavioral and physiological parameters. CeA projections emerged from separate neuronal populations with different electrophysiological characteristics and different response properties to oxytocin. In vivo, oxytocin decreased freezing responses in fear-conditioned rats without affecting the cardiovascular response. Thus, neuropeptidergic signaling can modulate the CeA outputs through separate neuronal circuits and thereby individually steer the various aspects of the fear response.

Organizing principles across the senses

ABSTRACT This thesis is composed of two main parts. The first addressed the question of whether the auditory and somatosensory systems, like their visual counterpart, comprise parallel functional pathways for processing identity and spatial attributes (so-called `what' and `where' pathways, respectively). The second part examined the independence of control processes mediating task switching across 'what' and `where' pathways in the auditory and visual modalities. Concerning the first part, electrical neuroimaging of event-related potentials identified the spatio-temporal mechanisms subserving auditory (see Appendix, Study n°1) and vibrotactile (see Appendix, Study n°2) processing during two types of blocks of trials. `What' blocks varied stimuli in their frequency independently of their location.. `Where' blocks varied the same stimuli in their location independently of their frequency. Concerning the second part (see Appendix, Study n°3), a psychophysical task-switching paradigm was used to investigate the hypothesis that the efficacy of control processes depends on the extent of overlap between the neural circuitry mediating the different tasks at hand, such that more effective task preparation (and by extension smaller switch costs) is achieved when the anatomical/functional overlap of this circuitry is small. Performance costs associated with switching tasks and/or switching sensory modalities were measured. Tasks required the analysis of either the identity or spatial location of environmental objects (`what' and `where' tasks, respectively) that were presented either visually or acoustically on any given trial. Pretrial cues informed participants of the upcoming task, but not of the sensory modality. - In the audio-visual domain, the results showed that switch costs between tasks were significantly smaller when the sensory modality of the task switched versus when it repeated. In addition, switch costs between the senses were correlated only when the sensory modality of the task repeated across trials and not when it switched. The collective evidence not only supports the independence of control processes mediating task switching and modality switching, but also the hypothesis that switch costs reflect competitive interterence between neural circuits that in turn can be diminished when these neural circuits are distinct. - In the auditory and somatosensory domains, the findings show that a segregation of location vs. recognition information is observed across sensory systems and that these happen around 100ms for both sensory modalities. - Also, our results show that functionally specialized pathways for audition and somatosensation involve largely overlapping brain regions, i.e. posterior superior and middle temporal cortices and inferior parietal areas. Both these properties (synchrony of differential processing and overlapping brain regions) probably optimize the relationships across sensory modalities. - Therefore, these results may be indicative of a computationally advantageous organization for processing spatial anal identity information.

A CRTC1 deficient mouse line study : relevance to mood disorders

Summary Mood disorders are among the most prevalent, psychosocial^ debilitating, chronic and relapsing forms of psychiatric illnesses. Despite considerable advances in their characterization, the heterogeneous nature of susceptibility factors and patient's symptoms could account for the lack of totally effective and remissive treatment. The neurobiological hypothesis of mood disorders etiology has evolved since the monoamine and neurotrophin theories and current evidence is pointing toward their integration in a broader polygenic epistatic model resulting in defective neuroplasticity of circuitries involved in emotion processing. Consequently, the unraveling of molecular underpinning pathways involved in neuronal plasticity, commonly altered among mood disorder syndromes and symptoms, should shed light on their etiology and provide new drug target. The transcription factor CREB has been critically involved in the long-lasting forms of neuronal plasticity and in the regulation of several mood disorders susceptibility genes. In addition, altered CREB activity has been associated with mood disorders pathophysiology and pharmacotherapy. Interestingly, the newly-identified protein CREB-regulated transcription coactivator 1 (CRTC1) was shown by previous studies in the laboratory to be a neuroactivity- dependent cAMP and calcium sensor, a potent activator of CREB-dependent transcription and involved in neuroplasticity mechanisms associated with long-term synaptic potentiation. Furthermore, the major mood disorder susceptibility gene Bdnf was suggested to be transcriptional regulated by CRTC1. Therefore, we aimed to investigate a role for CRTC1 in mood disorders by generating and characterizing a Crtcl deficient mouse model at the behavioral and molecular levels. Interestingly, their comprehensive characterization revealed a behavioral profile mirroring several major symptoms comorbid in mood disorders, including altered social interactions, aggressive behaviors, obesity, psychomotor retardation, increased emotional response to stress, decreased sexual drive and depression-like behaviors. To investigate the molecular mechanisms underlying these pathological behaviors and the implication of CRTC1 in the regulation of CREB-regulated genes in vivo, we also quantified transcript levels of several relevant CREB-regulated susceptibility genes in brain structures involved in the pathophysiology of mood disorders. Strikingly, we found the underexpression of primary components of the neurotrophin system: Bdnf and its cognate receptor TrkB, a marked decrease in the Nr4a family of transcription factors, implicated in neuroplasticity and associated with dopamine-related disorders, as well as in several other relevant CREB regulated genes. Moreover, neurochemical analysis revealed that Crtcl null mice presented alteration in prefrontal cortical monoamine turnover as well as in hippocampal and accumbal serotonin levels, similarly associated with mood disorders etiology and pharmacotherapy. Together, the present thesis supports the involvement of CRTC1 pathway hypofunction in the pathogenesis of mood disorders and specifically in pathological aggression, obesity and depression-related behavior comorbidities. Ultimately, CRTC1 may represent an interesting antidepressant, antiaggressive or mood stabilizer drug target candidate through the modulation of major CREB regulated susceptibility genes. Les troubles de l'humeur comptent parmi les maladies psychiatriques les plus prévalentes, psychosocialement débilitantes, chroniques et avec le plus grand risque de rechute. Malgré de considérable avancées dans leur caractérisation, la nature hétérogène des facteurs de susceptibilité et des symptômes présentés par les patients, semble justifier l'absence de traitement entraînant une rémission complète de la maladie. L'hypothèse de l'étiologie neurobiologique des troubles de l'humeur a évolué depuis la théorie des monoamines et des neurotrophines. Actuellement, elle tend à les englober dans un modèle polygénique épistatique induisant une déficience de la neuroplasticité des circuits impliqué dans la régulation des émotions. Par conséquent, il apparaît particulièrement relevant de caractériser des voies moléculaires impliquées dans la plasticité neuronale, communément altérées parmi les différents syndromes et symptômes des maladies de l'humeur, afin d'améliorer leur compréhension ainsi que de proposer de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. Le facteur de transcription CREB a été de façon répétée et cohérente impliqué dans les mécanismes à long terme de la plasticité neuronale, ainsi que dans la régulation de plusieurs gènes de susceptibilité aux maladies de l'humeur. De plus, une altération dans l'activité de CREB a été impliqué dans leur étiologie et pharmacothérapie. De façon intéressante, des résultats préliminaires sur la protéine récemment découverte CREB-regulated transcription coactivator 1 (CRTC1) ont indiqué que son activation était dépendante de l'activité neuronale, qu'il était un senseur du calcium et de l'AMPc, ainsi qu'un coactivateur de CREB requis et puissant impliqué dans les mécanismes de plasticité neuronale associés à la potentialisation à long terme. En outre, des résultats ont suggéré que le gène majeur de susceptibilité Bdnf est régulé par CRTC1. Ainsi, notre objectif a été d'investiguer un rôle éventuel de CRTC1 dans les maladies de l'humeur en générant et caractérisant une lignée de souris déficiente pour Crtcl, tant au niveau comportemental que moléculaire. De façon intéressante, leur caractérisation détaillée a révélé un profil comportemental reflétant de nombreux aspects des maladies de l'humeur incluant une altération des interactions sociales, une agression pathologique, l'obésité, un retard psychomoteur, une réponse émotionnelle au stress accrue, une diminution de la motivation sexuelle, et des comportements reliés à la dépression. Afin d'investiguer les mécanismes moléculaires sous- jacents cette altération du comportement, ainsi que l'implication de CRTC1 dans l'expression des gènes régulés par CREB in vivo, nous avons quantifié les niveaux de transcrits de plusieurs gènes de susceptibilité régulés par CREB et impliqués dans la physiopathologie des maladies de l'humeur. Remarquablement, nous avons trouvé la sous-expression de composants primordiaux du système neurotrophique: Bdnf et son récepteur TrkB, une diminution majeure de la famille des facteurs de transcription Nr4a, impliqués dans la neuroplasticité et associés à des désordres liés à la dopamine, ainsi que de nombreux autres gènes relevants régulés par CREB. De plus, une analyse neurochimique a révélé que les souris déficientes pour Crtcî présentent une altération du turn-over des monoamines du cortex préfrontal ainsi que des niveaux hippocampaux et accumbaux de sérotonine, associés de façon similaire dans l'étiologie et la pharmacothérapie des maladies de l'humeur. Vue dans son ensemble, la présente thèse supporte l'implication d'une sous-régulation de la voie de CRTCI dans la pathogenèse des maladies de l'humeur ainsi que dans la comorbidité de l'agression pathologique, l'obésité et la dépression. En conclusion, CRTCI pourrait représenter une cible médicamenteuse intéressante aux propriétés antidépressante, antiagressive ou stabilisatrice de l'humeur au travers de la modulation de gènes de susceptibilité majeurs régulés par CREB.

Late Proterozoic thrust tectonics, high-pressure metamorphism and Uranium mineralization in the domes area, Lufilian arc, northwestern Zambia

The following main lithostratigraphic units have been distinguished in the Domes Area. The Kibaran basement complex composed of gneisses, migmatites with amphibolite bands and metagranites is exposed in dome structures; metamorphic features of Kibaran age have been almost completely obliterated by extensive Lufilian reactivation. The post-Kibaran cover sequence is subdivided into the Lower Roan Group consisting of well-preserved quartzites with high Mg content, talc-bearing, extremely foliated schists intercalated with pseudo-conglomerates of tectonic origin and the Upper Roan Group including dolomitic marbles with rare stromatolites, metapelites and a sequence of detrital metasediments, with local volcano-sedimentary components and interlayered banded ironstones. The sediments of the Lower Roan Group are interpreted as continental to lagoonal-evaporitic deposits partly converted into the talc-kyanite + garnet assemblage characteristic of ``white schists''. The dolomites and metapelites of the Upper Roan Group are attributed to a carbonate platform sequence progressively subsiding under terrigenous deposits, whilst the detrital metasediments and BIF may be interpreted as a basinal sequence, probably deposited on oceanic crust grading laterally into marbles. Metagabbros and metabasalts are considered as remnants of an ocean-floor-type crustal unit probably related to small basins. Alkaline stocks of Silurian age intruded the post-Kibaran cover. Significant ancestral tectonic discontinuities promoted the development of a nappe pile that underwent high-pressure metamorphism during the Lufilian orogeny and all lithostratigraphic units. Rb-Sr and K-Ar and U-Pb data indicate an age of 700 Ma for the highest grade metamorphism and 500 Ma for blocking of the K-Ar and Rb-Sr system in micas, corresponding to the time when the temperature dropped below 350-degrees-400-degrees-C and to an age of about 400 Ma for the emplacement of hypabyssal syenitic bodies. A first phase of crustal shortening by decoupling of basement and cover slices along shallow shear zones has been recognized. Fluid-rich tectonic slabs of cover sediments were thus able to transport fluids into the anhydrous metamorphic basement or mafic units. During the subsequent metamorphic re-equilibration stage of high pressure, pre-existing thrusts horizons were converted into recrystallized mylonites. Due to uplift, rocks were re-equilibrated into assemblages compatible with lower pressures and slightly lower temperatures. This stage occurs under a decompressional (nearly adiabatic) regime, with P(fluid) almost-equal-to P(lithostatic). It is accompanied by metasomatic development of minerals, activated by injection of hot fluids. New or reactivated shear zones and mylonitic belts were the preferred conduits of fluids. The most evident regional-scale effect of these processes is the intense metasomatic scapolitization of formerly plagioclase-rich lithologies. Uraninite mineralization can probably be assigned to the beginning of the decompressional stage. A third regional deformation phase characterized by open folds and local foliation is not accompanied by significant growth of new minerals. However, pitchblende mineralization can be ascribed to this phase as late-stage, short-range remobilization of previously existing deposits. Finally, shallow alkaline massifs were emplaced when the level of the Domes Area now exposed was already subjected to exchange with meteoric circuits, activated by residual geothermal gradients generally related to intrusions or rifting. Most of the superficial U-showings with U-oxidation products were probably generated during this relatively recent phase.

Evolving olfactory systems on the fly.

The detection of odour stimuli in the environment is universally important for primal behaviours such as feeding, mating, kin interactions and escape responses. Given the ubiquity of many airborne chemical signals and the similar organisation of animal olfactory circuits, a fundamental question in our understanding of the sense of smell is how species-specific behavioural responses to odorants can evolve. Recent comparative genomic, developmental and physiological studies are shedding light on this problem by providing insights into the genetic mechanisms that underlie anatomical and functional evolution of the olfactory system. Here we synthesise these data, with a particular focus on insect olfaction, to address how new olfactory receptors and circuits might arise and diverge, offering glimpses into how odour-evoked behaviours could adapt to an ever-changing chemosensory world.