Le rôle de la myelinisation pour la maturation et la synchronisation dans les circuits de l'orientation spatiale – MySpace

L'orientation dans l'espace est une capacité cognitive fondamentale qui repose sur un circuit cérébral composé de neurones spécialisés. Il se développe chez les jeunes animaux, permettant l'orientation vers le nid, puis le système de navigation spatiale mature progressivement pour intégrer les informations de localisation et distance. Ce projet vise à comprendre le rôle de la myélinisation dans la maturation et la synchronisation des circuits d'orientation spatiale. La myéline produite par les oligodendrocytes dans le système nerveux central est essentielle pour la fonction nerveuse, permettant notamment une accélération de la conduction axonale. Cependant, la contribution de la myélinisation axonale à la dynamique des circuits dans le système multisensoriel d'orientation spatiale n'a jamais été évaluée. Nous proposons ici de tester l'hypothèse selon laquelle la myélinisation est cruciale pour le développement de l'activité des réseaux neuronaux et l'émergence d'un codage spatial mature. À cette fin, nous utiliserons une souris génétiquement modifiée, la souris Mrf-iKO, permettant de manipuler l'oligodendrogénèse et ainsi d’arrêter la myélinisation avant l'ouverture des yeux.
Nous pensons que cette perturbation laissera intacts les signaux vestibulaires de direction de la tête, mais qu'elle altèrera l’intégration multi-sensorielle de l'activité de direction de la tête dans les régions thalamo-corticales. Elle devrait entraver l’ancrage des données spatiales de notre boussole interne par rapport à l’environnement et des points de repères visuels. Les déficits de la cognition spatiale induits par un arrêt de la myélinisation innée chez les jeunes animaux seront comparés à ceux induits par la démyélinisation pathologique des circuits adultes matures. Nos objectifs sont les suivants : (i) établir une corrélation entre les stratégies d’orientation spatiale et le développement de la myéline, (ii) révéler comment une absence de myélinisation affecte les neurones qui signalent la direction de la tête et les activités coordonnées des populations de neurone, (iii) tester la physiologie neuronale et l'intégration synaptique lorsque la myélinisation est altérée ou dégradée. Nous utiliserons l'analyse quantitative du comportement pour étudier les conséquences fonctionnelles de l'arrêt de la myélinisation chez les jeunes souris ou de la démyélinisation chez les adultes. La myélinisation sera evaluée par imagerie confocale, et en imagerie 3D à feuillets de lumière. Nous étudierons les conséquences de l'arrêt de la myélinisation en utilisant des enregistrements Neuropixels à haute densité dans les circuits thalamo-cortico-presubiculaires pour évaluer la coordination et la cohérence des signaux de direction de la tête entre ces zones, à l’aide de méthodes d'analyse computationnelle. Enfin, nous disséquerons les mécanismes cellulaires et synaptiques qui sous-tendent la dégradation de l'orientation spatiale en utilisant des techniques de patch clamp et d'optogénétique dans des tranches de cerveau.
L'expertise complémentaire des deux partenaires porte respectivement sur l'orientation spatiale et la physiologie, et sur les mécanismes de myélinisation. Le projet proposé apportera un éclairage nouveau sur la manière dont se développe le codage neuronal dans les réseaux d'orientation spatiale et nous aidera à comprendre les effets de la démyélinisation. Pour la première fois, nous révèlerons le degré de robustesse de la dynamique des attracteurs dans le système d'orientation spatiale, en fonction de la myélinisation. Les resultats apporteront une nouvelle compréhension de la résilience et de la flexibilité du cerveau au cours de la vie. Les résultats de ce projet offrent la possibilité de créer une nouvelle forme de neuroscience translationnelle, combinant la physiologie anatomique fondamentale et les neurosciences cognitives, avec une application possible aux patients atteints de maladie démyélinisante telle que la sclérose en plaques.