Visualisation et modulation des cellules cérébrales individuelles pour l’étude des processus mnésiques en conditions physiologiques et d’exposition toxique chez la souris

Ce projet de recherche a pour but de décrypter le fonctionnement des circuits cérébraux qui nous permettent de fabriquer, de stocker et de retrouver nos souvenirs. Nous cherchons à comprendre comment les traces de la mémoire s’organisent physiquement dans le cerveau et quels sont les mécanismes biologiques qui les soutiennent. Une partie essentielle de notre travail consiste à cartographier les zones et les groupes de neurones activés lors d’un processus de mémorisation normal. Dans un second temps, nous étudions comment ces circuits sont perturbés par une exposition au mercure. Cette approche permet de mieux comprendre la vulnérabilité de notre mémoire face à des polluants externes et d’identifier, à terme, de nouvelles pistes pour soigner les troubles de la mémoire chez l’humain. Pour atteindre ces objectifs, nous observons des souris lors d’exercices d’apprentissage simples, impliquant des souvenirs agréables ou désagréables. Notre étude s’articule autour de quatre axes majeurs. Nous cherchons d’abord à mesurer l’impact précis du mercure sur l’organisation globale des réseaux de neurones durant un effort de mémoire. Ensuite, nous analysons l’activité électrique de chaque cellule nerveuse pour comprendre comment elles communiquent entre elles lors de l’apprentissage d’un événement. Nous testons également si le fait d’activer artificiellement certains neurones peut influencer le comportement de l’animal ou modifier le souvenir lui-même. Enfin, nous examinons comment cette intervention sur une zone précise du cerveau se répercute sur les autres régions connectées, afin de mieux comprendre la solidarité et la complexité des réseaux de la mémoire.

Ce projet de recherche apporte des bénéfices fondamentaux pour notre compréhension de la mémoire humaine. En étudiant comment le cerveau fabrique et stabilise les souvenirs, tant au niveau global qu’à l’échelle de chaque neurone, nous levons le voile sur les principes biologiques qui nous permettent d’apprendre et de nous souvenir. L’un des enjeux majeurs de cette étude est d’évaluer la fragilité de ces mécanismes face aux polluants environnementaux comme le mercure, que l’on peut retrouver dans notre alimentation. En identifiant précisément comment ce toxique perturbe les réseaux de neurones, nos travaux fournissent des données essentielles pour mieux protéger la santé publique et comprendre les risques liés à la contamination de notre environnement. Au-delà de l’aspect environnemental, les connaissances acquises ouvrent des perspectives médicales concrètes. Comprendre comment les souvenirs sont stockés ou modifiés permet d’imaginer de nouvelles stratégies pour traiter des pathologies invalidantes. À long terme, ces résultats pourraient aider au développement de thérapies ciblées pour lutter contre les maladies de la mémoire ou pour soulager des troubles psychiatriques complexes, tels que le stress post-traumatique, où certains souvenirs deviennent une source de souffrance chronique. En combinant science fondamentale et enjeux sociétaux, ce projet participe ainsi à l’effort global pour mieux soigner et protéger le cerveau humain.

Une grande partie des animaux participant à ce projet subira une procédure chirurgicale sous anesthésie générale. Certains subiront l’implantation de matériel, d’une durée d’environ 45 minutes. D’autres subiront deux interventions. Chacune dure environ 45 minutes et est espacée de 3 semaines. Enfin, un groupe de souris reçoit d’abord une injection ciblée durant 45 minutes, suivie trois semaines plus tard par une seconde intervention qui peut durer jusqu’à 2h. Les animaux subiront entre 4 et 7 tests comportementaux d’une durée comprise entre 4 et 30 minutes selon le groupe afin d’évaluer leur mémoire.

Les interventions chirurgicales peuvent occasionner des douleurs postopératoires légères et de courte durée. Les animaux subiront une restriction alimentaire de courte durée qui peut entrainer un stress léger. Les produits testés peuvent induire une gêne légère aux animaux pour la durée de l’expérience. Certains animaux seront isolés, ce qui peut provoquer du stress durant la période de l’isolement. Les animaux subissent des stimuli aversifs qui entrainent une gêne et un stress léger et de courte durée.

Tous les animaux seront mis à mort. Celle-ci interviendra alors que l’animal sera profondément anesthésié. Ceci est absolument nécessaire pour les études histologiques et immunohistochimiques.

Le choix de la souris est essentiel pour cette étude car son cerveau partage des similitudes fondamentales avec celui de l’être humain, particulièrement pour les fonctions complexes comme la mémoire. Les comportements que nous souhaitons étudier sont trop complexes pour justifier de l’utilisation d’espèces non-mammifères (drosophile, poisson-zèbre, etc.). De même, les méthodes in silico et in vitro ne sont pas assez développées pour modéliser ni la mémoire ni le fonctionnement du cerveau à si grande échelle. Par ailleurs, au vu du nombre d’animaux requis, les rongeurs (et plus particulièrement les souris) s’imposent de par la facilité et la stabilité de leur élevage. L’existance de modèles transgéniques chez la souris permet la réalisation de certaines de nos expériences grâce à la puissance de ces outils génétiques. Nous avons choisi d’étudier des souris adultes (âgées de plus de 7 semaines). À ce stade, la croissance de leur cerveau est terminée et sa structure est stable, ce qui est critique pour le bon positionnement des implants dans les régions visées.