Principes et mécanismes sous-jacents l'incorporation de neurones nouveaunés dans des circuits neuronaux matures – newbornNeurons

La neurogenèse est le processus qui forme le tissu neural fonctionnel par la différenciation des cellules souches en neurones, oligodendrocytes et cellules gliales. La neurogenèse a lieu dans des niches ventriculaires spécifiques et commence pendant l'embryogenèse, atteint un maximum au début du développement. à l'âge adulte. elle est encore présente dans des régions restreintes. Les neurones nouveau-nés migrent vers le site d'intégration, se différencient en neurones matures et s'intègrent dans les circuits fonctionnels déjà établis.

En utilisant la larve de poisson zèbre, un modèle idéal pour l'édition du génome et l'imagerie calcique des grands circuits neuronaux, nous avons récemment montré que dans le toit optique de la larve, les cellules souches neuroépithéliales se différencient en neurones nouveau-nés qui seront poussés passivement vers les sites d'intégration. Là, ces neurones immatures vont d'abord générer des connexions instables et faibles avec les inputs pré-synaptiques arrivant de la rétine. Ces connexions initiales permettent des épisodes d'activité synchrone entre les neurones nouveau-né et les neurones fonctionnellement matures, ce qui facilite l'augmentation de la force synaptique et la stabilisation des synapses entre les deux. Ce processus favorise ensuite l'intégration fonctionnelle des neurones nouveau-nés dans des sous-réseaux neuronaux fonctionnellement matures et l'acquisition de leur identité fonctionnelle.

Cette étude a décrit pour la première fois chez un vertébré en développement, les interactions fonctionnelles entre les neurones nouveau-nés et les circuits matures durant le processus d'incorporation. Cependant, les mécanismes neuronaux sous-jacents du processus d'intégration restent élusifs et on encore ignore comment ces processus peuvent contribuer à la réparation des dommages cérébraux.

Pour répondre à ces questions ouvertes, nous utiliserons la larve de poisson-zèbre, l'édition génomique, l'imagerie Ca2+ bi-photonique, et l'optogénétique pour surveiller et manipuler (exciter ou inhiber) l'activité des neurones nouveau-nés et celle des circuits accueillant, chez un vertébré en développement, intact, non anesthésié, non paralysé.

Ces expériences seront réalisées dans des conditions normales, chez des larves présentant des lésions cérébrales précises et après greffe de neurones nouveau-nés.
Profitant de cette approche multidisciplinaire, rendue possible par la collaboration complémentaire entre Sumbre et Joly, nous nous proposons d'étudier les objectifs suivants :

Objectif 1. Le rôle de l'activité des neurones nouveau-nés dans le processus d'incorporation. Nous utiliserons l'optogénétique pour manipuler leur activité pendant le processus d'incorporation.

Objectif 2. Le rôle de l'expérience sensorielle dans l'intégration des neurones nouveau-nés. Nous utiliserons l'expérience visuelle (stimulation visuelle répétitive) pour manipuler l'activité des circuits accepteurs.

Objectif 3. Recrutement des neurones nouveau-nés suite à une lésion cérébrale. Nous surveillerons l'activité des neurones nouveau-nés suite à des ablations cérébrales petites et précises.


Nous espérons que nos résultats jetteront une lumière nouvelle sur le dialogue fonctionnel entre les neurones nouveau-nés et le réseau neuronal mature pendant le processus d'incorporation, et sur son rôle dans la réparation du cerveau.La compréhension de ces principes fonctionnels pourrait ouvrir la voie à l'amélioration de nouveaux traitements à base de cellules souches pour la réparation du cerveau dans les maladies neurodégénératives ou les traumatismes cérébraux, en augmentant la précision et le taux d'incorporation tout en réduisant le risque d'effets secondaires associés à de mauvais schémas de connectivité.