Interactions anatomiques et fonctionnelles entre réseaux astrocytaires, neuronaux et vasculaires dans le bulbe olfactif – AstroGLO

RESUME PROJET – Contexte scientifique et objectifs
Les neurones sont connectés au sein de réseaux dynamiques formant des circuits spécialisés et organisés. Au sein de ces réseaux, l'information est codée selon des variations spatiales et temporelles d'activité électrique. Les cellules gliales, en particulier les astrocytes, sont également organisées en réseaux dont le mode de communication repose sur des échanges intra- et intercellulaires de calcium. Les astrocytes interagissent étroitement avec les vaisseaux cérébraux et régulent le métabolisme énergétique et la circulation sanguine, deux processus physiologiques déterminant pour soutenir l'activité neuronale. Pourtant, on ne sait toujours pas comment ces deux types de réseaux communiquent et s'organisent au sein d'un système anatomique bien défini pour assurer son fonctionnement. Nous avons réuni les compétences de trois groupes afin d'étudier les interactions entre ces deux types de réseaux et le compartiment vasculaire dans un modèle expérimental adapté: les glomérules olfactifs.RESUME PROJET – Description
Nous proposons de déterminer (1) l'organisation et les propriétés des réseaux astrocytaires au sein de ces glomérules (2) le rôle des jonctions gap communicantes (principalement formées des connexines Cx43 et Cx30) et du transport au glutamate (assuré par les transporteurs GLAST et GLT-1) dans la régulation du métabolisme énergétique et du flux sanguin et (3) si les réseaux astrocytaires contribuent à l'activité neuronale des glomérules olfactifs.
Nous étudierons les propriétés biophysiques des jonctions communicantes par enregistrement électrophysiologique ainsi que le niveau de communication intercellulaire après injection de colorants dans des cellules individuelles sur des tranches. Les propriétés de signalisation calcique et l'existence de vagues calciques intercellulaires seront examinées par imagerie calcique sur tranche de bulbe olfactif. Des méthodes biochimiques classiques et des approches immunohistochimiques utilisant des anticorps spécifiques aux astrocytes et aux neurones seront utilisées afin d'étudier l'organisation des réseaux astrocytaires au sein des glomérules. Le rôle des jonctions communicantes et du transport au glutamate dans le contrôle de la circulation, du métabolisme énergétique et de l'activité neuronale sera exploré à l'aide des techniques respectives suivantes: débitmétrie laser-Doppler, cartographie 3D de l'utilisation de glucose et imagerie optique des signaux intrinsèques.
Nous disposons de modèles animaux pertinents afin de mener à bien ce projet. Nous réalisons en effet dés à présent l'élevage des lignées de souris transgéniques suivantes: Cx43 KO, Cx30 KO; Cx43fl/fl cre-GFAP, double Cx30 KO et Cx43fl/fl cre-GFAP KO, eGFP-GFAP, GLAST et GLT-1 KO. De plus, le coordinateur du projet a développé depuis des années la technologie de transfert de gènes à l'aide de lentivirus chez le rongeur. Il dispose déjà de vecteurs viraux codant la Cx43, Cx30, GLAST et GLT-1 qui permettront de surexprimer ces protéines dans le bulbe olfactif.
RESUME PROJET – Resultats attendus
Dans le domaine nouveau des interactions entre réseaux neuronaux et astrocytaires, ce projet fournira des informations nouvelles et importantes sur l'organisation spatiale et le rôle fonctionnel des jonctions communicantes astrocytaires en relation avec les afférences et efférences neuronales des glomérules olfactifs. Il apportera les premières données sur le rôle de ces jonctions communicantes et du transport au glutamate astrocytaire dans les variations du métabolisme énergétique et du flux sanguin induites par des activations olfactives. Grâce à ce projet collaboratif, nous espérons déterminer comment les réseaux astrocytaires contribuent à l'activité neuronale dans les glomérules olfactifs.