Etude des circuits neuronaux impliqués dans la formation des mémoires émotionnelles pendant sommeil chez la souris

Le cerveau relie les informations importantes de notre environnement aux émotions que nous ressentons, ce qui renforce nos souvenirs et facilite leur rappel au bon moment. Ce processus se déroule à la fois lorsque nous sommes éveillés et pendant le sommeil, notamment pendant le sommeil paradoxal (ou sommeil REM). Pendant la journée, nos expériences émotionnelles sont enregistrées, puis consolidées pendant le sommeil. Ce traitement peut réduire l’impact émotionnel de certains souvenirs, d’où l’expression « la nuit porte conseil ». Améliorer la qualité du sommeil réduit l’anxiété, le stress et la dépression, tout en augmentant la satisfaction de vie. Les troubles du sommeil paradoxal sont souvent liés à des problèmes émotionnels comme le trouble de stress post-traumatique (TSPT). Ce projet vise à comprendre comment le sommeil stabilise les souvenirs émotionnels et à explorer de nouvelles pistes pour traiter les souvenirs traumatisants. Nous étudierons le cerveau de souris en utilisant des techniques d’imagerie avancées et en observant leur sommeil pendant des tâches émotionnelles, en nous concentrant sur l’amygdale, une région clé pour les émotions souvent impliquée dans des troubles comme le TSPT.

Ces dernières années, la France a traversé des périodes difficiles qui ont entraîné une augmentation des troubles psychologiques, notamment le trouble de stress post-traumatique (TSPT). Les attentats terroristes ont laissé des séquelles profondes, non seulement chez les personnes directement touchées, mais aussi dans l’ensemble de la population. Environ 20 % des médecins ayant soigné des victimes d’attentats montrent des symptômes de TSPT. Plus récemment, la pandémie de COVID-19 et le confinement ont aussi augmenté les troubles psychologiques, y compris le TSPT. Le sommeil est crucial pour la santé et la qualité de vie. En France, environ quatre millions de personnes souffrent d’insomnie sévère. Le sommeil aide à apprendre et à consolider les souvenirs. Manquer de sommeil affecte notre capacité à nous concentrer et à retenir des informations. Ce projet vise à comprendre comment le cerveau retient les souvenirs pendant le sommeil et pourquoi certaines personnes, comme celles atteintes de TSPT, ont des difficultés avec leurs souvenirs émotionnels. Nous nous concentrerons sur l’amygdale, une partie du cerveau importante pour les émotions, souvent liée à des problèmes de sommeil.

Tous les animaux (240 souris) subiront une intervention chirurgicale (1.5-2 heures) pour l’implantation permettant l’imagerie ou le contrôle optique des populations neuronales dans l’amygdale (neurones excitateurs ou inhibiteurs). Ils suivront ensuite un protocole d’habituation à la fixation de la tête pour l’imagerie à deux photons pendant le sommeil naturel ou aux câbles implantés de manière chronique (2 semaines). Ensuite, un groupe d’animaux (40 souris) subira un processus d’imagerie des populations neuronales de l’amygdale pendant le sommeil immédiatement après un protocole de conditionnement de la peur (durée totale de la procédure: 25 jours). Un deuxième groupe (80 souris) suivra un protocole de contrôle optique d’une sous-population neuronale dans l’amygdale suite à une tâche de conditionnement de la peur (durée totale de la procédure: : 25 jours). Enfin, un troisième groupe subira un protocole de génération de phénotypes comportementaux de TSPT et l’activité de l’amygdale de ces souris sera soit imagée (40 souris) soit contrôlée optiquement pendant le sommeil pour restaurer les performances comportementales normales des animaux (durée totale de la procédure: : 25 jours).

Les désagréments possibles sont les suivants : 1. Stress lié au génotypage : Lorsqu’on prélève un petit morceau de la queue pour analyser l’ADN, il peut y avoir un léger saignement. Pour y remédier, nous utilisons du tissu hémostatique et désinfectons la zone. 2. Stress dû à l’isolement : Les souris peuvent ressentir du stress et développer des comportements répétitifs lorsqu’elles sont isolées. Pour y remédier, nous enrichissons leur environnement. 3. Stress léger lié aux manipulations : Lorsque les souris sont manipulées par les chercheurs, elles ressentent un stress léger. Cependant, elles s’habituent rapidement à ces manipulations. 4. Complications chirurgicales : Lors des chirurgies, des gonflements, inflammations ou saignements peuvent survenir. Nous utilisons des médicaments spécifiques pour prévenir ces problèmes et appliquons du tissu hémostatique pour contrôler les saignements. 5. Inconfort au réveil après anesthésie : Après les chirurgies, les souris peuvent ressentir un inconfort. Toutefois, grâce à un protocole efficace de médicaments antidouleur et anti-inflammatoires, elles récupèrent rapidement. 6. Gêne liée à l’implant : Les premiers jours après l’installation d’un implant, les souris peuvent ressentir une gêne. Cependant, elles s’y habituent en quelques jours, et au bout de 5 jours, la plupart des souris retrouvent un comportement normal. 7. Perturbations dues à la fixation de la tête : Lors de la fixation de la tête, nous suivons un protocole pour minimiser le stress. En général, les souris retrouvent un cycle de sommeil normal après 5 à 6 jours. 8. Perturbation du sommeil par la lumière : Pendant les expériences d’optogénétique, la lumière utilisée peut perturber le sommeil des souris. Pour réduire cela, nous recouvrons la zone avec un vernis noir pour minimiser les réveils. 9. Perturbations dues au conditionnement à la peur : Lors du conditionnement à la peur, une seule séance de courte durée (12 minutes maximum) est réalisée, avec 5 à 10 chocs électriques légers pour induire une réponse de peur durable.

Tous les animaux de la procédure expérimentale subiront le processus d’euthanasie pour collecter et préserver les tissus cérébraux afin de réaliser des études d’anatomopathologie et d’immunohistochimie à la fin du deuxième jour de l’expérience.

L’étude des mécanismes neurobiologiques des comportements complexes, comme le sommeil, nécessite l’utilisation d’animaux vivants. Le sommeil paradoxal est commun aux mammifères tels que la souris, le rat et l’homme, avec une organisation cérébrale similaire. Les modèles animaux alternatifs (drosophile, poisson zèbre, Caenorhabditis elegans), bien que populaires, n’ont pas de sommeil paradoxal et ne sont pas pertinents pour nos travaux. Depuis plus de 20 ans, les modèles de souris génétiquement modifiées ont fourni des résultats importants. L’utilisation de ces modèles pour étudier les circuits veille-sommeil est justifiée par la conservation de ces circuits chez les mammifères. Les résultats obtenus sont donc transposables au cerveau humain. En raison des ajustements souvent nécessaires dans les modèles transgéniques, nous utilisons une technique appelée transfection neuronale. Cette méthode consiste à introduire des gènes spécifiques dans les neurones (les cellules nerveuses du cerveau) en utilisant des virus modifiés, afin de mieux comprendre et modifier leur fonctionnement. Cette approche est reconnue comme très efficace pour étudier les fonctions cérébrales. Nous utiliserons des souris de souche standard et des souris transgéniques spécifiques (comme celles portant des gènes pour activer ou inhiber certains neurones) âgées de 10 à 12 semaines au début des procédures. À cet âge, les souris ont atteint leur maturité cérébrale, avec un système locomoteur et un cycle veille-sommeil stabilisés. De plus, l’efficacité de la transfection neuronale est maximale chez les souris jeunes adultes et diminue avec l’âge.