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Adult hippocampal neurogenesis refers to the creation of neurons during adult life in the dentate gyrus of the hippocampus. A decade of research has demonstrated the importance of this adult neurogenesis in memory processes. In particular, adult neurogenesis is necessary for spatial learning and spatial learning itself increases survival and accelerates the development of a population of new immature neurons. However, the involvement of these new modified / promoted / amplified / selected neurons by learning in the fate of memory remains unclear. The work of this thesis focuses on the study of the role of these new neurons in the long-term spatial memory processes resulting from the original learning, such as retrieval and reconsolidation.For more than a century, we know that learning does not immediately induce a stable memory. Memories are fragile at first and then become stable and insensitive to interferences over time, through a process called “memory consolidation". However this process is not immutable; the established memories can become labile again when they are reactivated during memory recall. This destabilization of a consolidated memory requires then a new stabilization process called "memory reconsolidation". Since its discovery, the reconsolidation process has strongly interested the memory research community and a growing number of studies have sought to understand the mechanisms underlying this reconsolidation, particularly in the hippocampus. Surprisingly, the process of reconsolidation has rarely been considered in the context of adult hippocampal neurogenesis.We first developed a protocol for memory reconsolidation of spatial memory in the Morris water maze in rats. This allowed us to show that new neurons born before learning were activated during reconsolidation of spatial memory, which is not the case of the neurons generated during the early development. In order to establish a causal relationship between new neurons and reconsolidation, we developed a tool based on the pharmacogenetic technique of DREADDs (Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs) coupled with a retrovirus. This tool is used to tag new neurons at their birth and manipulate them (inhibit or stimulate their activation) later during long-term memory processes. We observed that the population of neurons that were immature at the time of learning are not only activated by but also necessary for reconsolidation, unlike new neurons that were mature at the time of learning. We have finally shown that stimulating the activity of new neurons during retrieval improves the performance of rats in the water maze.All together, these thesis results highlight the critical role of adult hippocampal neurogenesis in long-term spatial memory stabilization., La neurogenèse hippocampique adulte fait référence à la création de neurones durant la vie adulte dans le gyrus denté de l’hippocampe. Une décennie de recherche a démontré l’importance de cette neurogenèse chez l’adulte dans les processus de mémoire. En particulier, la neurogenèse adulte est nécessaire à l’apprentissage spatial et l’apprentissage spatial lui-même augmente la survie et accélère le développement d’une population de nouveaux neurones immatures. Cependant, l’implication de ces nouveaux neurones « sélectionnés » par l’apprentissage dans le devenir de la mémoire reste incertaine. En conséquence, le travail de cette thèse porte sur l’étude du rôle de ces nouveaux neurones dans les processus de mémoire spatiale à long terme résultants de l’apprentissage d’origine, comme la restitution et la reconsolidation de la mémoire. En effet depuis plus d’un siècle, on sait qu’un apprentissage n’induit pas immédiatement une mémoire stable. Les souvenirs sont tout d’abord fragiles, puis vont au fil du temps devenir stables et insensibles aux perturbations via un processus appelé «consolidation de la mémoire». Cependant ce processus n’est pas immuable ; les souvenirs établis peuvent à nouveau devenir labiles lorsqu'ils sont rappelés ou réactivés lors d’une restitution de la mémoire. Cette déstabilisation d’une mémoire consolidée nécessite alors un nouveau processus de stabilisation appelé « reconsolidation de la mémoire ». Depuis sa découverte, la reconsolidation a vivement intéressé le milieu de la recherche sur la mémoire et un nombre croissant d’études a cherché à comprendre les mécanismes sous-tendant cette reconsolidation, en particulier dans l'hippocampe. Étonnamment, le processus de reconsolidation n’a été que très peu envisagé dans le contexte de la neurogenèse hippocampique adulte.Nous avons tout d’abord mis au point un protocole de reconsolidation de la mémoire spatiale du rat dans le labyrinthe aquatique de Morris. Cela nous a permis de montrer que les néo-neurones nés avant l’apprentissage étaient activés lors de la reconsolidation de la mémoire spatiale, ce qui n’est pas le cas des neurones issus du développement précoce. Afin de pouvoir établir une relation de causalité entre néo-neurones et processus de reconsolidation, nous avons ensuite développé un outil basé sur la technique pharmacogénétique des DREADDs (Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs) couplés à un rétrovirus. Cet outil permet de marquer les néo-neurones à leur naissance et de les manipuler (inhiber ou stimuler l’activation) plus tard, lors des processus de mémoire à long terme. Nous avons observé que les néo-neurones immatures modifiés par l’apprentissage étaient non seulement activés par la reconsolidation mais également nécessaire à celle-ci, à l’inverse des néo-neurones matures au moment de l’apprentissage. Nous avons enfin montré que stimuler l’activité des néo-neurones au moment de la restitution de la mémoire améliorait les performances des rats dans le labyrinthe aquatique.Ensemble, ces résultats de thèse soulignent le rôle critique de la neurogenèse hippocampique adulte dans la stabilisation de la mémoire spatiale à long terme.

Planar cell polarity (PCP) signaling is an evolutionary conserved pathway known to play a crucial role in the establishment of tissue polarity via a regulation of cytoskeleton dynamics. PCP signaling is essential during critical developmental stages, such as gastrulation or neurulation, to shape tissues and organs, and disruption of core PCP genes in mammals leads to severe malformations and neonatal death. Van Gogh-like 2 (vangl2) is one of the core PCP genes coding for a transmembrane protein, and its mutation leads to a failure of the neural tube closure in mammals, including humans. It has also been suggested that Vangl2 plays a role in axonal guidance, dendritic arborization of hippocampal neurons and dendritic spines number. I showed that Vangl2 protein is enriched in the hippocampus in the adult stage, precisely in the dentate gyrus (DG) and CA3 stratum lucidum subregions. These subregions have been proposed to sustain two cognitive processes involved in memory functions: pattern separation and pattern completion. Pattern separation allows the encoding of similar or overlapping inputs in distinct neuronal representations, allowing formation of new memory without interference of a previous similar encountered event. Pattern completion is described as the ability to guide the recall of an entire memory using partial sensory cues. Recent studies suggest a critical role for the maturation of adult-born granule neurons of the DG in the balance that may exist between pattern completion and pattern separation. Although the mechanisms of both cognitive processes are still debated, the connectivity between DG and CA3 appears to be essential. I thereby tested the hypothesis that in absence of Vangl2 in the brain, these two processes would be affected. I generated several conditional mutant mice in order to excise vangl2 gene in specific areas of the hippocampus, and tested them in behavioral paradigms requiring pattern separation or pattern completion processes. My data support my hypothesis that Vangl2 in the DG is essential for a balance between pattern separation and pattern completion, through the regulation of the maturation of DG neurons., La polarité cellulaire planaire (PCP) est une voie de signalisation conservée au fil de l’évolution et qui joue un rôle crucial dans l’établissement de la polarité des cellules et tissues en régulant la dynamique du cytosquelette. De nombreuses études ont démontré l’implication de la PCP dans les mécanismes développementaux importants comme la gastrulation ou la neurulation chez les mammifères, et la mutation des gènes centraux qui composent la PCP mène à de sévères malformations de nombreux organes, et par conséquent une mort néonatale. Van Gogh-like 2 (vangl2) est un des gènes centraux de la PCP et code pour une protéine transmembranaire de la voie de la PCP, et sa mutation conduit à une absence de fermeture de la gouttière neurale et la mort à la naissance chez les mammifères, y compris l'homme. Certaines études suggèrent que Vangl2 jouerait un rôle dans le guidage axonal, mais aussi l’arborisation dendritique des neurones de l’hippocampe et le nombre des épines dendritiques.Dans ce travail, je montre que Vangl2 est enrichi dans l’hippocampe adulte de souris, et plus précisément dans le gyrus denté (DG) et le stratum lucidum du CA3. De nombreuses études suggèrent que le réseau formé par ces sous-structures sous-tend des processus cognitifs spécifiques impliqués dans l’encodage et le rappel de la mémoire : le pattern separation et le pattern completion. Le pattern separation est un processus d’encodage d’informations similaires en représentations différentes, permettant la formation de souvenirs distincts malgré les similitudes entre les évènements. Le processus de pattern completion permet, à partir de stimuli partiels, de se remémorer un souvenir dans son intégralité. De récentes études suggèrent que la maturation des nouveaux neurones issus de la neurogenèse adulte dans le DG joue un rôle critique dans le maintien d'une balance qui existerait entre ces deux processus cognitifs. Bien que les mécanismes qui sous-tendent les deux processus soient encore mal compris, la connectivité du DG et du CA3 semble essentielle.J’ai ainsi formulé et testé l'hypothèse selon laquelle l'absence d'expression de Vangl2 affecterait ces processus mnésiques. Pour ceci, j'ai généré plusieurs mutants murins n'exprimant pas le gène vangl2 dans différentes régions du cerveau, que j'ai ensuite testé dans des paradigmes comportementaux requérant l’utilisation des processus de pattern separation et de pattern completion. Mes résultats suggèrent que Vangl2 dans le DG est essentiel dans le maintien d'une balance existante entre les deux processus, en régulant la maturation des neurones du DG.