Modélisation multi-échelle et analyse numérique de la propagation de l'information dans les neurones, de la synapse à l’axone. – SINNAPS

L'objectif principal de ce projet est de dériver des lois régissant l'intégration des neurones dans leurs réseaux, à travers des changements morphologiques liés aux stimulis reçu, et comprenant une étude spécifique sur la plasticité de la myéline. Les collaborateurs expérimentaux du projet sont le Pr. K. Haas, qui fournit des données sur la propagation du signal dans les dendrites, le Pr. A. Khadra, qui apporte son expertise en matière de biologie computationnelle, et le 'MBP Hypomyelination consortium', qui fournit des données sur l'adaptation de la myéline. Le travail sera divisé en trois objectifs distincts :
1. Comprendre la dynamique spécifique de la propagation du voltage et de la concentration ionique dans les petits compartiments neuronaux grâce à des simulations numériques dans des domaines 2D et 3D. Nous utiliserons la méthode Discrete Duality Finite Volume pour simuler le système d'équations de Poisson Nernst-Planck dans des multi-domaines représentant divers compartiments neuronaux.
2. Déterminer les règles qui sous-tendent le renforcement et la diminution de la force synaptique après une stimulation neuronale. En utilisant les données du Haas Lab, nous visons à déchiffrer les règles qui sous-tendent la plasticité synaptique due aux signaux entrants, et à construire un modèle stochastique de plasticité synaptic, à l'échelle d'une seule synapse, et incorporant les caractéristiques déterminée à partir des résultats expérimentaux.
3. Déterminer les règles qui sous-tendent la plasticité de la myéline, et en particulier la manière dont l'activité électrique dans les axones façonne la longueur et l'épaisseur de la gaine de myéline. Avec A. Khadra, nous construirons le premier modèle axone-oligodendrocyte reliant l'activité électrique de l'axone à la formation de la myéline. En utilisant les données du consortium MBP Hypomyelination, provenant d'une série de lignées de souris ayant une quantité réduite de myéline, nous testerons notre hypothèse selon laquelle les règles qui sous-tendent l'adaptation à la myéline vont dans le sens d'un " sauvetage du système ", afin de maintenir une activité électrique quasi-normale.
L'objectif à long terme de ce projet est de comprendre comment les lois synaptiques au niveau neuronal façonnent les architectures complexes mais robustes des réseaux neuronaux observés dans le cerveau.