Thesis, COLLÉGIALITÉ

Abstract

The brain is comprised of diverse neuronal types that integrate together in complicated networks that lead to complex functional and behavioral outputs. How this diversity is generated remains an outstanding question. In this study, we investigated the hypothesis that time of birth influences the specification of neuronal identities. We focused on understanding the specification of a diverse population of inhibitory interneurons located in the cortex and hippocampus that are defined by their expression of the peptide somatostatin (Sst). This population contains at least eight cortical and two hippocampal subtypes. We employed EdU labeling to birthdate them and also developed a precursor tracing method that utilizes CRISPR/Cas9 in adeno-associated viruses (AAVs) to tag predicted marker genes of presumptive Sst subtypes during development. Our birthdating results show that we can efficiently replicate the inside-out innervation of Sst interneurons in the cortex while also significantly expanding this correlation to the Sst subtypes. We also show for the first time the birthdates of hippocampal specific Sst interneurons. These preliminary findings set the stage for future studies aimed at showing when and how all interneuron subtypes are specified. Understanding these developmental principles could lead to important medical advances as we begin to program and target specific types of neurons affected in neurological disorders.

Le cerveau est composé de divers types de neurones qui s'intègrent dans des réseaux complexes. La manière dont cette diversité est générée reste une question en suspens. Dans cette étude, nous avons examiné l'hypothèse selon laquelle le moment de naissance influence la spécification des identités neuronales. Nous nous sommes concentrés sur la compréhension de la spécification d'une population diversifiée d'interneurones inhibiteurs situés dans le cortex et l'hippocampe, définis par leur expression du peptide somatostatine (Sst). Cette population comprend au moins huit sous-types corticaux et deux sous-types hippocampiques. Nous avons utilisé le marquage par EdU pour dater leur naissance et avons également développé une méthode de traçage des précurseurs qui utilise le système CRISPR/Cas9 dans des adénovirus (AAV) pour marquer les marqueurs génétiques prédits des sous-types d’interneurons Sst au cours du développement. Nos résultats montrent que nous pouvons reproduire efficacement l'innervation dites inside-out des interneurones Sst dans le cortex, tout en étendant considérablement cette corrélation aux sous- types Sst. Nous montrons également pour la première fois le moment de naissance des interneurones Sst spécifiques de l'hippocampe. Ces résultats préliminaires posent les bases de futures études visant à démontrer quand et comment tous les sous-types d'interneurones sont spécifiés. Comprendre ces principes de développement pourrait conduire à d'importantes avancées médicales alors que nous commençons à programmer et à cibler des types spécifiques de neurones affectés dans les troubles neurologiques.