CE19 - Technologies pour la santé

Technologies intégrées d’ optique, photochimie et informatique pour étudier la synergie physiologique des canaux ioniques – OptChemCom

Résumé de soumission

La fonction d’un canal neuronal dépend de l’activité d’ensemble des autres canaux ionique dans le système pendant l’activité physiologique, car ces derniers déterminent le potentiel de membrane ainsi que le calcium intracellulaire. Néanmoins, les interactions fonctionnelles entre les différents canaux qui déterminent un signal physiologique restent inconnues et cette information ne peut être extraite qu’avec une analyse quantitative d’expériences qui adressent le rôle de chaque canal individuellement. Ce projet technologique s’est fixé comme défi d’explorer les multiples activations des différents canaux ioniques dans les systèmes natifs, avec pour objectif final de mieux appréhender le lien entre les mutations d’un canal et les signaux pathologiques. Pour ce faire, nous allons développer des toxines photoactivables (Tache 1) et un logiciel basé sur NEURON (Tache 2) pour l’analyse des données générées par nos techniques optiques de pointe qui permettront la reconstruction des courants ioniques impliqués dans un signal physiologique. Les toxines photoactivables développées seront tout d’abord protégés par des brevets puis éventuellement commercialisées par Smartox Biotechnology (https://www.smartox-biotech.com/) grâce à un accord de licence. Nous allons premièrement développer six toxines photoactivables sélectives pour des canaux que nous considérons les plus importants au sein des neurones et, plus tard, d’autres toxines selon l’évolution du projet. Les toxines seront évaluées d’abord pour leurs propriétés photochimiques, leurs efficacités in vitro pour le blocage des courants induits par la lumière, et ultérieurement pour des applications sur tranches de cerveau grâce à notre expertise. Un logiciel basé sur NEURON sera développé en collaboration avec le laboratoire labélisé par l’ERC de Panayiota Poirazi (http://www.dendrites.gr/). Nous allons d’abord produire des mesures détaillées de signaux calciques et du voltage membranaire à haute résolution temporelle à l’aide de la technologie développée dans deux projets ANR antécédents, en caractérisant la contribution de chaque canal à l’aide des toxines. Ensuite, nous produirons des modèles de comportements neuronaux avec des canaux réels reconstruisant la complexité des scenarios expérimentaux. Ces modèles seront déposés sur la base de données ModelDB (https://senselab.med.yale.edu/ModelDB/). Ces taches amèneront à une stratégie unique pour l’analyse des dysfonctions dans les modèles animaux comportant des canalopathies (Tache 3). Nous livrerons une méthode originale pour aborder la question fondamentale : comment les dysfonctions d’un canal particulier peuvent-elles changer la fonction des autres canaux et produire une distorsion du signal en générant une pathologie cérébrale. Le projet sera coordonné par l’équipe de Marco Canepari (http://marco-canepari.wix.com/neuron-imaging-team), expert en imagerie fonctionnelle appliquée à la recherche sur les canaux ionique. La tache de développement des toxines photoactivables sera menée par l’équipe de Michel De Waard (http://www.umr1087.univ-nantes.fr/nos-equipes/equipe-iib-insuffisance-cardiaque-et-approches-pharmacologiques-1518040.kjsp?RH=1331825361673), leader sur les peptides de pénétration pour les biotechnologies et sur les toxines animales, ainsi que fondateur de Smartox Biotechnology. Ces équipes appartiennent toutes deux au LABEX Canaux Ioniques d’Intérêt Thérapeutique (ICST, www.labex-icst.fr/fr). Finalement, nous utiliserons ce projet comme point de départ pour la construction d’un réseau à l’échelle européenne, tout en profitant de l’excellence de la recherche française sur les canaux ioniques et de l’expertise européenne en neurosciences computationnelles. Ceci sera finalisé à la production d’une base de données des modèles des canaux natifs pour l’exploration des dysfonctions des canaux liés aux pathologies cérébrales.

Coordination du projet

Marco Canepari (Laboratoire Interdisciplinaire de Physique)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Inserm UMR 1087 / CNRS UMR 6291 L'unité de recherche de l'institut du thorax
LIPHY Laboratoire Interdisciplinaire de Physique

Aide de l'ANR 398 851 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2018 - 36 Mois

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