Development and phenotype of Otp-expressing cells of the amygdala using an Otp-specific reporter transgenic mouse

Abstract

L'amígdala medial estesa, que inclou a l'amígdala medial i al nucli medial del llit de l'estria terminal, és un component clau de les xarxes funcionals del cervell implicades en cognició i comportament socials, funcions que es troben alterades en molts trastorns psiquiàtrics i del neurodesenvolupament. No obstant això, aquest complex nuclear és altament heterogeni, i conté nombroses subpoblacions de neurones GABAèrgiques i glutamatèrgiques. Els estudis del desenvolupament ofereixen noves vies per a comprendre la diversitat neuronal de l'amígdala medial estesa i els subcircuits funcionals en els quals està involucrada cada subpoblació neuronal. Aquests estudis han proporcionat molta informació sobre les neurones GABAèrgiques, però la informació existent sobre les neurones glutamatèrgiques encara és molt escassa. Una de les subpoblacions de l'amígdala medial estesa depèn per al seu desenvolupament del factor de transcripció Otp. En la present tesi doctoral utilitzem una línia de ratolins transgènics Otp-eGFP per a estudiar específicament les cèl·lules Otp de l'amígdala medial estesa. Després de confirmar que l'expressió de GFP recapitula la de Otp en aquest model de ratolí, la principal troballa d'aquesta tesi és la identificació d'un nou domini embrionari radial, el domini telencèfal-opto-hipotalàmic o TOH, que produeix neurones glutamatèrgiques, que coexpressen Foxg1/Otp, per a la regió subpreòptica, el nucli paraventricular dorsal i l'amígdala medial estesa. Aquesta troballa ens va portar a replantejar les unitats fonamentals que conformen els territoris situats al voltant del límit hipotàlem-telencefàlic i la contribució de les diferents unitats radials a l'amígdala medial estesa, les àrees preòptica/subpreóptica, l'hipotàlem i el pedicle/copa òptics. Els nostres resultats suggereixen que tant el domini TOH com el domini supraòptic-paraventricular central (SPV core) aporten diferents subpoblacions de neurones catecolaminèrgiques i neurones productores de l'hormona alliberadora de tirotropina, però que només el SPV central produeix neurones que contenen vasopressina i/o oxitocina. Una altra contribució de la present tesi doctoral és el descobriment de diferents subpoblacions de neurones Otp en diverses divisions pal·lials, algunes de les quals semblen migrar tangencialment des del domini TOH durant el desenvolupament. Els resultats d'aquesta tesi també suggereixen l'existència d'un codi basat en el desenvolupament per a l'establiment de connexions preferents entre grups de cèl·lules que contenen Otp i obre nous camins per a futurs estudis sobre les xarxes funcionals específiques en què estan involucrades les cèl·lules Otp i la seva implicació en diferents trastorns mentals.

La amígdala medial extendida, que incluye a la amígdala medial y al núcleo medial del lecho de la estría terminal, es un componente clave de las redes funcionales del cerebro implicadas en cognición y comportamiento sociales, funciones que se encuentran alteradas en muchos trastornos psiquiátricos y del neurodesarrollo. Sin embargo, este complejo nuclear es altamente heterogéneo, y contiene numerosas subpoblaciones de neuronas GABAérgicas y glutamatérgicas. Los estudios del desarrollo ofrecen nuevas vías para comprender la diversidad neuronal de la amígdala medial extendida y los subcircuitos funcionales en los que está involucrada cada subpoblación neuronal. Estos estudios han proporcionado mucha información sobre las neuronas GABAérgicas, pero la información existente sobre las neuronas glutamatérgicas es aún muy escasa. Una de las subpoblaciones de la amígdala medial extendida depende para su desarrollo del factor de transcripción Otp. En la presente tesis doctoral utilizamos una línea de ratones transgénicos Otp-eGFP para estudiar específicamente las células Otp de la amígdala medial extendida. Tras confirmar que la expresión de GFP recapitula la de Otp en este modelo de ratón, el principal hallazgo de esta tesis es la identificación de un nuevo dominio embrionario radial, el dominio telencéfalo-opto-hipotalámico o TOH, que produce neuronas glutamatérgicas, que coexpresan Foxg1/Otp, para la región subpreóptica, el núcleo paraventricular dorsal y la amígdala medial extendida. Este hallazgo nos llevó a replantear las unidades fundamentales que conforman los territorios colindantes a la frontera hipotálamo-telencefálica y la contribución de las diferentes unidades radiales a la amígdala medial extendida, el área preóptica/subpreóptica, el hipotálamo y el pedículo/copa ópticos. Nuestros resultados sugieren que tanto el dominio TOH como el supraóptico-paraventricular central (SPV core) aportan diferentes subpoblaciones de neuronas catecolaminérgicas y neuronas productoras de la hormona liberadora de tirotropina, pero que sólo el SPV central produce neuronas que contienen vasopresina y/u oxitocina. Otra contribución de la presente tesis doctoral es el descubrimiento de diferentes subpoblaciones de neuronas Otp en varias divisiones paliales, algunas de las cuales parecen migrar tangencialmente desde el dominio TOH durante el desarrollo. Los resultados de esta tesis también sugieren la existencia de un código basado en el desarrollo para el establecimiento de conexiones preferentes entre grupos de células que contienen Otp y abre nuevos caminos para futuros estudios sobre las redes funcionales específicas en que están involucradas las células Otp y su implicación en diferentes trastornos mentales.

The medial extended amygdala, including the medial amygdala and the medial bed nucleus of the stria terminalis, is a key component of functional networks involved in social cognition and behavior, which are impaired in many psychiatric and neurodevelopmental disorders. However, this nuclear complex is highly heterogeneous and contains numerous GABAergic and glutamatergic neuron subpopulations. Developmental studies are offering new venues to understand the neuronal diversity of the medial extended amygdala and the functional subcircuits in which they are engaged. These studies have provided many details on the distinct GABAergic neurons of the medial extended amygdala, but information on the glutamatergic neurons is still scarce. One subpopulation is known to depend on the transcription factor Otp. In this thesis, we took advantage of an Otp-eGFP transgenic mouse line to study Otp specific cells of the medial extended amygdala and adjacent areas. After confirming that, in this mouse, GFP expression recapitulates that of Otp, the major finding of this thesis is the identification of a new radial embryonic domain, the telencephalon-opto-hypothalamic domain or TOH, that produces Otp/Foxg1-coexpressing glutamatergic cells for the subpreoptic region, dorsal paraventricular nucleus and medial extended amygdala. This finding made us rethink the fundamental units that conform the territory around the hypothalamo-telencephalic frontier and the contribution of different radial units to the medial extended amygdala, preoptic/subpreoptic areas, hypothalamus, and optic pedicle/cup. Both the TOH and the adjacent supraoptic-paraventricular (SPV) core appear to contribute different subpopulations of thyrotropin releasing hormone and catecholaminergic cells to the medial extended amygdala, preoptic/subpreoptic areas and/or hypothalamus, while only the SPV core seems to produce cells containing vasopressin and oxytocin. Another contribution of this thesis is the discovery of different subpopulations of Otp specific cells in various pallial divisions, some of which appear to migrate tangentially to the pallium from TOH during development. The results of this thesis also suggest the existence of a developmental based code for the establishment of preferential connections between Otp-containing cell groups and open new venues for future studies of Otp specific networks and their implication in different mental disorders.