Interaction microglie-synapses dans la consolidation de la mémoire au cours du sommeil – MicroConsol

Le projet MicroConsol étudie le rôle des microglies dans la consolidation de la mémoire dépendante du sommeil au niveau synaptique. L’apprentissage et la mémoire impliquent l’activation et le renforcement d’ensembles neuronaux via la plasticité hébbienne, la réorganisation synaptique jouant un rôle clé dans le stockage des informations. Le sommeil, notamment à travers les "sharp-wave ripples" et les fuseaux thalamocorticaux, est identifié comme une période critique pour la consolidation de la mémoire, facilitant le transfert et la stabilisation des informations de l’hippocampe vers le cortex. Alors que les corps cellulaires et les dendrites ont été largement étudiés, peu de choses sont connues sur le rôle des synapses dans les processus mnésiques induits par le sommeil.
Considérées comme des cellules immunitaires, les microglies sont désormais reconnues comme des acteurs actifs du remodelage synaptique. Des résultats préliminaires suggèrent que les microglies interagissent avec les synapses de manière dépendante de l’activité, notamment lors des fuseaux de sommeil, influençant potentiellement la consolidation de la mémoire. L’objectif principal de MicroConsol est d’élucider comment la dynamique des microglies contribue aux modifications synaptiques sous-jacentes au stockage de la mémoire. Pour ce faire, le projet se concentre sur trois axes de recherche majeurs : (1) déterminer si les épines dendritiques activées lors de l’apprentissage sont réactivées de manière sélective pendant les fuseaux de sommeil ; (2) examiner la spécificité des contacts microgliaux avec les épines réactivées et leur impact fonctionnel sur le remodelage synaptique ; et (3) identifier le rôle de la signalisation Cx3cr1 dans la consolidation mnésique médiée par les microglies ainsi que le lien de causalité entre les fuseaux et les changements morphodynamiques.
Le projet combine des tâches comportementales, la microscopie à deux photons in vivo, des enregistrements électrophysiologiques chez la souris. Une tâche d’association sensorielle dépendante des vibrisses est utilisée pour étudier les modifications synaptiques induites par l’apprentissage dans le cortex en tonneaux, suivie d’une imagerie durant les périodes de sommeil subséquentes pour suivre les interactions microgliales. Afin d’évaluer le rôle de la voie Cx3cr1, une invalidation de Cx3Cr1 sera appliquée pour perturber la signalisation microglie-synapse et en mesurer les effets sur la rétention de la mémoire. Par ailleurs, des manipulations optogénétiques des circuits thalamiques permettront d’examiner le lien entre l’activité des fuseaux corticaux et la morphodynamique des microglies.
Les résultats attendus incluent une compréhension approfondie de la manière dont la réactivation synaptique pendant les fuseaux contribue à la consolidation de la mémoire, l’identification des microglies en tant que régulateurs clés de ce processus, ainsi que l’élucidation des voies moléculaires impliquées dans la communication microglie-synapse. Ces recherches pourraient redéfinir le rôle des cellules non neuronales dans la cognition et fournir des éclairages sur les troubles neurodéveloppementaux et neurodégénératifs caractérisés par une fonction microgliale altérée.
MicroConsol intègre des pratiques de science ouverte. Les considérations éthiques, incluant le respect des principes 6R (Replacement, Reduction, Refinement, Robustness, Registration et Reporting), sont au cœur du projet. La collaboration interdisciplinaire entre neurosciences, imagerie et analyse computationnelle garantit une approche globale des questions fondamentales en recherche mnésique. En dévoilant les mécanismes cellulaires reliant sommeil et mémoire, MicroConsol vise à offrir de nouvelles perspectives sur la plasticité cérébrale et la fonction cognitive, avec des implications pour des stratégies thérapeutiques ciblant les troubles de la mémoire associés au sommeil.