Étude du développement des neurones inhibiteurs dans le cerveau visuel de la souris

Notre projet de recherche cherche à comprendre comment se développent les réseaux inhibiteurs, ces circuits neuronaux qui régulent l’activité du cerveau, dans les régions responsables du traitement de la vision. Ces circuits sont composés de neurones particuliers, appelés interneurones, qui ont pour rôle de moduler l’activité cérébrale en empêchant une excitation excessive. Ils sont essentiels pour assurer un traitement équilibré et précis des informations visuelles. Nous étudierons chez des souris génétiquement modifiées comment ces réseaux inhibiteurs se forment et se connectent pendant le développement, en particulier dans le cortex visuel primaire, une région clé pour interpréter ce que nous voyons. Notre hypothèse est que le bon développement de ces réseaux est crucial pour que le cerveau puisse analyser les images de manière stable et cohérente. En comprenant mieux la manière dont ces circuits se construisent, nous espérons aussi mieux cerner certains troubles du développement cérébral, comme ceux liés à l’autisme ou à la schizophrénie, où l’équilibre entre excitation et inhibition est souvent perturbé.

Les maladies cérébrales ont un impact profond sur la santé des individus, affectant leur autonomie, leur éducation, leur capacité à travailler, leur mobilité ainsi que leurs relations sociales. Elles représentent ainsi un lourd fardeau à la fois humain, social et économique. Il est donc essentiel de mieux comprendre les propriétés fondamentales qui régissent la force, la dynamique, l’organisation spatiale, la localisation anatomique et la composition moléculaire des connexions synaptiques entre types neuronaux spécifiques, tant dans des conditions normales que pathologiques. Nous faisons l’hypothèse que de nombreux troubles cognitifs et psychiatriques, tels que la schizophrénie, l’autisme, la dépression, ou encore certaines formes de douleur chronique, trouveraient leur origine dans un dysfonctionnement des circuits du néocortex. Toutefois, les mécanismes précis du fonctionnement normal de ces circuits, ainsi que les altérations qui surviennent dans ces pathologies, restent encore largement inconnus. Par le biais de nos recherches, nous visons à combler ces lacunes fondamentales. En utilisant des modèles animaux génétiquement modifiés, nous serons en mesure de cibler des types cellulaires et des réseaux neuronaux spécifiques. Cela nous permettra d’élaborer un cadre physiopathologique robuste pour mieux comprendre les maladies du cerveau, avec pour objectif à long terme de développer de nouvelles approches thérapeutiques et d’améliorer la prise en charge des patients. En comprenant mieux la manière dont ces circuits se construisent, nous espérons aussi mieux cerner certains troubles du développement cérébral, comme ceux liés à l’autisme ou à la schizophrénie, où l’équilibre entre excitation et inhibition est souvent perturbé.

Un petit prélèvement du bout de la queue sera fait sur une partie des jeunes animaux vigiles (1 fois, moins d’1min) afin de connaitre leur patrimoine génétique. Une partie des souriceaux recevra une injection dans une zone du cerveau (1 fois, durée 5minutes environ) sous anesthésie générale. Ces animaux auront au minimum 9 jours après une implantation d’un dispositif sur leur tête lors d’une procédure chirurgicale, sous anesthésie générale et analgésie adaptée (1 fois, durée 1h maximum). Ils seront ensuite habitués au dispositif expérimental pendant 5 jours, avec 1 à 2 sessions quotidiennes en commençant par quelques minutes et en augmentant progressivement jusqu’à 1h30 maximum. L’habituation pourra être prolongée d’1 semaine si nécessaire, soit 20 sessions maximum par animal avec 1h30 maximum par session. Des enregistrements quotidiens de 1h30 sont effectués ensuite, sur animal vigile, pendant 4 jours consécutifs, pendant 3 mois avec 1 semaine de repos entre chaque période d’enregistrements de 2 semaines, soit 32 sessions maximum par animal avec 1h30 maximum par session. Tous les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire.

Les animaux pourront ressentir un stress dû aux manipulations et contentions nécessaires au cours du projet. Pour connaitre le patrimoine génétique des animaux nous prélèverons un petit fragment de la queue pouvant générer une brève et légère douleur. Pour la biopsie caudale, il y a un risque de saignement. L’injection intracérébrale chez les souriceaux est associée à un risque d’hémorragie et un risque de rejet de la portée par la mère. L’implantation d’une plaque métallique sur la tête des animaux pour l’imagerie biphotonique nécessite une procédure chirurgicale qui est associée à un risque de douleur et d’inconfort pendant quelques jours ainsi qu’un risque d’infection. Cette chirurgie implique une anesthésie générale qui entrainera un risque d’hypothermie, de sécheresse oculaire et de dépression cardiorespiratoire. De plus, après l’implantation de la plaque métallique, l’animal devra vivre dans la cage avec cette plaque métallique sur la tête, ce qui peut provoquer une gêne due à l’encombrement et limiter son comportement habituel, il existe également un risque rare de perte de l’implant. Afin d’imager l’animal sous un éclairage à deux photons, les animaux seront éveillés mais leur tête sera immobilisée, ce qui limitera les mouvements de la tête et génèrera un stress pour les animaux.

À la fin des procédures, une partie des animaux sera euthanasiée afin de réaliser des analyses post-mortem et les autres seront proposés en dons à d’autres équipes ou euthanasiés car ils ne pourront pas être réutilisés en raison de leur modification génétique spécifique.

Les propriétés de base des microcircuits de cellules du cerveau chez la souris sont similaires à celles des autres mammifères, y compris l’homme, ce qui rend les résultats obtenus avec un tel modèle éventuellement transposables à la médecine humaine. Actuellement, seuls les modèles murins nous permettent de visualiser les types de cellules spécifiques que nous étudions. Les souris peuvent être génétiquement modifiées révélant ainsi la fonction de gènes spécifiques. Le développement du cerveau chez la souris est très bien caractérisé, ce qui facilite les études anatomiques et fonctionnelles. Dans ce projet, nous prévoyons d’étudier les mécanismes cellulaires aux stades précoces et tardifs du développement. C’est pourquoi nous prévoyons d’utiliser des animaux dès leur naissance et jusqu’à plusieurs mois.