Hypothalamus et sommeil paradoxal – HYPREM

Contexte
L'hypothalamus régule les processus homéostatiques de nombreuses fonctions physiologiques telles que le métabolisme énergétique, le comportement alimentaire, la thermorégulation et le sommeil. Ainsi, nos groupes de recherche à Berne et à Lyon ont joué un rôle déterminant dans l'élucidation du rôle de l'hypothalamus latéral (LH) dans le contrôle du sommeil paradoxal (SP) (Komagata et al., 2019; Lee et al., 2020). Nous avons montré que les neurones du LH dont certains expriment l'hormone de mélano-concentration (MCH) ou le Lim Homeobox 6 (Lhx6) sont activés pendant le SP et contrôlent son expression (Jego et al., 2013; Lee et al., 2020; Verret et al., 2003). De son coté, le groupe de Berne a démontré que les neurones MCH jouent un rôle essentiel dans l'augmentation du SP induite par l'augmentation de la température ambiante (Ta) (Komagata et al., 2019).
Justification et données préliminaires
En plus des neurones MCH et Lhx6, un grand nombre des neurones du LH activés pendant le SP ne sont pas encore caractérisées. Il est également crucial de déterminer si ce sont les mêmes neurones du LH qui sont activés par l’augmentation du SP induite par sa privation et par l’augmentation de la Ta.
Hypothèse
Notre hypothèse est que plusieurs sous-populations de neurones du LH activés au cours du SP contrôlent son expression en condition basale et en réponse à sa privation et à l’augmentation de Ta. Nous émettons en outre l'hypothèse que des neurones actifs pendant le SP localisés dans la zone préoptique ventrolatérale (eVLPO) excitent les neurones du LH pendant le SP. Nous avons fixé deux objectifs spécifiques pour tester nos hypothèses:
Objectif n ° 1 Corrélation: le groupe lyonnais utilisera un nouveau modèle de souris transgénique (TRAP) pour 1) déterminer si les mêmes populations de neurones du LH sont activées pendant le rebond homéostatique du SP et l’augmentation de Ta; et 2) identifier toutes les sous-populations impliquées. Le groupe de Berne enregistrera en conditions basales, pendant le rebond de SP et l’augmentation de la Ta l’activité des différentes sous-populations de neurones du LH nouvellement identifiés en utilisant la photométrie par fibre optique chez des souris exprimant Cre dans chacune de ces sous-populations (années 1-2). Validation: le groupe de Berne disséquera par optogénétique le rôle dans le SP de ces sous-populations de neurones du LH (années 1-3).
Objectif n ° 2 Corrélation: le groupe de Lyon identifiera les neurones afférents actifs au cours du SP se projetant sur chacune des sous-populations de neurones du LH en utilisant une technique de traçage rétrograde innovante chez des souris TRAP ou exprimant Cre. Le groupe de Berne enregistrera l'activité des neurones actifs au cours du SP et afférents au LH au cours du cycle veille-sommeil en utilisant la photométrie par fibre optique. Validation : Le groupe de Berne inactivera ensuite par optogénétique ces neurones pour déterminer leur rôle dans le SP (années 2-4).
Dans ce projet SNSF-ANR, nos deux groupes de recherche utiliserons des technologies innovantes complémentaires: l'optogénétique in vivo et la photométrie couplée à l’enregistrement électrophysiologique chez des souris génétiquement modifiés pour l’équipe de Berne; la neuroanatomie fonctionnelle chez des souris TRAP et Cre, les nouvelles techniques d’immunomarquages et de traçage rétrograde pour l’équipe de Lyon.
Perspectives
Ce projet de recherche fournira des informations clés sur le rôle des différentes sous-populations neuronales du LH dans le SP et la thermorégulation. Nous identifierons de plus les neurones en amont responsables de l'activation de ces sous-populations pendant le SP. Ce travail est essentiel pour comprendre la fonction du SP et son rôle dans des pathologies telles que l'insomnie, la narcolepsie et la dépression.