La larve de poisson-zèbre est un animal modèle pour l'étude du système nerveux des vertébrés, dont certains mutants expriment des rapporteurs calciques (GCaMP) à l'intérieur de leurs neurones. Ces mutants sont utilisés pour des expériences d'imagerie fonctionnelle dans lesquelles l'activité de la quasi-totalité de leur système nerveux est enregistrée simultanément. La première partie de cette thèse est consacrée à la conception d'une expérience comportementale permettant de suivre et d'analyser les mouvements de nage de larves de poisson-zèbre plongées dans un écoulement d'aspiration. Les contributions de la ligne latérale, organe spécifique aux poissons et amphibiens responsable de la perception des stimulations hydrodynamiques, et des yeux ont été découplées afin de pouvoir décrire les interactions entre ces deux modalités sensorielles et leurs effets respectifs sur les réactions des larves à une aspiration, analysés par le biais de leur mouvements de nage. Cette expérience devait être préliminaire à une étude des réponses neuronales à une aspiration grâce au montage expérimental de microscopie par nappe laser développé au laboratoire depuis quatre ans, afin de réaliser des expériences de cross-modal en imagerie fonctionnelle, c'est-à-dire l'observation dynamique des réseaux neuronaux consacrés au deux modalités sensorielles lorsque celles-ci sont stimulées soit simultanément, soit séparément. Devant les difficultés rencontrées pour observer les réponses de la ligne latérale des larves en imagerie calcique, ce qui n'a à ce jour jamais été réalisé, nos expériences d'imagerie fonctionnelle se sont reportées sur l'audition de la larve de poisson-zèbre, qui a remplacé la perception des écoulements. La deuxième partie de cette thèse décrit donc les protocoles, les méthodes d'analyse et les résultats issus de cette série d'expériences dont les résultats, encore exploratoires, donnent une idée des réseaux de neurones impliqués dans la perception des vibrations par la larve de poisson-zèbre. Ces premières analyses encourageantes, en plus de présenter pour la première fois des enregistrements d'une grande partie du système neuronal sous stimulation auditive, ouvrent la porte à de nouvelles méthodes d'analyse de données pour des populations de neurones à la fois nombreuses et spatialement étendues. / The Zebrafish larva is a model for the study of vertebrate central nervous system. Mutants have been developped which express calcium reporter (GCaMP) in their neurons. These mutants are used in functional imaging experiments in which the activity of almost all the neurons is simultaneously recorded. The first chapter of this thesis is devoted to the conception of a behavioral experiment designed to record and analyse the swim movements of zebrafish larvae submitted to a succion flow. The contributions of lateral line (specific fish organ responsible for the perception of hydrodynamic stimulations) and visual system have been separated in order to describe the interactions between those two modalities and their respective effects on larvae reactions to aspiration, analysed through their swim patterns. This experiment was thought to prepare a study of neuronal responses to aspiration, thanks to the laser sheet microscopy setup developped in the laboratory since four years. The aim was to use calcium imaging to work on cross-modal experiment, by the dynamic observation of neural networks dedicated to the two sensory modalities when stimulated simultaneously or separatly. Facing difficulties to record lateral line response using calcium imaging, which are not been recorded yet, functional imaging experiments have adressed zebrafish larvae auditory system instead of hydrodynamic perception. The second part of this thesis describes protocols, analysis and results from these experiments. The results are still at an exploratoty stage but draw a scheme of neural networks involved in vibrations perception in zebrafish larvae : they present recordings of a huge part of central nervous system and the activity evoked by auditory stimulations.

Dans cette thèse, je me suis intéressé aux mécanismes qui permettent aux axones des neurones sensoriels de trouver leurs organes cibles à une grande distance. Dans le cas du système de la ligne latérale postérieure (LLP) du poisson-zèbre, des organes sensoriels sont déposés au cours de la migration d'un primordium. Des neurites sensoriels accompagnent le primordium au cours de cette migration et sont ainsi guidés vers leurs organes cibles. J'ai démontré que l'inactivation du signal «Glial cell line-Derived Neurotrophic Factor » (GDNF) rend les axones sensoriels incapables de suivre le primordium. GDNF est également utilisé comme signal de guidage lors de la régénération axonale après section du nerf et donc permet aux axones de retrouver leur cible. Ensuite j'ai démontré que le signal « Brain Derived Neurotrophic Factor » (BDNF) exerce un autre rôle dans le développement de la LLP puisqu'il est essentiel pour l'ancrage et la connexion des axones à leurs organes cibles. Dans une deuxième partie, nous avons montré que le développement de la LLP embryonnaire du Thon Rouge est fortement similaire à celui du Poisson-Zèbre, pourtant relativement basal. Cette similitude comprend le fait que les axones de la LLP suivent le primordium. / In this thesis, I address the question of how peripheral axons of sensory neurons find their distant target organs. In the case of the posterior lateral line (PLL) system of zebrafish, sensory organs are deposited by a migrating primordium and sensory neurites accompany this primordium during its migration. In this way, the neurites are guided to their prospective target organs. I show that the inactivation of «Glial cell line Derived Neurotrophic Factor » (GDNF) signaling leads to the inability of sensory axons to track the migrating primordium. GDNF signaling is also used as a guidance cue during axonal regeneration following nerve cut. I conclude that GDNF is a major determinant of directed neuritic growth and of target finding in this system, and propose that GDNF acts by promoting local neurite outgrowth. Further, I demonstrate that «Brain Derived Neurotrophic Factor » (BDNF) signaling exerts another role in PLL development as it is essent ial to anchor and properly connect axons to their targets organs.In another project, we could demonstrate that the development of the embryonic PLL of the atlantic blue-fin tuna shows striking similarities to that of the relatively basal zebrafish, including that PLL axons follow the migrating primordium.

Les cellules de Schwann (CS) sont les cellules gliales myélinisantes du Système Nerveux Périphérique (SNP). Il existe une communication étroite entre ces cellules et les axones auxquels elles s’associent et ce dès les stades les plus précoces de leur développement. Elles migrent tout en se divisant le long des axones; cette division migratoire est suivie d’une deuxième division post-migratoire dans le but d’établir un ratio 1:1 avec les axones pour ensuite les myéliniser. Ce travail vise à analyser, in vivo, le comportement des CS chez le poisson zèbre au cours de leurs divisions.Nous avons remarqué que les CS se divisent parallèlement aux axones le long du nerf de la Ligne Latérale Postérieure (PLL). En analysant les deux mutants has et nok, nous avons montré que les gènes de polarité apicale aPKC et pals1 ne sont pas requis pour la migration et la division des CS, ni pour leur capacité à myéliniser. Nous avons mis en évidence, en analysant le mutant cassiopeia qui présente des défauts d’organisation du fuseau mitotique et en utilisant l’agent pharmacologique le nocodazole, que l’assemblage du fuseau mitotique au cours de la division des CS est essentiel pour la myélinisation.En parallèle, nous avons analysé le rôle du gène rgs4 (regulator of G-protein Signaling 4) dans le développement du SNP chez le poisson zèbre. Nous avons généré un mutant stable rgs4 par la technique CRISPR/Cas9 et montré un rôle de ce gène dans le développement du ganglion de la PLL et des motoneurones, et ce en agissant en amont de la voie PI3K/Akt/mTOR.Contrairement à l’inhibition pharmacologique qui suggère un rôle de rgs4 dans la myélinisation périphérique, le mutant ne présente pas de défauts de myéline. / Schwann cells (SCs) are the myelinating glial cells of the Peripheral Nervous System (PNS). They derive from neural crest cells during development, then migrate and divide along the axons of the peripheral nerves. This migratory division is followed by a post-migratory division in order to radially sort the axons in a 1:1 ratio and wrap them with a myelin sheath. This work provides an analysis of the polarity of SC divisions, in vivo, in intact zebrafish embryos.We showed that SCs divide parallel to the axons along the Posterior Lateral Line nerve (PLL). By analyzing the two mutants has and nok, we revealed that the apical polarity genes aPKC and pals1, are neither required for the migration and division of SCs, nor for their capacity to myelinate. By studying the cassiopeia mutant that shows defects in mitotic spindle, we revealed that the assembly of the mitotic spindle is essential for SC myelination.We have also analysed the role of rgs4 (regulator of G-protein Signaling 4) in PNS development. We generated a stable rgs4 mutant using the CRISPR/Cas9 technology. We showed that rgs4 plays an essentiel role in PLLg and motoneurons development by acting upstream of PI3K/Akt/mTOR pathway. Pharmacological analysis suggested a role for rgs4 in peripheral myelination, however, the rgs4 mutant do not show any myelin defects.