CE37 - Neurosciences intégratives et cognitives

Bases Multi-modulaires de l'Adaptation et l'Apprentissage Moteur – MultiMod

Base multi-modulaire de l'adaptation et de l'apprentissage moteur

Le cervelet a des nombreuses voies de sortie descendantes vers les effecteurs moteurs et ascendantes vers le cerveau antérieur. Une des caractéristiques est l’organisation en plusieurs modules spécialisés. Ces dernières années, le cervelet a commencé à être reconnu comme cible pour la stimulation transcrânienne. Cependant, ces procédures empiriques sont limitées par le manque de connaissances sur la manière dont les modules fonctionnels cérébelleux sont recrutés et coordonnent leur activité.

Cervelet et apprentissage moteur

Notre hypothèse est que l'adaptation à une nouvelle situation sensorimotrice (apprentissage ou condition suite à un traumatisme périphérique) implique le recrutement coordonné de plusieurs modules cérébelleux. <br />Pour la démontrer, nous allons 1) caractériser le rôle des modules cérébelleux dans l’adaptation de la locomotion et dans l’apprentissage d’une tache d'apprentissage locomoteur en utilisant la chemogénétique et le rotarod en mode accéléré, 2) localiser ces modules et étudier leur connectivité in vitro et in vivo, 3) visualiser et manipuler le couplage in vivo entre modules au cours du comportement en utilisant un fibroscope optique très innovant en boucle fermée.

Notre projet couvre de multiples échelles, depuis la cartographie synaptique, l'imagerie et la stimulation à méso-échelle en boucle fermée chez l'animal en comportement, a la manipulation de voies multisynaptiques et l'analyse comportementale à haute résolution. Dans le cadre de ce projet, nous avons également développé (partenaire 3) un fibroscope unique capable de lire/écrire l'activité sur de larges champs, que nous utiliserons pour étudier les circuits cérébello-cerveau antérieur dans l'apprentissage moteur.

Notre projet adopte une approche résolue pour identifier les différents modules fonctionnels cérébelleux impliqués, cartographier leur schéma de connectivité synaptique dans le cortex cérébelleux et leurs changements suite à l'adaptation et l'apprentissage, et manipuler l'activité de ces modules en utilisant une approche photonique nous permettant d'identifier les régions d'intérêt in vivo sur la base de leur activité, et de réaliser une stimulation spatialement structurée limitée à ces régions. A notre connaissance, il n'y a aucun cas d'une telle combinaison d'approche pour étudier la locomotion, et cela devrait fournir un aperçu très nouveau de la contribution du cervelet à la fonction et à l'apprentissage.
Les données obtenus jusqu'à present montrent bien des rôles complémentaires de voies cérebello-striatales et cérebello-corticales dans la consolidation et la maintenance des apprentissages moteurs, la première affectant la phase de consolidation des apprentissages et la seconde la phase de maintenance.

Nous étudions les circuits cérébello-cerveau antérieur dans l'apprentissage moteur.

Preprint :

Dual contributions of cerebellar-thalamic networks to learning and offline consolidation of a complex motor task
Andres P Varani, Romain W Sala, Caroline Mailhes-Hamon, Jimena L Frontera, Clément Léna, Daniela Popa
bioRxiv 2020.08.27.270330; doi: doi.org/10.1101/2020.08.27.270330

Cerebellar connectivity maps embody individual adaptive behavior
Ludovic Spaeth, Jyotika Bahuguna, Theo Gagneux, Kevin Dorgans, Izumi Sugihara, Bernard Poulain, Demian Battaglia, Philippe Isope
bioRxiv 2021.02.24.432563; doi: doi.org/10.1101/2021.02.24.432563

Brevets en cours d’obtention :
J. Fodor, J-F. Le´ger, L. Bourdieu and C. Ventalon, « Dispositif de liaison d’un animal de laboratoire a` au moins un syste`me d’expe´rimentation, et proce´de´ de fixation d’un tel dispositif »
- demande de brevet française #FR1915225 (2019)
- retour positif de l’INPI le 17/07/2020 ;
- demande d’extension internationale (PCT) fin 2020.

Le cervelet est une structure cérébrale majeure avec de nombreuses voies de sortie descendantes vers les effecteurs moteurs et ascendantes vers le cerveau antérieur. Une des caractéristiques frappantes du cervelet est l’organisation en plusieurs modules spécialisés. Ces dernières années, le cervelet a commencé à être reconnu comme cible pour la stimulation transcrânienne thérapeutique. Cependant, ces procédures empiriques sont limitées par le manque de connaissances sur la manière dont les modules fonctionnels cérébelleux sont recrutés et coordonnent leur activité. Notre hypothèse est que l'adaptation à une nouvelle situation sensorimotrice (apprentissage ou condition suite à un traumatisme périphérique) implique le recrutement coordonné de plusieurs modules cérébelleux. Pour la démontrer, nous allons 1) caractériser le rôle des modules cérébelleux dans l’adaptation de la locomotion et dans l’apprentissage d’une tache d'apprentissage locomoteur en utilisant la chemogénétique et le rotarod en mode accéléré, 2) localiser ces modules et étudier leur connectivité in vitro et in vivo, 3) visualiser et manipuler le couplage in vivo entre modules au cours du comportement en utilisant un fibroscope optique très innovant en boucle fermée.

Coordinateur du projet

Madame Daniela Popa (Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure)

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

INCI Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (UPR 3212)
IBENS Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure
IBENS Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure

Aide de l'ANR 582 178 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2019 - 48 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter