Thèse Réactivation des Épines Dendritiques Pendant le Sommeil Suivant un Apprentissage Sensori-Moteur. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : NSCo - Neurosciences et Cognition Laboratoire de recherche : CRNL - CENTRE DE RECHERCHE EN NEUROSCIENCES DE LYON Direction de la thèse : Audrey HAY ORCID 0000000177655222 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-08-31T23:59:59 L'objectif de la thèse est de déterminer comment les épines dendritiques sont réactivées pendant le sommeil après l'apprentissage d'une tâche de mémoire dépendante des vibrisses.

Nous suivrons les épines dendritiques dans le cortex somatosensoriel (barrel cortex) de souris éveillées et immobilisées, pendant une tâche de discrimination de textures utilisant leurs vibrisses. Le succès dans cette tâche sera évalué par l'initiation de léchages pour obtenir une récompense liquide lorsque les souris rencontrent une texture rugueuse.

Nous monitorerons l'activité calcique des mêmes épines tout au long de l'apprentissage de la tâche d'association sensorielle, ainsi que pendant le sommeil qui suit l'apprentissage initial par imagerie calcique 2-photonique. En parallèle, nous enregistrerons les potentiels de champ locaux dans les régions S1 ipsilatérale et controlatérale, ainsi que dans les zones connectées S2, M1 et CA1 de l'hippocampe.

Notre hypothèse est que les contacts synaptiques initiés pendant la tâche d'apprentissage seront spécifiquement réactivés pendant les fuseaux de sommeil (spindles). De plus, nous testerons si ces réactivations se produisent lorsque les fuseaux de S1 sont coordonnés avec ceux d'autres régions connectées (comme le thalamus) ou avec les oscillations soutenant les réactivations d'assemblées cellulaires dans l'hippocampe (SWR, Sharp-Wave Ripples).
Buzsáki's two stages model of memory formation stipulates that memory consolidation would happen after learning during the offline times, such as quiet awakeness and sleep (Buzsáki, 1989). Indeed, reduction of the time spent in NREM sleep after learning reduces task performance (Rasch & Born, 2013). Memory consolidation relies 1- on the information transfer from hippocampus to neocortical areas relevant for the task which occurs when spindles and hippocampal sharp wave ripples (SWR) are coordinated; and 2- on plasticity phenomenon occurring locally in the cortex that strengthens connections between relevant cell assemblies and weakens/removes irrelevant one. According to Hebb, synaptic plasticity occurs when two neurons synaptically connected fire together (Hebb, 1949). Thus, a framework for sleep dependent memory consolidation stipulates that synaptic potentiation could occur through neuronal activity synchronization during the spindles. Indeed, spindles open 10-20 ms windows during which neurons are likely to synchronize their firing.
It has been shown that neuronal assemblies activated during a task are indeed reactivated during SWR and spindles and that the reactivation correlates with task performance on the next day. However, it has never been demonstrated that active spines during the task are reactivated during sleep and whether their reactivation coincides with brain oscillations. We will monitor individual spines on L2/3 pyramidal neurons from S1 across task learning and subsequent sleep. We hypothesize that: 1- learning will specifically activate a subset of synapses that will be reactivated during subsequent sleep; 2- reactivations will occur preferentially during S1 spindles and when S1 spindles are coordinated with CA1 SWR.
We will use calcium signaling as a proxy for spine activity and image dendritic spines in L2/3 pyramidal neurons of S1 barrel cortex. To image dendritic spines, we must transduce a minimal number of neurons. To do so, we will infuse a Cre-dependent adeno-associated viral (AAV) construct containing a GCaMP7 calcium reporter in one end of the barrel cortex and an AAV containing the gene of the Cre recombinase at the other end of the barrel cortex. We will monitor synapses that are activated during memory encoding and will correlate their activity with sleep rhythms during subsequent sleep. We will also compare the sleep-mediated reactivation of spines that were or not activated during the task. We hypothesize that synapses that are correlated to task learning will show higher activity during post-learning spindles. We will also monitor dendritic spikes that are accompanied with large calcium influx and will assess whether post-learning sleep is accompanied with dendritic spikes in segments that show particularly enhanced activity following learning and whether these are more likely to occur during spindles. Last, we will quantify the spine activity relative to hippocampal SWR during sleep to test whether dendritic spine activity is enhanced during sleep-dependent memory transfer from the hippocampus.

- master en neurosciences
- expérience en comportement animal, imagerie calcique et/ou électrophysiologie chez le rongeur
- connaissance en python ou à défaut un goût pour la programmation et l'analyse de données complexes
- connaissances en statistiques
- intérêt pour la recherche sur les mécanismes de la consolidation mnésique
- licence en expérimentation animale souhaitée