Pont
Noyaux tegmentaux pontins
Noyau incertus (NI)

• Le terme a été inventé par George Streeter (1873-1948), du latin ncertain, car sa fonction était inconnue à l'époque.
• Le NI est appelé parfois noyau O.

Localisation du noyau incertus (NI)

Le noyau incertus (NI) est une structure bilatérale localisé devant le noyau prépositus hypoglossi (Nucleus incertus provides eye velocity and position signals to the vestibulo-ocular cerebellum: a new perspective of the brainstem–cerebellum–hippocampus network 2023).

1. Le noyau incertus (NI) est une partie essentielle du système d'activation réticulaire ascendant car il innerve les structures connues pour réguler le rythme thêta de l'hippocampe (HP) comme le septum e médial ou MS (Heterogeneous responses of nucleus incertus neurons to corticotrophin-releasing factor and coherent activity with hippocampal theta rhythm in the rat 2013).

En outre, sa stimulation ou son inhibition du NI régule respectivement à la hausse ou à la baisse la locomotion active.

2. Les neurones GABA et glutamate :

a. expriment des récepteurs pour les hormones liées au stress comme le CRF (Corticotropin-Releasing Factor),

b. contiennent plusieurs marqueurs neuropeptidiques du stress et de l'excitation :

• la neuromédine B (NMB),
• la relaxine,
• les récepteurs dopaminergiques D2,
• les récepteurs orexine/hypocrétine.

Connections du NI

Entrées du NI

1. Ces neurones forment des connexions réciproques avec plusieurs zones sous-corticales associées à :

a. l'activité locomotrice et au contrôle moteur i.e. :

• 

  le noyau septal médial (MS),
• la zona incerta (ZI),
• le noyau interpédonculaire (IPN),
• la substance grise périaqueducale (PAG),
• le noyau tegmental dorsal (DTg) ;

b. l'arousal et les états cérébraux i.e. :

• la SEP (somatosensory-evoked potential thalamo-corticale),
• l'hypothalamus latéral (LH) ;

c. la génération de rythmes thêta i.e. :

• le noyau septal médial (MS),
• le noyau supramammillaire (SUM),
• le noyau médian du raphé (MRN) ;

2. Des entrées denses proviennet également de :

• l'habenula latérale (LHb),
• le noyau dorsal du raphé (DRN),
• le noyau réticulaire pontique (Pn),
• le cortex orbitaire (OFC),
• le cortex cingulaire antérieur (ACC) ,
• le cortex rétrosplénial (RSC).

Remarque : den entrées proviennent aussi du noyau de Darkschewitsch (DK), du colliculus supérieur (SC) et du noyau tegmental réticulaire du pont (RtTg).

Sorties du NI

1. Les sorties du NI ciblent un certain nombre de régions du cerveau connues pour être impliquées dans :

a. le contrôle de l'activité locomotrice, i.e. :

• 

  le noyau olivaire inférieur (IO),
• le noyau mamillaire latéral (LM),
• le noyau interpédonculaire (IPN),
• le noyau médian du raphé (MRN) ;

b. l'éveil, i.e. :

• l'hypothalamus latéral (LH),
• le noyau préoptique latéral (LPO) ;

c. les rythmes thêta, i.e. le noyau septal médial (MS).

Fonctions du noyau incertus (NI)

Vue d'ensemble

Le NI fait partie du réseau thêta du système septo-hippocampique et est un hub essentiel à la génération thêta et à sa modulation (Anatomical evidence for a ponto-septal pathway via the nucleus incertus in the rat 2008).

1. La stimulation du noyau incertus active le rythme thêta de l'hippocampe et sa lésion ou son inhibition supprime l'oscillation thêta induite par la stimulation du tronc cérébral (Causal relationships between neurons of the nucleus incertus and the hippocampal theta activity in the rat 2017).

• Une synchronisation existe entre les activités du noyau incertus et de l'hippocampe pendant les périodes thêta.
• Le flux d'informations est directionnel entre les neurones thêta rythmiques du noyau incertus et l'hippocampe.
• La stimulation électrique du noyau incertus est également capable de provoquer une réinitialisation de phase de l'onde thêta de l'hippocampe.

2. Par contre, il est essentiel de remarquer que le NI est entouré du noyau tegmental dorsal (LDT), des noyaux du raphé et du locus coeruleus, de la région locomotrice mésencéphalique (MLR), qui ont chacune été impliquée dans le contrôle locomoteur, l'éveil et/ou l'oscillation thêta de l'hippocampe.

Ainsi, une stimulation électrique qui n’est pas précisément ciblée sur les neurones NI peut facilement déclencher des activations hors cible de neurones non-NI étroitement adjacents ou même de fibres de passage.

Activation physiologique arousal, rythmes thêta et locomotion

La navigation nécessite non seulement l'exécution de programmes locomoteurs, mais également un activité physiologique (arousal ou éveil) élevé et une récupération en temps réel de la mémoire spatiale qui est souvent associée aux oscillations thêta de l'hippocampe (Control of locomotor speed, arousal, and hippocampal theta rhythms by the nucleus incertus 2023).

L’activité des neurones neuromédine B (NMB) du NI est étroitement corrélée à la vitesse locomotrice de la souris, au niveau d’éveil et à la puissance thêta de l’hippocampe.

• Ces processus sont supprimés de manière réversible par l'inhibition optogénétique et rapidement favorisés par la stimulation optogénétique des neurones NMB du NI.
• Ces trois effets, souvent liés lors de la locomotion, sont indépendants les uns des autres ( discussion)

Arousal, stress et locomotion

Le noyau septal médial, particulièrement important pour favoriser l'éveil, reçoit les innervations GABAergiques et glutamatergiques des neurones NI, y compris les neurones NMB et se compose de neurones glutamatergiques, GABAergiques et cholinergiques.

1. Le NI est traditionnellement considéré comme une zone périventriculaire pour les réponses au stress, car il reçoit des entrées fonctionnelles de neurones exprimant le facteur de libération de la corticotropine (Brainstem nucleus incertus controls contextual memory formation 2019).

En effet, un nombre important de neurones NI NMB expriment les récepteurs CRF.

2. Les neurones NI NMB n’interviennent qu’indirectement dans les réponses au stress car elles sont fortement liées à la locomotion.

• Le choc du pied, mais pas le stress de la quinine, active fortement les neurones NMB.
• Les neurones NMB sont également impliqués fonctionnellement dans la phase appétitive de la chasse. Les neurones du noyau périventriculaire – un centre de stress bien établi – guident la formation d’une aversion conditionnée pour le lieu, nous avons constaté que la stimulation des neurones NMB n’a pas cet effet (Rapid, biphasic CRF neuronal responses encode positive and negative valence 2019).

Remarque : ressemblant aux neurones NMB du NI, les neurones à pro-opiomélanocortine (POMC) du noyau arqué représentent un mélange de cellules GABA et de neurones glutamate. De plus, le noyau arqué contient de nombreuses cellules GABA qui ne sont pas des cellules POMC, telles que les neurones peptidiques liés à Agouti qui ont les fonctions opposées à celles des neurones POMC.

Mémoire

1. Les neurones NI GABAergiques chez la souris réduisent la locomotion animale, réduisent le thêta de l'hippocampe (HPC) et contrôlent la mémoire de la peur :

• en ciblant à la fois les neurones glutamatergiques et cholinergiques du MS,
• en envoyant des projections collatérales aux interneurones somatostatine-positifs dans l'hippocampe, ralentissant ainsi le mouvement des souris. et les oscillations thêta plus faibles.

a. Les neurones à relaxine-3 jouent probablement un rôle important dans la mémoire basée sur l'HPC (Involvement of the Nucleus Incertus and Relaxin-3/RXFP3 Signaling System in Explicit and Implicit Memory 2021).

Ces neurones se déclenchent préférentiellement lors de la phase ascendante initiale du rythme thêta.

b. Les impacts du NI sur la physiologie du HPC ont été démontrées à l'aide de diverses tâches comportementales :

• le conditionnement de la peur contextuelle (Brainstem nucleus incertus controls contextual memory formation 2019),
• des tâches basées sur divers labyrinthes,
• des tâches opérant sur la mémoire de travail spatiale (Central relaxin-3 receptor (RXFP3) activation increases ERK phosphorylation in septal cholinergic neurons and impairs spatial working memory. 2017).

2. Les cellules pyramidales de l'hippocampe codent pour les engrammes de mémoire qui guident le comportement adaptatif (Brainstem nucleus incertus controls contextual memory formation 2019).

a. La sélection des cellules formant des engrammes est régulée par des interneurones ciblant les dendrites positives à la somatostatine, qui inhibent les cellules pyramidales qui ne sont pas nécessaires à la formation de la mémoire.

b. Les neurones GABAergiques du noyau incertus (NI) inhibent sélectivement les interneurones somatostatine-positifs dans l'hippocampe, à la fois :

• directement, i.e. mono-synaptiquement, provenant de zones cérébrales traitant des informations environnementales saillantes,
• indirectement via l'inhibition de leurs entrées excitatrices sous-corticales comme le septum médial (MS).

c. Cette double entrée régule l'équilibre excitateur/inhibiteur de CA1, aidant ainsi à sélectionner quelles cellules participent aux réseaux de mémoire et lesquelles ne le font pas.

3. Étant donné que le NI reçoit de fortes projections du cortex préfrontal et de la l'habenula latérale (LHb), l'un ou les deux de ces systèmes afférents peuvent conduire le NI à réguler l'activité neuronale HPC dans des contextes spécifiques, comme par exemple dans la force de la formation de la mémoire de peur contextuelle.

Conclusion