Neurogenèse et développement des circuits neuronaux

Présentation

Le traitement de l’information par le cerveau et la rétine repose sur des assemblages extraordinairement complexes de neurones et cellules gliales. Le développement de ces réseaux pose des questions majeures : comment les cellules qui les composent sont-elles générées en nombre et types adéquats ? Comment ces cellules se répartissent-elles dans le tissu nerveux et s’interconnectent-elles ? Notre équipe développe et applique de nouvelles approches transgéniques et d’imagerie pour étudier ces questions in situ.

Brainbow

Pour visualiser et suivre individuellement le développement des cellules nerveuses, nous utilisons la stratégie de marquage combinatoire Brainbow qui distribue des protéines fluorescentes de différentes couleurs dans ces cellules. Ces couleurs discriminent les neurones juxtaposés, permettant de tracer leurs prolongements (axones, dendrites) et de cartographier la circuiterie. Nous utilisons aussi les marqueurs Brainbow pour suivre le lignage des cellules souches neurales et identifier les neurones auxquelles elles donnent naissance. Nous développons par ailleurs d’autres approches de biologie synthétique pour suivre et moduler expérimentalement le développement des cellules nerveuses in vivo.

Lignage et régulation des cellules souches neurales

L’ensemble des neurones et cellules gliales du cerveau et de la rétine sont générés directement ou indirectement par les cellules souches / progénitrices neurales du tube neural embryonnaire. Comprendre comment ces cellules souches produisent des neurones en nombre et types adéquats et comment leur descendance se répartit dans le tissu nerveux est essentiel pour déchiffrer les liens entre développement, structure et fonction des circuits neuronaux, et pour remonter à l’origine des maladies neurodéveloppementales. Nous étudions ces aspects dans le cortex cérébral et la rétine, en nous basant sur les transgènes Brainbow pour marquer les progéniteurs neuraux avec des couleurs distinctes et caractériser leur descendance depuis les stades embryonnaires jusque chez l’adulte. Nous utilisons cette approche en combinaison avec d’autres techniques pour étudier les potentialités des progéniteurs corticaux et rétiniens, déchiffrer les mécanismes de leur régulation et comprendre comment les neurones qu’ils génèrent s’organisent dans le tissu nerveux.

Structure et développement de la circuiterie sensorielle

La connectivité fine des circuits neuronaux à l’échelle synaptique reflète leur développement et conditionne leur fonction. Cependant, cartographier la circuiterie neuronale à cette échelle est extrêmement difficile à cause de la résolution limitée de la microscopie optique. La stratégie Brainbow offre une solution à ce problème en parallèlisant le traçage des neurones avec des marqueurs de couleur qui les distinguent les uns des autres. Nous utilisons cette approche pour l’étude « connectomique » de circuits sensoriels dans le but de comprendre les principes régissant leur organisation, leur assemblage et leur remodelage au cours du développement.