Comment les neurones choisissent de conserver certaines connexions face à d’autres au cours de la vie ?
Porteur du projet : Mathieu LETELLIER – Institut Interdisciplinaire de Neurosciences (Bordeaux)
Titre du projet : Rôle des protéines d’adhérence dans la stabilisation du circuit olivo-cérébelleux
Montant : 80 000 €
« Ce projet s’inscrit dans la continuité de mes travaux de thèse réalisés il y a plus de 15 ans ! C’est donc un retour aux sources. Depuis […] j’ai finalement rejoint l’Institut Interdisciplinaire de Neurosciences à Bordeaux, un endroit unique qui regroupe tous les équipements et expertises nécessaires à la réalisation du projet. Nous avons désormais une très bonne équipe où chacun porte une expertise complémentaire. Il ne manquait plus qu’un financement pour lancer le projet de manière effective. Je tiens donc à remercier la FRC et ses donateurs pour nous accorder leur confiance et avoir sélectionné notre projet. Au-delà de son aspect fondamental, nous espérons que ce projet aidera à ouvrir de nouvelles pistes pour comprendre l’origine de maladies neuro-développementales » – Mathieu Letellier
Descriptif du projet :
Il existe, pendant le développement, des fenêtres temporelles de plasticité, appelées périodes critiques, au cours desquelles le cerveau est particulièrement malléable à l’apprentissage et aux effets de l’environnement. Pendant ces phases développementales, certaines connexions neuronales (aussi appelées synapses) sont renforcées et stabilisées alors que d’autres s’affaiblissent progressivement et finissent par disparaître, ne laissant que les circuits les plus utiles et les plus adaptés. Cet élagage synaptique qui peut s’étendre jusqu’à la puberté chez l’être humain, intervient après une phase intense de formation de synapses et permet l’acquisition de comportements adaptés et reproductibles, qui structurent durablement notre identité. Un élagage trop important ou au contraire une incapacité à sélectionner des connexions spécifiques conduit à la formation de circuits inadaptés et, in fine, au développement de troubles neuropsychiatriques tels que l’autisme ou la schizophrénie. Pourtant, les mécanismes moléculaires utilisés par les neurones pour discriminer, choisir et maintenir des connexions spécifiques tout au long de la vie restent inconnus. En particulier, la façon dont l’interaction avec notre environnement influence l’expression des gènes dans chacun de nos neurones demeure inexplorée.
Pour aborder cette question, l’équipe va étudier le rôle des molécules d’adhérence cellulaire (qui permettent d’établir la liaison entre deux cellules) dans la stabilisation du circuit olivo-cérébelleux qui est impliqué dans l’apprentissage moteur et la coordination motrice et dont l’organisation est extrêmement bien caractérisée. Les chercheurs ont précédemment montré chez le rongeur que la sélection de connexions spécifiques dans ce circuit pendant une période critique développementale laisse une empreinte épigénétique correspondant à des modifications chimiques de l’ADN qui régulent l’expressions des gènes. Cette empreinte épigénétique stabilise les circuits sélectionnés et empêche la reformation de connexions non spécifiques après la fin de la période critique, c’est-à-dire chez l’adulte. L’équipe testera l’hypothèse que les circuits sélectionnés sont contrôlés par des molécules d’adhérence qui pourraient non seulement stabiliser physiquement les connexions sélectionnées mais également agir comme signaux de reconnaissance entre partenaires compatibles, à l’image d’un système ‘clé-serrure’.
Grâce au financement de la FRC, les chercheurs vont pouvoir mettre en œuvre une approche innovante appelée « patch-seq » qui permet d’explorer l’identité moléculaire de neurones individuels notamment, tout en établissant des liens de corrélation avec leur connectivité et leur niveau d’activité. Les chercheurs compléteront cette approche par de la microscopie haute résolution sur tissu vivant et des manipulations optogénétique (une technique de contrôle des neurones par la lumière) pour étudier la relation entre le processus de sélection synaptique et les molécules d’adhérence cellulaire. L’équipe de Mathieu Letellier espère ainsi mieux comprendre comment les interactions gène-environnement sculptent les circuits synaptiques et espère apporter de nouvelles pistes dans la compréhension de l’origine des maladies neuro-développementales.
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Équipes impliquées :
L’équipe de Mathieu Letellier travaillera en collaboration avec les Dr. M. Nikolski et A. Groppi du Centre de Bioinformatique de Bordeaux afin d’analyser rapidement les nombreuses données qui seront générées par les expériences de patch-seq.
Photographies :
Notre action : faire progresser la recherche sur le cerveau !
Le cerveau est l’organe le plus complexe du corps humain. Aider des chercheurs comme Mathieu LETELLIER à faire avancer la recherche, c’est lutter contre les maladies du cerveau. La recherche a besoin de moyens pour progresser. Grâce à vous, elle peut y arriver.
Le chercheur
Mathieu Letellier est chargé de recherche au CNRS et travaille dans l’équipe ‘molécules d’adhérence cellulaire dans l’assemblage synaptique’ au sein de l’Institut Interdisciplinaire de Neurosciences (IINS) de l’université de Bordeaux. Ses travaux visent à comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires qui contrôlent l’assemblage et la plasticité des connexions neuronales dans le cerveau, en utilisant des approches d’électrophysiologie, d’imagerie cellulaire et de manipulation de gènes sur des cellules individuelles. Ces dernières années, ses travaux ont permis de mettre en lumière le rôle de protéines d’adhérence et de l’activité neuronale dans la différentiation fonctionnelle et moléculaire des synapses ainsi que dans les mécanismes de plasticité et d’homéostasie des circuits neuronaux.
Le centre de recherche
Ce projet est issu d’une équipe de l’Institut Interdisciplinaire de Neurosciences du Neurocampus de Bordeaux.
