Etude du remodelage axonal dans le cerveau adulte : Applications aux maladies neurologiques – SARABANDe

SARABANDe est basé sur l’émergence d’un nouveau concept en connectomique: le cerveau adulte n'est pas rigide, il se reconnecte constamment en fonction de l'apprensissage.
Le but de ce projet est donc de déterminer ce qui régule ce remodelage actif des réseaux neuronaux adulte, d'étudier l'impact sur les fonctions cérébrales, et dévaluer son potentiel thérapeutique dans le traitement des maladies du cerveau.

Le cerveau adulte est souvent considéré comme un organe rigide et vieillissant. Pourtant, de récentes études, y compris les nôtres, ont récemment mis en évidence la remarquable plasticité des réseaux neuronaux dans le cerveau adulte en réponse à l'activité neuronale. Ce nouveau concept postule que cette plasticité structurelle contribue au remodelage des circuits cérébraux qui se forment et se rétractent de manière dynamique en fonction de l'expérience et l'apprentissage. Un tel processus de connexion/déconnexion axonale implique une communication efficace entre le corps cellulaire du neurone (le centre de calcul où l’activité électrique est générée) et ses branches axonales (les sites de remodelage qui contactent les populations cibles). Mais comment ce flux d'information axonal est-il régulé pour induire le remodelage actif? Comment l'activité neuronale est-elle traduite en un message "go/no go" pour que les vésicules atteignent les cibles appropriées?

De façon intéressante, nous avons montré, avec d'autres équipes, que le remodelage structurel est extrêmement sélectif dans le cerveau adulte. En effet, seules certaines projections bien spécifiques ont la capacité de se raffiner, laissant les autres réseaux totalement insensibles aux changements d'activité neuronale. Ces observations suggèrent ainsi l'existence de "codes de remodelage" spécifiques dans des réseaux plastiques mais pas dans les rigides. Quels sont ces codes? Est-il possible de les réactiver dans des réseaux rigides?

Des altérations de la connectivité cérébrale existent dans de nombreuses maladies du cerveau telles que les troubles psychiatriques et les maladies neurodégénératives. Ces maladies se caractérisent souvent par l'existence de réseaux hyper- ou hypo-connectés. Le succès des thérapies ciblées telles que les stimulations cérébrales profondes suggère que la réactivation de réseaux dysfonctionnels bien identifiés peut restaurer les fonctions cérébrales globales et corriger efficacement les symptômes au niveau comportemental. Pourrions-nous alors développer des stratégies similaires visant à restaurer l'architecture de réseaux dysfonctionnels à la demande? Inversement, pourrions-nous générer (et ainsi mieux comprendre) des troubles cérébraux spécifiques en manipulant artificiellement l’état de la connectivité entre deux structures?

Dans ce projet, je propose d'étudier le remodelage axonal dans le cerveau adulte et ses applications aux troubles neurologiques (projet SARABANDe). Ce projet s'articule autour de trois axes principaux dans lesquels je propose de déchiffrer les codes moléculaires et cellulaires régulant le remodelage actif des connexions axonales dans le cerveau adulte; d'étudier l'hétérogénéité et la spécificité fonctionnelle de ce remodelage structurel in vivo; et de développer des stratégies innovantes pour manipuler l'architecture de circuits défectueux à la demande dans le cerveau malade.