Meeting room: Centre Broca

Cyril Herry, Inserm, Neurocentre Magendie
Neuronal representations of defensive states in prefrontal networks

Coping with threatening situations requires both identifying stimuli predicting danger and selecting adaptive behavioural responses in order to survive. The dorsomedial prefrontal cortex (dmPFC) is a critical structure involved in the regulation of threat-related behaviour. Yet, it is still unclear how threat-predicting stimuli and defensive states are associated within prefrontal networks to successfully drive adaptive responses. I will present data collected in mice submitted to a behavioral paradigm combining active and passive defensive behaviors in which we performed extracellular recordings, neuronal decoding approaches, and manipulations of specific interneuronal cell populations. Overall, these data indicate that while the dmPFC encodes dynamically danger and specific threat representations, these specific defensives states are tightly controlled by prefrontal interneuronal activities. Our data unveil the neuronal geometry by which dmPFC networks represent associated threat-predicting stimuli to appropriately drive aversive behaviors.

In the frame of Yoni Couderc’s PhD defense

Organizers :

Yoni Couderc & Anna Beyeler
Neurocentre Magendie

from Herry's lab will defend her thesis entitled 'Differential contribution of distinct prefrontal neuronal populations to danger representations'

Zoom: https://u-bordeaux-fr.zoom.us/j/411548697
Meeting ID: 411 548 6972

Soutenance en anglais

Titre
Differential contribution of distinct prefrontal neuronal populations to danger representations

Résumé
Les animaux peuvent être confrontés à une grande diversité de situations dangereuses au sein de leur environnement. Les systèmes de défense permettent aux animaux de se placer dans un état de vigilance, d’identifier des dangers potentiels, ainsi que de reconnaître des stimuli sensoriels associés à des menaces spécifiques. L’ensemble de ces mécanismes permet ainsi l’expression de réponses comportementales optimales pour faire face efficacement à un danger éventuel. Des dysfonctionnements dans la réponse à un danger potentiel sont impliqués dans diverses pathologies psychiatriques telles que les troubles anxieux, les phobies ou encore l’état de stress post-traumatique. Il est donc essentiel de comprendre les mécanismes neuronaux sous-jacents à ces comportements défensifs afin d’élucider les bases neuronales de ces pathologies. Les comportements défensifs sont influencés par de multiples structures cérébrales interconnectées. Parmi elles, le cortex préfrontal (CPF), impliqué dans l’intégration multimodale des stimuli et le contrôle des comportements complexes, représente une région clé impliquée dans la régulation des comportements défensifs. La majorité des données de la littérature concernant l’implication du CPF dans les comportements défensifs se base sur des paradigmes de conditionnement de la peur très simples au cours desquels un stimulus sensoriel unique entraîne l’expression concomitante d’un comportement défensif spécifique (par exemple, le freezing ou l’évitement). La simplicité de ce type de paradigme rend difficile l’identification des processus neuronaux précis dans lesquels le CPF est engagé (par exemple, l’identification ou la discrimination des stimuli menaçants, la présence d’un état comportemental aversif ou encore l’exécution d’une réponse défensive). De plus, d’un point de vue cellulaire, les données de la littérature se concentre majoritairement sur les neurones pyramidaux excitateurs (Pyr) – ou sur des populations neuronales mixtes du CPF dorsomedian (CPFdm). Cependant, l’activité des Pyr est largement orchestrée par un réseau hétérogène d’interneurones (IN) GABAergiques, parmi lesquels les neurones exprimant la somatostatine (SST+) et la parvalbumine (PV+) sont les types les plus répandus. Un corpus limité de preuves démontre le rôle essentiel des INs du CPFdm dans la formation d’une mémoire aversive et dans l’expression du freezing. Ainsi, une vision plus complète de la manière dont les neurones du CPFdm, en particulier les INs, traitent les informations liées au danger fait toujours défaut et nécessiterait la mise en place de paradigmes comportementaux plus complexes. Au cours de ce travail, nous avons cherché à déterminer le rôle des principales populations neuronales du CPFdm (neurones pyramidaux, SST+ et PV+) dans l’encodage des états défensifs et des caractéristiques menaçantes spécifiques (son et contexte) nécessaires à l’expression des réponses comportementales défensives adaptées. Dans ce but, nous avons combiné des approches d’imagerie calcique in vivo de l’activité des neurones du CPFdm avec des manipulations optogénétiques au cours d’un nouveau paradigme comportemental dans lequel les souris sont confrontées à différentes situations menaçantes. Nous avons démontré que chacune des populations neuronales étudiées encode différemment les informations liées à la menace. De plus, la population SST+ discrimine les informations menaçantes spécifiques, processus nécessaire à la sélection des comportements défensifs appropriés. En revanche, bien que l’activité de la population d’interneurones PV+ code de manière moins spécifique la présence des stimuli aversifs, et ce indépendamment de leur valeur émotionnelle, leur activité est néanmoins essentielle à la mise en place des comportements défensifs. L’ensemble de ces données suggère que l’encodage d’informations distinctes au sein de différentes populations neuronales du CPFdm permet une représentation neuronale du danger.

Mots clés : Cortex préfrontal, interneurones, comportements de défense, danger, imagerie calcique.

Jury
M. François GEORGES – Directeur de recherche, IMN, Bordeaux – president
Mme Nadine GOGOLLA – Directrice de recherche, Max Planck Institute of Psychiatry, Munich – rapportrice
M. Philip TOVOTE – Professor, Institute of Clinical Neurobiology, Würzburg – rapporteur
M. Antoine BESNARD – CRCN, Institut de Génomique Fonctionnelle, Montpellier – examinateur
Mme Lisa ROUX – Chargée de recherche, IINS, Bordeaux – examinatrice

Publications
Menegolla AP, Lopez-Fernandez G, Herry C, Martin-Fernandez M. Differential contribution of distinct neuronal populations to danger representations. bioRxiv 2024.01.24.577067. doi: 10.1101/2024.01.24.577067
Martin-Fernandez M, Menegolla AP, Lopez-Fernandez G, Winke N, Jercog D, Kim HR, Girard D, Dejean C, Herry C. Prefrontal circuits encode both general danger and specific threat representations. Nat Neurosci. 2023 Dec;26(12):2147-2157. doi: 10.1038/s41593-023-01472-8
Date de la soutenance: 09/12/2024 - 14h00
Lieu: CARF, salle de conférences

Pour plus de détails: https://u-bordeaux-fr.zoom.us/j/411548697

from Humeau and Herry's lab will defend his thesis entitled 'Prefrontal Neuronal Basis of Decision-Making under Opposed Affective States'

Soutenance en anglais

Anass El Azraoui
Equipe Humeau et Equipe Herry
Directeur de thèse : Yann Humeau

Titre
Prefrontal Neuronal Basis of Decision-Making under Opposed Affective States
(Bases Neuronales de la Prise de Décision dans des États Affectifs de Valence Opposée)

Résumé
L’impact émotionnel d’un stimulus ou d’un environnement façonne la prise de décision et conduit à des comportements adaptatifs. Cependant, lorsque les valeurs émotionnelles sont altérées par des troubles de l’humeur ou des maladies telles que l’anxiété pathologique ou le syndrome de stress post-traumatique, cela peut conduire à des comportements inappropriés ou inadaptés. Le cortex préfrontal (CPF) fait partie des régions cérébrales altérées dans ces pathologies, sa sous-division ventrale étant connue pour réguler les émotions et sa sous-division dorsale étant impliquée dans la prise de décision et les fonctions exécutives. Ces données indiquent que le PFC est une région clé pour la modulation des comportements orientés vers un but. Cependant, il est difficile de comprendre comment le PFC encode la valeur émotionnelle et l’intègre dans les processus de prise de décision. Pour répondre à cette question, nous avons utilisé des enregistrements Neuropixels dans les circuits du PFC pendant que des souris effectuaient une tâche de prise de décision basée sur la réalité virtuelle dans laquelle elles sont entraînées à s’approcher d’un stimulus visuel récompensé dans un contexte, mais à éviter le même stimulus lorsqu’il est puni dans un second contexte. Le contexte détermine donc la valeur émotionnelle actuelle d’un stimulus visuel primaire, et les décisions concernant ce même stimulus sont prises en conséquence. Nos enregistrements indiquent que différentes populations de neurones du PFC sont activées par différents contextes émotionnels, et que les mêmes choix comportementaux sont entraînés par différentes dynamiques de circuits du PFC en fonction du contexte émotionnel. Ces données suggèrent un encodage du dynamique et valence spécifque du choix dans les circuits préfrontaux.

Mots clés : émotions, prise de décision, cortex préfrontal

Publications
Axo-axonic cells in neuropsychiatric disorders: a systematic review.

Vivien J*, El Azraoui A*, Lheraux C, Lanore F, Aouizerate B, Herry C, Humeau Y and Bienvenu TCM (2023) Front. Cell. Neurosci. 17:1212202. doi: 10.3389/fncel.2023.1212202

*: shared-first



Jury
Thomas Boraud, IMN (Président)
Andreas Lüthi, FMI (Rapporteur)
Daniel Salzman, Columbia University (Rapporteur)
Shauna Parkes, INCIA (Examinatrice)
Stéphanie Trouche, IGF (Examinatrice)
Yann Humeau, FMI (Directeur de thèse)
Cyril Herry, Magendie (Invité)
Evan Harrell, IINS (Invité)
Date de la soutenance: 02/12/2024 - 14h00
Lieu: Centre Broca

Pour plus de détails: https://www.bordeaux-neurocampus.fr/event/soutenance-de-these-anass-el-azraoui/

The "AP team" is pleased to announce the opening of a new infirmary room in F17 (near the Eq Herry zone, former Aelis zone). This space has been specially designed to accommodate you in case of minor discomfort or to provide a quiet area for nursing mothers. To ensure everyone's safety, access to this room must be accompanied by an AP, an SST, or another responsible person. Please note that this space is not intended for meetings, relaxation, or storage. We kindly ask you to keep it clean and report any issues to your team's AP. Find all the details in the attached document!


Pièces jointes

from Herry's lab will defend his thesis entitled "Controlling fear in mice with clinically relevant stimulation of the prefrontal cortex"


Defense in english

Closed doors defense : confidentiality declaration to sign when entering the auditorium

Jeremy Lesas
Team: Herry (Magendie)

Title
Controlling fear in mice with clinically relevant stimulation of the prefrontal cortex

Abstract
Neuropsychiatric disorders affect an important part of the population. Several types of therapeutic strategies exist for the care of these disorders, such as drugs, functional therapy and neurostimulation. This latter has already proven effective for disorders such as Parkinson’s disease, major depression or obsessive-compulsive disorders, but is still ineffective for anxiety disorders : yet they represent an important part of resistant psychiatric conditions. This project aims at developing optogenetics, a recent technique which already revolutionized neuroscientific research, to open doors for its clinical translation, and to combine it with advanced knowledge on the physiology of fear and anxiety disorders using closed-loop stimulation of the prefrontal cortex.

Publication
in revision in Advanced Healthcare Materials :
Dye-based Fluorescent Organic Nanoparticles, New Promising Tools for Optogenetics
Jeremy Lesas, Thomas Bienvenu, Eleonore Kurek, Jean-Baptiste Verlhac, Delphine Girard, Frédéric Lanore, Mireille Blanchard-Desce, Cyril Herry, Jonathan Daniel* and Cyril Dejean*

Jury
Thesis superviosr: Dr. DEJEAN Cyril

Jury members:
Dr. HUMEAU Yann, Directeur de recherche, CNRS
Pr. VETERE Gisella, Professeur, ESPCI
Pr. BOUZIGUES Cédric, Professeur assistant, École Polytechnique
Pr. GUEHL Dominique, PU-PH, Université de Bordeaux
Dr. FERY-FORGUES Suzanne, Directrice de recherche, Université Toulouse III
Dr. BUI Ngoc Anh Thy, Chargée de recherche, Université de Bordeaux

Guests:
Dr. DANIEL Jonathan, Ingénieur de recherche, Université de Bordeaux
Dr. BIENVENU Thomas, Maître de conférences, Université de Bordeaux
Date de la soutenance: 20/06/2024 - 14h00
Lieu: Centre Broca Nouvelle Aquitaine

Pièces jointes