Valentina Emiliani fait partie des 10 lauréats de l'appel mondial Falling Walls 2023 dans la catégorie des sciences physiques. La cérémonie des Falling Walls se tiendra du 7 au 9 novembre à Berlin.
"La combinaison du façonnage d'onde et de l'optogénétique, que j'ai initié avec mon laboratoire, brise les barrières des limites conventionnelles dans la manipulation des circuits neuronaux.
L'optogénétique, en tant que technique de pointe, a révolutionné notre compréhension du cerveau en utilisant des opsines sensibles à la lumière pour contrôler précisément l'activité neuronale avec une spécificité de type cellulaire. L'ingénierie génétique de ces opsines dans des neurones spécifiques permet aux chercheurs d'activer ou d'inhiber leur fonction en utilisant la lumière. À ce jour, l'optogénétique a fourni des perspectives inestimables sur le fonctionnement complexe du cerveau, éclairant les rôles des différents types de neurones dans le comportement, la cognition et les troubles neurologiques.
L'optogénétique conventionnelle utilise des méthodes d'éclairage en vrac où la lumière visible est utilisée pour activer ou inhiber une zone relativement large du cerveau, affectant plusieurs neurones simultanément. Le manque de contrôle précis sur l'activité neuronale dans l'espace et le temps limite l'étude des circuits neuronaux complexes et la compréhension des contributions spécifiques des schémas spatiotemporels à la fonction cérébrale.
La combinaison des approches de façonnage d'onde, telles que l'holographie générée par ordinateur, le contraste de phase généralisé et la focalisation temporelle avec la microscopie à deux photons, que nous avons proposée il y a près de 15 ans, a brisé ces barrières conventionnelles. En sculptant des motifs lumineux sur mesure, les chercheurs peuvent désormais cibler et contrôler l'activité de neurones individuels ou de populations cellulaires spécifiques au sein de circuits complexes avec une précision spatiotemporelle inégalée.
Bien que relativement récente, cette combinaison de techniques a déjà permis de faire d'importantes découvertes en neurosciences. Pour n'en nommer que quelques-unes, la précision cellulaire de l'optogénétique à deux photons a permis, pour la première fois, d'observer comment les cellules 'hubs" orchestrent l'activité d'un micro-réseau dans le cerveau intact de la souris. La capacité à contrôler par holographie des ensembles sélectionnés de neurones a pour la première fois permis la cartographie de la connectivité en grand débit in vivo de centaines de cellules dans le cortex de la souris. La combinaison de l'optogénétique holographique avec des tests comportementaux a révélé comment l'activation de quelques cellules peut influencer le comportement en déclenchant l'activité d'ensembles précisément définis chez les souris.
Alors que l'optogénétique holographique continue d'évoluer, elle a le potentiel de déverrouiller de nouvelles frontières dans la recherche en neurosciences, offrant des perspectives plus profondes sur le fonctionnement du cerveau et ouvrant des voies prometteuses pour faire progresser la recherche cérébrale."
À propos de Valentina Emiliani
Valentina Emiliani est Directrice de Recherche à l'Institut de la Vision à Paris. Elle a obtenu son doctorat en physique en Italie et a travaillé en tant que post-doctorante à Berlin, Florence et Paris. Elle a joué un rôle clé dans la révolution de l'optogénétique en proposant l'utilisation de techniques telles que l'holographie, le contraste de phase généralisé et la focalisation temporelle pour sculpter le volume d'excitation, permettant un contrôle précis des neurones individuels ou des ensembles de neurones dans le cerveau intact. En combinant ces approches avec l'optogénétique, elle a permis une précision spatiotemporelle inégalée, propulsant l'optogénétique à un nouveau niveau où il est possible d'utiliser la lumière pour imiter des schémas spécifiques d'activité cérébrale et les relier au comportement animal.
À propos de Falling Walls
Le sommet scientifique "Falling Walls" est un forum international, interdisciplinaire et intersectoriel de premier plan pour les percées scientifiques et le dialogue entre les leaders scientifiques mondiaux et la société. L'événement avec une cérémonie de remise des prix a lieu chaque année du 7 au 9 novembre à Berlin, pour commémorer la chute du mur de Berlin.
L'événement sera retransmis en direct sur www.falling-walls.com.
