Quand la moelle épinière parle aux yeux – bases neuronales et plasticité développementale d'un nouveau mécanisme d'ajustement du regard pendant la locomotion des vertébrés – Galodude

Pendant la locomotion, le contrôle adaptatif de la posture et du regard requiert l'intégration précise de retours sensoriels variés et des interactions étroites entre différents systèmes moteurs. Ces interactions doivent être suffisamment plastiques pour permettre un ajustement comportemental rapide ou à long terme en réponse aux modifications environnementales ou développementales. Nous émettons l'hypothèse originale selon laquelle une copie centrale de la commande locomotrice spinale envoyée aux centres oculomoteurs assisterait l'ajustement compensatoire du regard pendant la propulsion de l'animal. En associant les compétences complémentaires en neurobiologie des systèmes sensori-moteurs de nos deux laboratoires, nous testerons ce postulat en étudiant les interactions fonctionnelles locomotion/contrôle du regard à l'échelle des réseaux de neurones et des neurones unitaires pendant le changement de comportement locomoteur qui accompagne la métamorphose chez l'anoure. Des approches complémentaires seront menées sur Xenopus laevis en cours de métamorphose, afin de tirer partie de la transition développementale entre deux stratégies locomotrices très différentes : nage ondulatoire chez le têtard et propulsion appendiculaire chez l'adulte. Les mouvements des yeux, du corps et des membres d'animaux libres de se déplacer seront enregistrés à l'aide d'une caméra infrarouge haute vitesse pour caractériser les mouvements compensatoires du regard et corréler leur dynamique aux changements de mode locomoteur. Les caractéristiques cinématiques des mouvements du corps seront ensuite simulées mécaniquement pour reproduire passivement les déplacements naturels du corps en l'absence de locomotion active. Par l'enregistrement des sorties motrices spinales et des nerfs extraoculaires sur préparations in vitro, associées ou non à un stimulus visuo-vestibulaire (accélération passive, stimulation optocinétique, stimulation thermique ou galvanique des canaux semi-circulaires), nous déterminerons les contributions relatives des informations extrinsèques (proprioceptives) et intrinsèques (commande issue des réseaux locomoteurs) sur le contrôle du regard. Les enregistrements intracellulaires conjugués de neurones spinaux et rhombencéphaliques identifiés et l'imagerie calcique révèleront les mécanismes d'intégration sensorimotrice et d'interaction locomotion/regard, aux niveaux cellulaire et des réseaux de neurones impliqués. Ces divers degrés d'analyse fourniront des données essentielles quant au traitement du signal dans et entre réseaux distinct de la moelle épinière et du tronc cérébral, et révèleront la capacité des systèmes locomoteurs et extraoculaires à maintenir efficace la stabilisation du regard pendant le changement de stratégie locomotrice lors de la métamorphose. Des marquages cellulaires et immunocytochimiques observés en microscopies optique et confocale seront effectués en parallèle pour définir anatomiquement les voies probables de connexion entre les centres locomoteurs spinaux et les noyaux moteurs rhombencéphaliques. En conclusion, ce projet a pour but de définir aux niveaux neuronal et des réseaux de neurones, les mécanismes par lesquels le regard est stabilisé au cours de la locomotion. Par de multiples approches expérimentales appliquées à un modèle de vertébré simple et accessible, nous pensons pouvoir aboutir à une compréhension complète des interactions locomotion/contrôle du regard en mettant en lumière chaque étape du traitement du signal. Par homologie avec d'autres Vertébrés, nous devrions dégager des principes généraux démontrant comment les informations sensorielles générées par le mouvement et la copie centrale de la commande locomotrice interagissent pour stabiliser le regard pendant un acte locomoteur. De plus, les changements de stratégies locomotrices mises en jeu au cours de la métamorphose nous permettront d'analyser l'adaptation de ces interactions aux modifications des exigences dynamiques et spatiales de l'aj