Chez les vertébrés, le système excréteur se développe de manière séquentielle sous la forme de trois types de reins différents :le pro-, le méso- et le métanéphros. Le pronéphros des embryons de xénope et de poisson zèbre se développe rapidement et présente une structure simple formée d’un unique néphron, ce qui en fait un excellent modèle d’étude de la néphrogenèse. Au cours du développement, le mésoderme pronéphrique est régionalisé en plusieurs domaines à l’origine des différents composants du néphron partagés par tous les reins des vertébrés :le glomus, les tubules proximaux, le tubule distal et le canal. Cette régionalisation fait appel à des mécanismes moléculaires encore peu connus. Parmi ceux-ci, le facteur de transcription WT1 inhiberait, dans les cellules à l’origine du glomus, l’expression des gènes caractéristiques des tubules proximaux. De plus, la voie de signalisation Notch est requise séquentiellement d’abord pour la formation du glomus et ensuite lors de la différenciation des tubules proximaux. <p>Le gène Evi1 code pour un facteur de transcription à doigts à zinc notamment exprimé dans le métanéphros des vertébrés supérieurs et jouant un rôle majeur mais mal compris dans le développement. Chez l’embryon de xénope, le gène Evi1 est exprimé dès la fin de la neurulation dans la région ventro-postérieure de l’ébauche pronéphrique à l’origine du tubule distal et du canal. Son expression est inhibée par le facteur de transcription xWT1 et l’activation de la voie de signalisation Notch. Via des expériences de surproduction de la protéine Evi1 sauvage ou d’une fusion Evi1-VP16, fonctionnant de manière antagoniste à la protéine sauvage, nous avons montré que la protéine Evi1 joue un rôle important dans la néphrogenèse précoce en inhibant la formation du glomus et des tubules proximaux dans les cellules à l’origine du segment distal du néphron.<p>Afin de déterminer l’importance du facteur de transcription xWT1 dans la régulation de l’expression du gène Evi1 ainsi que dans la formation du glomus, des expériences de sous-expression ont été réalisées. Ces expériences montrent que la sous-expression de xWT1 inhibe la formation du glomus mais n’induit cependant pas d’expansion de l’expression du gène Evi1 ni celle d’autres marqueurs du pronéphros, suggérant l’existence d’au moins un autre facteur répresseur exprimé au niveau de la couche médiane du mésoderme pronéphrique. <p>Ensuite, nous avons comparé les profils de gènes codant notamment pour des protéines spécialisées dans le transport de solutés dans les reins embryonnaires de xénope et de poisson zèbre. Nos résultats montrent que le pronéphros du poisson zèbre, bien que présentant une structure uniforme, peut être subdivisé en quatre différents segments. Ces observations suggèrent que les reins embryonnaires du xénope et du poisson zèbre présentent des organisations similaires. <p>Dans la dernière partie de ce travail, nous avons entamé l’étude du promoteur du gène CLC-K, codant pour un canal chlore exprimé dans du segment distal du néphron, par la réalisation d’embryons transgéniques de xénope. Les résultats préliminaires obtenus indiquent qu’un fragment de 11kb du promoteur du gène CLC-KB humain est suffisant pour diriger une expression correcte du transgène chez le xénope. / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’hématopoïèse est le processus de formation des cellules souches hématopoïétiques (CSH); elle est conservée au cours d’évolution. Durant l’hématopoïèse embryonnaire, deux vagues hématopoïétiques se succèdent, la vague primitive et la vague définitive. La vague primitive produit des macrophages, des neutrophiles et des érythrocytes. Au cours de la vague définitive, les CSH émergent du plancher de l’aorte dorsale par une transition endothélio-hématopoïétique ou TEH, dans une région appelée aorte-gonades-mesonephros (AGM).Ces dernières années, des études des organes hématopoïétiques chez les mammifères ont démontré que le microenvironnement joue un rôle crucial dans l’émergence et le devenir des CSH. Pendant ma thèse, je me suis intéressée au rôle du microenvironnement dans la mise en place de l’hématopoïèse définitive chez l’embryon de zebrafish. Dans l’AGM, j’ai caractérisé et évalué la contribution de différents acteurs dont deux populations en particulier, les macrophages et le système neuronal sympathique. Chacune de ces cellules joue un rôle spécifique durant la vague définitive de l’hématopoïèse. Les macrophages mobilisent des CSH de l’AGM afin de permettre leur intravasation et la colonisation des organes hématopoïétiques. Les catécholamines synthétisées par le système neuronal sympathique quant à elles contrôlent la TEH par l’activation des récepteurs beta2b et beta3 dans l’AGM.En conclusion, nous avons démontré que le microenvironnement influence l’hématopoïèse définitive chez le zebrafish par différents mécanismes. Ces travaux ont pour objectif d’améliorer la compréhension du mécanisme de genèse des CSH et potentiellement de permettre un jour la production de CSH in vitro. / Haematopoiesis is the process of haematopoietic stem cell (HSC) generation conserved in all vertebrates. During the embryonic development, two successive waves of haematopoiesis occur – the primitive and the definitive wave. The first one gives rise to erythrocytes, macrophages and neutrophils. During the second one, HSCs emerge from the ventral wall of dorsal aorta (DA) in the aorta-gonads-mesonephros (AGM) region by a process called endothelial-to-haematopoietic transition or EHT.In the last years, several studies performed in mammals have shown that the microenvironment plays a key role in haematopoiesis. During my thesis I have studied the role of the microenvironment in definitive haematopoiesis in the zebrafish embryo. I have described several cell components present in the AGM and evaluated their contribution to the haematopoiesis. I further analysed two of those players: macrophages and sympathetic nervous system. Each of them plays a specific role during the definitive wave of haematopoiesis. Macrophages mobilise nascent HSCs from the AGM to allow their intravasation and colonisation of haematopoietic organs. Catecholamines synthetized by sympathetic nervous system control EHT through the activation of beta2b and beta3 receptors in the AGM.In conclusion, we have shown that the microenvironment can substantially influence the definitive haematopoiesis in the zebrafish by distinct mechanisms. These findings would help to understand the mechanism of HSC generation and potentially to allow in vitro HSC production.

Les circuits neuronaux sous-tendant la locomotion requièrent d'intégrer à la fois des stimuli sensoriels et l'état physiologique. Cependant, la manière dont ces circuits fonctionnent pendant la locomotion active reste peu comprise. La larve de poisson zèbre est un organisme vertébré idéal pour étudier cette question de part son répertoire locomoteur simple et son accessibilité à la manipulation génétique. Dans le Chapitre 1, je décris le logiciel que nous avons développé afin de nous permettre de traquer les comportements et caractériser automatiquement les modules locomoteurs à haut débit. Les interneurones V2a sont des neurones excitateurs de la moelle épinière et du cerveau postérieur caractérisés par l'expression du facteur de transcription chx10. Afin de tester leur implication dans la locomotion, j'ai, dans le Chapitre 2, validé l'utilisation d'une toxine génétiquement encodée dans le but d'inhiber la population chx10 positive in vivo. Par analyse comportementale, enregistrements de locomotion fictive et imagerie calcique, nous avons montré que les V2as sont impliqués différemment dans la locomotion lente et rapide. Les neurones contactant le liquide céphalorachidien (NcLCRs) relaient des informations sensorielles aux circuits moteurs. Par ciblage génétique, imagerie calcique, pharmacologie et électrophysiologie, j'ai, dans le Chapitre 3, investigué le rôle de l'activité spontanée dans les NcLCRs. J'ai montré que l'ouverture de canaux PKD2L1 représentait une source intrinsèque d'activité spontanée dans les NcLCRs. Ces résultats offrent une meilleure compréhension de la manière dont les interactions dynamiques structurent les sorties locomotrices in vivo. / The neural networks that underlie locomotion are complex and require integration of sensory input and physiological state. However, how these networks function during active locomotion to incorporate sensory input from the environment and the internal state of the animal remains poorly understand. The zebrafish larva is an ideal vertebrate to study these questions thanks to its simple locomotor repertoire, transparency, and amenability to genetic manipulation. In Chapter 1, I describe a program to track behavior at high speeds and automatically characterize locomotor patterns in a high-throughput manner. V2a interneurons are excitatory interneurons in the spinal cord and hindbrain identified by the chx10 transcription factor. In Chapter 2, I validated the use of a genetically-encoded botulinum toxin to silence the chx10 population in vivo. Using fictive locomotor recordings and calcium imaging, I demonstrated that silencing V2as leads to decreased activity in primary motor neurons during fast swimming, corresponding to a lower swimming frequency in V2a-silenced larvae. Cerebrospinal fluid-contacting neurons (CSF-cNs) are intraspinal neurons that relay sensory information to motor circuits. CSF-cNs in diverse species express GABA and the transient receptor potential channel PKD2L1. In Chapter 3, I used genetic targeting, calcium imaging, pharmacology, and electrophysiology to investigate the role of spontaneous activity in CSF-cNs. I showed that single channel opening of PKD2L1 represents an intrinsic source of spontaneous activity in CSF-cNs. These tools and results will allow a more complete picture of how dynamic interactions shape locomotor output in vivo.

Les capacités d’auto-renouvellement ou de différenciation progressive en gamètes des cellules souches spermatogoniales (SSC) sont indispensables à la production de spermatozoïdes tout au long de la vie des individus de sexe mâle. Les travaux réalisés au cours de la thèse ont eu pour objectif de mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires potentiellement impliqués dans le contrôle du devenir des SSC chez les poissons téléostéens. Grâce à une nouvelle lignée de poisson-zèbre transgénique exprimant la GFP sous le contrôle d’un nouveau fragment promoteur du gène vasa, nous avons caractérisé une sous-population de spermatogonies indifférenciées composés de doublets asymétriques. L’ensemble de nos observations suggère que ces doublets asymétriques constituent un pool de cellules souches recrutées pouvant soit poursuivre leur différenciation spermatique soit participer à la dynamique de renouvèlement du stock de SSC.Une approche de séquençage à haut débit des transcrits exprimés au sein des spermatogonies indifférenciées fluorescentes et des cellules de Sertoli met en évidence la diversité des voies de régulation paracrine potentiellement impliquées dans le contrôle du devenir des SSC (molécules d’adhésion cellulaire, cytokines, facteurs de croissance…). Les analyses phylogénétiques montrent que certaines de ces voies de régulation sont conservées chez les Gnathostomes alors que d’autres ont été perdues chez les tétrapodes ou les mammifères seulement. Une approche comparée initiée chez la truite arc-en-ciel confirme l’intérêt générique des données acquises chez / By their ability to self-renew or differentiate into gametes, the spermatogonial stem cells (SSCs) are essential for sperm production throughout the life of male. The work done during the thesis had for objective the understanding of the cellular and molecular mechanisms potentially involved in the fate of the SSC in the teleost fish. With a new line of transgenic zebrafish expressing GFP under the control of a new gene promoter fragment vasa, we characterized a subpopulation of undifferentiated spermatogonia composed of asymmetric doublet. The observation of the GFP protein indicates that these doublets can fragment to generate isolated spermatogonia. Transplantation of fluorescent spermatogonial cells into the abdominal cavity of a recipient embryo shows that these cells have all functional properties of SSC. All our observations suggest that asymmetric doublet constitute a pool of stem cells with bivalent fate:they can continue their sperm differentiation or participate in the dynamic renewal of SSC pool. A rnaseq based transcritpome analysis of transcripts expressed in undifferentiated spermatogonia fluorescent and Sertoli cells highlights the diversity of paracrine regulatory pathways potentially involved in the control of the SSC (cell adhesion molecules, cytokines, growth factors, primary metabolites). Phylogenetic analyzes show that some of these regulatory pathways are well conserved among all Gnathostomes while others were lost in tetrapods or mammals only. A comparative approach initiated in rainbow trout generic confirms the interest of the data acquired in th

Comprendre les mécanismes mis en place au sein du système nerveux pour générer des répertoires locomoteurs complexes reste l'un des grands défis des neurosciences systémiques. Le travail présenté dans ce manuscrit vise à comprendre comment les neurones de la moelle épinière contribuent à la production et à la modulation de l'activité locomotrice. Pour répondre à ce problème, nous utilisons le poisson-zèbre comme organisme modèle et avons développé de nouvelles approches génétiques et optiques afin de disséquer l'architecture du circuit formé par une classe de neurones sensoriels de la moelle et qui est conservée chez tous les vertébrés. Ces neurones sont appelés les neurones au contact du liquide céphalo-rachidien (Nc-LCR) et nous proposons de sonder leur(s) fonction(s) in vivo. Ces neurones sensoriels forment une interface unique entre le liquide céphalo-rachidien et le réseau de neurones impliqué dans le contrôle du mouvement dans la moelle épinière. Cependant, leur diagramme de connectivité demeure complètement inconnu. Afin de comprendre comment ces " Nc-LCR ou CSF-cNs " modulent la locomotion chez les vertébrés, nous avons développé un projet combinant des approches génétiques, électrophysiologiques, d'imagerie, et d'analyse du comportement, afin de cartographier le circuit qu'elles forment avec les neurones de la moelle épinière. Nos résultats montrent que les CSF-cNs projettent sur de nombreux éléments du centre générateur de rythme de la moelle. Notre approche révèle également la capacité des CSF-cNs à moduler la locomotion selon l'état dans lequel se trouve l'animal, une propriété caractéristique des circuits proprioceptifs dans la moelle épinière. / Understanding how the central nervous system generates motor sequences, coordinates limbs and body orientation in an ever-changing environment, while adapting to sensory cues remains a central question in the field of systems neuroscience. The work presented here aims to understand how local sensory neurons in the spinal cord contribute to the production and/ or the modulation of locomotor activity. We focused our work on a conserved class of spinal sensory neurons termed cerebrospinal fluid contacting neurons (CSF-cNs). These neurons lie at the interface between the CSF and spinal interneurons controlling motor output and represent an interesting yet poorly understood sensorimotor loop in the vertebrate spinal cord. However, the connectivity of CSF-cNs remains completely uncharacterized. To understand how CSF-cNs modulate locomotion in vertebrates, we combined genetics, imaging, optogenetics, electrophysiology, and behavior analysis to map the functional connectivity of these sensory neurons and test their function in the zebrafish larva. Our results demonstrate that CSF-cNs target several elements thought to be part of the locomotor central pattern generator in zebrafish, including glutamatergic spinal neurons involved in slow and fast swimming. We show that CSF-cNs can modulate the duration and occurrence of spontaneous locomotor events in a state dependent manner and tune the frequency of evoked fast escape responses. Altogether our work dissecting sensorimotor integration in the spinal cord bridged single cell function in vivo to behavior in zebrafish and should contribute to a better understanding of the role of sensory feedback during locomotion in vertebrates.

Au cours du développement, les cellules sont progressivement séparées dans des territoires distincts délimités par des frontières embryonnaires. La première ségrégation a lieu pendant la gastrulation, quand l’embryon s’organise en trois feuillets embryonnaires, l’ectoderme, le mésoderme et l’endoderme. Les mécanismes moléculaires et cellulaires assurant cette ségrégation n’ont pas encore été élucidés. Au cours de ma thèse, je me suis focalisée sur l’internalisation de l’endoderme chez le poisson-zèbre. À partir de résultats in vitro, il a été suggéré que les progéniteurs de feuillets embryonnaires soient ségrégés par un tri cellulaire passif. En combinant des expériences de transplantation de cellules, une imagerie confocale en temps réel et des analyses fonctionnelles, j’ai montré que l’internalisation des cellules endodermiques est due en réalité à un processus de migration active dépendante de Rac1 et de son effecteur Arp2/3, un régulateur direct de l’actine. De manière surprenante, les cellules endodermiques ne sont pas attirées par leur destination interne, mais semblent plutôt migrer hors de leurs voisines. Ce processus est dépendant de la voie Wnt/PCP et de la N-cadhérine. De plus, la N-cadhérine est suffisante pour induire l’internalisation de cellules ectodermiques, sans modifier leur identité. Dans leur ensemble, ces résultats conduisent à un nouveau modèle de formation des feuillets embryonnaires dans lequel les cellules endodermiques migrent activement hors de l’épiblaste pour atteindre leur position interne dans l’embryon. / During development, cells are progressively separated into distinct territories, delimited by embryonic boundaries. The first segregation event occurs during gastrulation, when the embryo is organised in three germ-layers, the ectoderm, the mesoderm and the endoderm. The molecular and cellular mechanisms ensuring this segregation have not yet been elucidated. During my PhD thesis, I have focused on the endoderm internalisation in the zebrafish embryo. Based on in vitro results, it has been suggested that germ-layer progenitors would be segregated by a passive cell sorting. Combining cell transplantation, live confocal microscopy and functional analyses, I have shown that endodermal cell internalisation actually results from an active migration process dependent on Rac1 and its effector Arp2/3, a direct regulator of actin. Strikingly, endodermal cells are not attracted to their internal destination but rather appear to migrate out of their neighbouring cells. This process is dependent on the Wnt/PCP pathway and N-cadherin. Furthermore, N-cadherin is sufficient to trigger the internalisation of ectodermal cells, without affecting their fate. Overall, these results lead to a new model of germ-layer formation, in which endodermal cells actively migrate out of the epiblast to reach their internal position.

L’utilisation de modèles animaux a permis la découverte de mécanismes importants du développement en général, et du développement tumoral en particulier afin d’établir et mettre au point de nouveaux traitements. Le poisson zèbre (Danio rerio), est de plus en plus utilisé dans le cadre de ces recherches du fait de ses nombreux avantages comme par exemple la transparence de ses larves ou une forte homologie avec l’homme. Plusieurs approches ont été développées chez ce poisson comme l’invalidation transitoire d’un gène afin d’identifier le rôle d’une protéine dans le développement, ou alors la transplantation de cellules tumorales de mammifères et étudier les réponses aux traitements anti-tumoraux.C’est dans l’un de ces deux contextes que nous avons étudié le rôle du monoxyde d’azote dans le développement tumoral. Pour cela nous avons utilisé une sonde fluorescente et avons pu détecter in vivo une production de monoxyde d’azote associée aux cellules tumorales xénogreffées, dont l’utilisation d’un capteur du NO, le cPTIO s’est traduit par une perte de cellules tumorales et une baisse de l’expression d’un facteur angiogénique le VEGF, démontrant une utilisation potentielle dans du cPTIO comme molécule anti-tumorale.L’autre volet d’étude a été l’identification du rôle de HSF1 dans le développement et la différenciation des globules rouges chez le poisson zèbre comme modèle expérimental, dans des conditions de non stress thermique. Pour cela, nous avons inactivé transitoirement le gène hsf1 grâce aux morpholinos, et avons constaté des défauts dans le développement, mais aussi une altération de la différenciation des érythrocytes. / The use of animal models has led to the discovery of important mechanisms of biology development in general, and tumor development in particular, to establish and develop new treatments. The Zebrafish (Danio rerio) is increasingly used nowadays as part of this research because of its many advantages such as the transparency of the larvae, and the high homology with human. Several approaches have been developed in this fish, as the gene-knockdown in order to identify the role of a protein in the development, or the tumor transplantation of mammalian cells to study anti-tumor treatments response.It is in one of these two contexts that we studied the role of nitric oxide in tumor development in zebrafish. We used a fluorescent probe and were able to detect in vivo the production of nitric oxide associated with xenograft tumor cells. The use of an NO scanvenger, the cPTIO resulted in a loss of tumor cells and a decrease in the expression of an angiogenic factor VEGF, showing a potential in the use of cPTIO as antitumor molecule.We used also the transitory invalidation of hsf1 gene, in order to explore a potential new role in the development and red blood cells differentiation in zebrafish as an experimental model, in non heat-shocked conditions. We found that HSF1 was important for the differentiation of erythrocytes, and its inactivation also reflected defects in development.

Le sujet de cette thèse est l'étude quantitative du rôle du morphogène Fgf8 durant la somitogenèse en utilisant des perturbations spatio-temporelles de sa concentration dans un embryon de poisson zèbre en développement. Mon objectif était d'élucider le rôle que joue Fgf8 dans le modèle du «clock and wavefront» de la somitogenèse . A cet effet, j'ai développé des moyens optiques afin de perturber rapidement sa concentration dans un embryon vivant par un éclairage approprié. J’ai montré que le blocage du Fgf8 endogène (en utilisant un morpholino contre Fgf8) ou sa surexpression (en utilisant une approche de photo-activation développée dans le laboratoire d'accueil) affectaient la taille des somites observées dans un embryon de poisson zèbre à 24 hpf. Pour comprendre la raison de ce changement de taille des somitesj’ai construit un système de vidéomicroscopie à intervalle régulier qui m'a permis de suivre l'évolution parallèle de 20-30 embryons de poisson zèbre en temps réel. Après avoir comparé la période de la segmentation, la vitesse d'allongement de la queue, la vitesse de racourcissement du PSM et la distribution spatiale de MAPK phosphorylé, mes résultats montrent que la sur-expression globale de Fgf8 induit un retard subtil dans la période de segmentation et ralentit la vitesse de déplacement du front d'onde, qui est la cause principale de la variation de taille des somites. / The subject of this thesis is the quantitative study of the role of Fgf8 in somitogenesis using spatio-temporal perturbations of its concentration in a developing zebrafish embryo. My goal was to elucidate the role that Fgf8 plays in the clock and wavefront model of somitogenesis. For that purpose, I have developed optical means to quickly perturb its concentration in a live embryo by an appropriate illumination. I have shown that blocking endogenous Fgf8 (using a morpholino against Fgf8) or inducing over-expression of Fgf8 (using a photo-activable approach developed in the host lab) affected the size of somites observed at 24 hpf in a zebrafish embryo. To address the reason for this change in somite size, I have built a time-lapse microscopy set-up that allowed me to monitor the parallel development of 20-30 zebrafish embryos in real time. After comparing the period of segmentation, the velocity of tail elongation, the speed of PSM shortening, and the MAPK pattern of phosphorylation (the target of Fgf8), my results show that global over-expression of Fgf8 induces a subtle delay in the segmentation period and slows down the posterior moving wavefront velocity, which is the major cause of the change in somite size.

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.

Certaines observations suggèrent que les afférences méchano-sensorielles peuvent moduler l’activité des générateurs centraux du rythme locomoteur (ou Central Pattern Generators, CPGs). Cependant, il est impossible d’explorer les circuits neuronaux sous-jacents chez l’animal en mouvement à l’aide d’enregistrements électrophysiologiques lors d’expériences de locomotion dite « fictive ». Dans cette étude, nous avons enregistré de façon sélective et non-invasive les neurones moteurs et sensoriels dans la moelle épinière pendant la locomotion active en ciblant génétiquement le senseur bioluminescent GFP-Aequorin chez la larve de poisson zèbre. En utilisant l’imagerie calcique à l’échelle des neurones individuels, nous confirmons que les signaux de bioluminescence reflètent bien le recrutement différentiel des groupes de motoneurones spinaux durant la locomotion active. La diminution importante de ces signaux chez des animaux paralysés ou des mutants immobiles démontre que le retour méchano-sensoriel augmente le recrutement des motoneurones spinaux pendant la locomotion active. En accord avec cette observation, nous montrons que les neurones méchano-sensoriels spinaux sont en effet recrutés chez les animaux en mouvement, et que leur inhibition affecte les réflexes d’échappement chez des larves nageant librement. L’ensemble de ces résultats met en lumière la contribution du retour méchano-sensoriel sur la production locomotrice et les différences qui en résultent entre les locomotions active et fictive. / There is converging evidence that mechanosensory feedback modulates the activity of spinal central pattern generators underlying vertebrate locomotion. However, probing the underlying circuits in behaving animals is not possible in “fictive” locomotion electrophysiological recordings. Here, we achieve selective and non-invasive monitoring of spinal motor and sensory neurons during active locomotion by genetically targeting the bioluminescent sensor GFP-Aequorin in larval zebrafish. Using GCaMP imaging of individual neurons, we confirm that bioluminescence signals reflect the differential recruitment of motor pools during motion. Their significant reduction in paralyzed animals and immotile mutants demonstrates that mechanosensory feedback enhances the recruitment of spinal motor neurons during active locomotion. Accordingly, we show that spinal mechanosensory neurons are recruited in moving animals and that their silencing impairs escapes in freely behaving larvae. Altogether, these results shed light on the contribution of mechanosensory feedback to motor output and the resulting differences between active and fictive locomotion.