Interrogation tout-optique des circuits hippocampiques chez des souris se déplaçant librement – HIP-HOP

Les neurones hubs GABAergiques sont une catégorie fonctionnelle de neurones rares l et essentiels, à l’interface entre la neurobiologie du développement et les neurosciences intégratives. Caractérisés initialement par le laboratoire Cossart il y a plus de 15 ans, ces neurones sont apparus comme des composants fondamentaux de la formation et du fonctionnement des circuits corticaux, avec une capacité remarquable à persister depuis le développement précoce jusqu'à l'âge adulte.
La présence de neurones hubs dans différentes régions corticales et différentes espèces suggère un rôle essentiel et universel dans l'organisation des circuits neuronaux. Cependant, le rôle fonctionnel de ces neurones et leur mécanisme d’action demeurent mal connus en raison de verrous technologiques permettant leur manipulation sélective, en particulier dans des modèles animaux libres de se déplacer.
Ce projet de recherche interdisciplinaire réunit des experts en physique, biophysique et neurosciences pour faire progresser les technologies optogénétiques 2P et 3P et explorer de manière exhaustive le rôle des neurones hub dans la région CA1 de l'hippocampe de souris. La projet examinera la fonction des neurones hub selon deux axes: leur rôle durant le développement postnatal précoce et leur implication dans une tâche comportementale dépendant de l'hippocampe.
Ce projet testera deux hypothèses principales. La première est que, au cours du développement, les neurones hub participent au processus d'internalisation des dynamiques hippocampiques en permettant le développement des connections intra hippocampiques, particulièrement l'innervation GABAergique. La seconde est que ces neurones, dans l’hippocampe adulte, joueraient un rôle critique dans l'organisation des séquences d’activation neuronales « internes ».
Pour tester ces hypothèses, le projet développera des solutions technologiques innovantes, notamment des techniques de microscopie optique avancées et le développement d’une nouvelle génération d'actuateurs optogénétiques sur mesure, qui ensemble vont permettre, pour la première fois, l'optogénétique 3-photonique in vivo avec photostimulation holographique, et l’imagerie combinée à photostimulation holographique chez des souris libres de se déplacer en utilisant des fibroscopes deux-photons de nouvelle génération.
Ce projet exploite l'expertise complémentaire des laboratoires Cossart, Emiliani et Vierock, s'appuyant sur une expérience solide d’interrogation toute optique des cirsuits GABAergiques corticaux. En intégrant ces différents atouts, le projet permettra de mieux comprendre le rôle des neurones hub hippocampiques au cours du développement et au stade adulte.
Plus généralement, ce projet vise à établir un ensemble avancé d'outils optiques et moléculaires pour repousser les frontières de l’interrogation toute optique des circuits corticaux et à améliorer notre compréhension du développement et du fonctionnement des circuits neuronaux en conditions normales et pathologiques.