Des microscopes miniatures pour visualiser les réseaux de neurones « en mouvement »
Titre du projet : « Imagerie de l’activité neuronale dans les structures cérébrales profondes chez la souris en comportement »
Porteur de projet : Alexander FLEISCHMANN – Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB) du Collège de France – Paris
Equipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2016 et l’expertise scientifique assurée par le Conseil scientifique de la FRC : 2 microscopes miniatures – 158 000 €
Description du projet
Une hypothèse centrale des neurosciences est que la perception sensorielle comme les comportements d’un organisme dérivent de l’activité concertée d’ensembles de neurones interconnectés de son cerveau. On suppose aussi qu’un grand nombre de maladies neurologiques complexes (maladie Alzheimer, dépressions, addiction et troubles autistiques) proviennent de déficits de la connectivité fonctionnelle dans différents ensembles neuronaux. Pour tester cette hypothèse, il est nécessaire de caractériser l’activité de larges ensembles neuronaux chez l’animal en comportement. Malheureusement, les techniques d’enregistrements électrophysiologiques permettent seulement d’accéder à l’activité d’un petit nombre de neurones et sur une courte période de temps.
Des développements technologiques récents permettent désormais d’imager des ensembles neuronaux de manière chronique dans des régions profondes du cerveau et permet d’enregistrer jusqu’à un millier de neurones sur plusieurs semaines. En combinant un microscope miniaturisé et une lentille adaptée, il est possible d’imager l’activité de 500 à 1000 neurones dans l’hippocampe de souris se déplaçant librement sur une période de plusieurs semaines. A la suite de cette avancée impressionnante, la technique s’est rapidement perfectionnée et des systèmes commerciaux sont disponibles.
Dans ce projet proposé, un consortium de 4 équipes ayant un besoin critique de la technologie de ces microscopes miniatures a été mis en place. Ces équipes sont localisées dans quatre instituts de premier rang de la région parisienne et travaillent sur les mécanismes de la perception, de l’apprentissage et de la mémoire, ainsi que sur leur rôle dans certains troubles neurologiques. Les partenaires se proposent de partager leur expertise pour mettre en place rapidement un montage fonctionnel de microscopie miniaturisé. Ce projet ambitieux nécessite un soutien financier pour l’achat de deux microscopes miniatures « Inscopix nVista HD » afin de lancer un effort collaboratif pour implémenter pour la première fois cette technique en France, développer les méthodes d’analyse et la combiner avec d’autres méthodes comme les enregistrements multi-électrodes.
« Les limites des découvertes proviennent souvent des limites matérielles des appareils utilisés. Ce microscope va nous permettre de dépasser les limites actuelles. Nous souhaitons encore améliorer ce microscope. Nous avons initié une collaboration avec des spécialistes d’optique à l’ENS-Ulm. Nous espérons pouvoir améliorer encore plus le microscope acheté de façon à pouvoir avoir une résolution optique améliorée. » Dr Karim BENCHENANE – membre du consortium mis en place pour ce projet.
Le centre de recherche
Les équipes de recherche impliquées dans ce consortium sont :
- L’équipe du Dr Alexander FLEISCHMANN du Centre interdisciplinaire de recherche en biologie du Collège de France.
- L’équipe du Dr Brice BATHELLIER de l’Unité de neuroscience, information et complexité à Gif-sur-Yvette.
- L’équipe du Dr Manuel MAMELI de l’Institut du Fer à Moulin à Paris.
- L’équipe du Dr Karim BENCHENANE de l’École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (ESPCI).
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Les équipes de recherche impliqués dans ce projet
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