Deux microscopes miniatures pour étudier l’activité cérébrale chez le modèle murin
Mise à jour de la page : le 13/05/2022
Porteur du projet : Antoine DE CHEVIGNY – Institut de Neurobiologie de la Méditerranée (INMED)-Marseille
Titre du projet : « Manipulation et Imagerie de l’activité neuronale dans les structures cérébrales profondes chez le modèle murin en comportement. »
Équipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2019 et sélectionné par le Conseil Scientifique de la FRC : deux microscopes miniatures pour un montant de 174 439 €.
Description du projet
Une grande partie des progrès réalisés en neurosciences au cours des dernières décennies ont pu avoir lieu grâce aux avancées en imagerie. Certaines techniques, telles que l’imagerie par microscope bi-photon, ont permis d’étudier les réseaux neuronaux chez le modèle murin vivant. Cependant, cette approche présente des limites. Tout d’abord, elle ne permet pas l’observation des neurones situés en profondeur dans le tissu. De plus, cette technique contraint les chercheurs à maintenir le modèle murin sous le microscope, ce qui limite les études de comportement. Or, l’un des enjeux principaux de la recherche actuelle en neurosciences est de pouvoir étudier l’activité du cerveau et des cellules qui le composent au sein d’un organisme en mouvement. Cela permettrait ensuite d’établir des corrélations entre l’activité cérébrale et les comportements.
Les microscopes miniatures récemment développés offrent cette possibilité. En effet, ces équipements de haute qualité permettent de suivre en temps réel l’activité de 500 à 1000 neurones dans des régions profondes du cerveau, sur des modèles en comportement, et au cours de périodes pouvant s’étendre sur plusieurs semaines. L’utilisation de ces microscopes est indolore pour le modèle murin et respecte les règles d’éthique.
L’acquisition par l’INMED de deux microscopes miniatures de dernière génération, permettra à l’équipe d’Antoine De Chevigny et à d’autres chercheurs de ce centre de filmer et de manipuler en temps réel l’activité de centaines de neurones dans le cerveau de modèles murins. Le matériel à acquérir combine à la fois l’enregistrement de l’activité calcique et la manipulation optogénétique, permettant d’étudier la contribution de différents types cellulaires dans l’activité du réseau neuronal.
Grâce à cet équipement, différents projets pourront être menés sur de nombreux axes de recherche : autisme, maladie de Parkinson, syndrome de Prader Willi, navigation spatiale, rôle des neurones aux différents âges. Les chercheurs de l’INMED pourront par exemple :
- Etudier les bases neuronales de comportements tels que la navigation spatiale et la mémoire sociale in vivo.
- Dans le cadre des troubles du spectre autistique, étudier les altérations d’activités neuronales à l’origine de la mémoire sociale dans un modèle murin
- Dans le cadre de la maladie de Parkinson, déterminer la contribution des différents neurones
- Elucider le sous-groupe spécifique de neurones à l’origine du rythme respiratoire.
Photographie de l’équipe
Les principales utilisations de l’équipement
L’équipement a été mis en service en juin 2020. L’équipe d’Antoine de Chevigny a réalisé avec succès toutes les mises au point nécessaires à l’utilisation du matériel : chirurgie d’implantations des miniscopes, imagerie d’activité neurale pendant le comportement et analyses des données.
Photographie du miniscope INSCOPIX (© Karim Benchenane)
L’équipe étudie actuellement comment l’interaction et la reconnaissance sociales sont représentées dans le cerveau murin par des activités de neurones précis. D’abord en conditions normales, puis chez un modèle murin autistique chez qui la reconnaissance sociale est altérée (la souris Neurod2 KO). Les chercheurs filment ainsi simultanément chaque souris, libre d’interagir avec deux congénères – via une caméra « classique » placée au-dessus de sa cage – et l’activité neurale de son hippocampe ventral – via un microscope INSCOPIX implanté sur son crâne. Ensuite, ils analysent la correspondance entre le comportement de la souris et son activité neurale par la « superposition » du film de comportement et du film d’activité neurale, en utilisant des méthodes statistiques sophistiquées. Ces analyses, qui sont en cours, permettront de décortiquer la signature neurale de l’interaction sociale, et voir en quoi est-elle altérée dans un modèle d’autisme.
Les chercheurs prévoient ensuite de tester grâce à la stimulation optogénétique – permise par les miniscopes INSCOPIX – si l’inhibition ou l’activation de certains neurones pourrait modifier, et peut-être corriger, les représentations neurales altérées des interactions sociales dans ce modèle murin d’autisme.
Après une thèse à l’Institut Pasteur, Antoine De Chevigny a travaillé à Harvard sur la maladie de Parkinson avant de revenir en France pour y poursuivre ses travaux à l’Institut de Neurobiologie de la Méditerranée à Marseille. Il est actuellement chargé de recherche CNRS et travaille sur les maladies neuropsychiatriques, telles que l’autisme et la schizophrénie.
Témoignage d'Antoine de Chevigny, porteur du projet
« Nous sommes extrêmement reconnaissants envers le Rotary pour son action, qui a permis à notre institut de faire un bond technologique essentiel avec l’acquisition de ces microscopes miniatures permettant de filmer l’activité des régions profondes du cerveau chez les rongeurs en comportement naturel. Ce matériel permettra certainement des avancées majeures dans la compréhension du fonctionnement du cerveau, en contextes sain et pathologique. »
L’Institut de Neurobiologie de la Méditerranée (INMED) est un centre de recherche mixte de l’Inserm et de l’Université d’Aix-Marseille. L’objectif principal des équipes de recherche de l’INMED est d’étudier le développement et la plasticité des réseaux neuronaux ainsi que les pathologies du développement cérébral qui peuvent perturber entre autres l’acquisition du langage, la cognition ou la motricité et qui peuvent conduire au développement d’une condition épileptique plus ou moins sévère.
Les recherches à l’INMED sont développées par des chercheurs et enseignants chercheurs d’origine internationale, groupés en 12 équipes de recherche labellisées et 4 équipes émergentes.
