Rôle des interneurones corticaux de la couche 1 chez la souris (Mus musculus)

Les déficits cellulaires, les connexions et les circuits du cerveau sont responsables de nombreuses maladies graves telles que l’épilepsie, la schizophrénie, l’autisme et la dépression. Le cortex cérébral, qui est la partie du cerveau responsable des fonctions cognitives complexes, intègre les informations sensorielles. Cela se fait grâce à des interactions précises entre différents types de cellules du cerveau. Notre projet de recherche vise à comprendre comment ces cellules du cortex cérébral se connectent les unes aux autres et comment ces connexions contribuent aux changements dans le fonctionnement du cerveau, qui sont perturbés dans les maladies cérébrales. Nous nous concentrons en particulier sur une couche spécifique du cortex appelée couche superficielle 1 (L1), qui joue un rôle clé dans l’intégration des informations sensorielles et contextuelles. Les cellules spécifiques de cette couche, appelées interneurones L1, ont différentes caractéristiques structurelles et fonctionnelles. Cependant, nous ne savons pas encore comment ces différentes populations de cellules interneuronales contribuent à l’intégration des informations contextuelles avec les stimuli sensoriels. Nous avons découvert que de nombreux neurones de la couche L1 expriment un récepteur appelé récepteur cannabinoïde de type 1 (CB1), qui joue un rôle important dans les changements des connexions inhibitrices entre les cellules du cerveau. Ces changements pourraient avoir un rôle clé dans la transmission des informations contextuelles vers la couche L1 lors du traitement sensoriel. Nous supposons que les sous-groupes de neurones CB1-positifs et CB1-négatifs dans la couche L1 sont activés de manière différente par des informations contextuelles provenant de différentes voies du cerveau, ce qui influence la flexibilité du traitement sensoriel. Notre projet se concentre sur le cortex visuel des souris. Nous espérons que cette recherche nous aidera à mieux comprendre les mécanismes spécifiques des circuits neuronaux impliqués dans la perception sensorielle, ce qui pourrait conduire au développement de nouvelles thérapies pour le traitement des maladies cérébrales.

Les maladies du cerveau ont un impact important sur la santé, l’autonomie, l’éducation, l’emploi, la mobilité et les relations personnelles des individus, ce qui représente un fardeau considérable sur le plan social et économique. Il est crucial de comprendre les caractéristiques de base qui régissent les connexions entre les différents types de neurones dans le cerveau, tant dans des états normaux que pathologiques. En particulier, les problèmes liés au développement des circuits inhibiteurs du cortex cérébral sont impliqués dans des troubles neurologiques tels que la schizophrénie, la dépression et l’autisme. Cependant, nous avons encore beaucoup à apprendre sur l’organisation des microcircuits inhibiteurs, notamment dans la couche L1, aussi bien dans des conditions normales que dans des troubles. Nous espérons que ces études nous aideront à découvrir de nouvelles approches thérapeutiques pour ces maladies. En utilisant des souris génétiquement modifiées, nous pourrons cibler des types spécifiques de cellules et de réseaux, ce qui nous permettra de mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques des maladies du cerveau.

Toutes les souris seront injectées avec du tamofixen par voie intrapéritonéale (IP) au stade adulte (3 min/animal) pendant 5 jours. Une partie des souris transgéniques recevra une insertion de gènes au stade adulte en utilisant des vecteurs viraux. Toutes les souris seront recevront un traitement anti-douleur (3 min/animal). Les souris sont anesthésiées pour les chirurgies (30-40 min/animal). Une autre partie des souris recevra une insertion de gènes en utilisant des vecteurs viraux couplé à un système qui permettra soit l’imagerie soit les enregistrement électrophysiologiques (40 à 60 min /animal). Pour les enregistrements en électrophysiologie, les souris seront préparées sous anesthésie (pendant 15 min) puis réveillées pour être vigiles au moment des stimulations qui engendrent des activités neuronales, sujets de nos études. Les enregistrements nécessitent la fixation de l’animal pendant environ 1h, des séances d’habituation sont prévues pour préparer l’animal (1h). Toutes les souris seront injectées avec une injection d’un anti-inflammatoire par voie sous-cutanée (3 min/animal) et anti-douleur (3 min/animal), 30 min après seront anesthésiées pendant toute la durée de la chirurgie (30-40 min/animal). Une autre partie de souris transgéniques adultes subiront insertion de gènes par vecteurs viraux, et couplé à un système qui permettra soit l’imagerie soit les enregistrement électrophysiologiques. Toutes les souris seront injectées avec une injection d’un anti-inflammatoire par voie sous-cutanée (3 min/animal) et anti-douleur (3 min/animal), 30 min après seront anesthésiées pendant toute la durée de la chirurgie (30-40 min/animal). Pour les enregistrements électrophysiologiques, le jour de l’expérience, les souris seront brièvement anesthésiées (15 min/animal) et une électrode à haute densité sera descendu pour permettre l’enregistrement électrophysiologique. Le jour de l’euthanasie tous les souris seront injectées avec l’analgésique (3 min/animal) 10 min avant l’euthanasie (3 min/animal).

Le génotype des souris que nous utilisons n’a pas été associé à des effets indésirables connus sur les animaux. En général, nos interventions sont bien tolérées par les souris et n’affectent pas leur apparence ou leur comportement général. Cependant, il peut arriver très rarement que certaines complications se produisent, telles que des infections, des douleurs chroniques (visibles par une prostration, un mauvais ou un manque de toilette, une posture voutée), des saignements pendant les chirurgies ou une baisse de température pendant la procédure. Bien que beaucoup plus rares, il est également possible que les fils utilisés lors des chirurgies se détachent. L’injection intrapéritonéale de tamoxifène doit être réalisée sur une période de 5 jours. Ces injections sur 5 jours peuvent provoquer un certain stress lié à la manipulation de l’animal et des réactions locales possibles. Il est possible que l’administration d’injections pendant 5 jours consécutifs entraîne une légère perte de poids chez l’animal. Cependant, dans les heures qui suivent la chirurgie, il est possible que l’animal présente une réduction de l’activité spontanée. L’expérience de stimulation visuelle nécessite que l’animal soit éveillé et maintenu immobile, tandis que plusieurs essais de stimulations visuelles lui sont présentés. Cela nécessite une période d’adaptation à l’environnement d’enregistrement. Lors des deux premières séances, les animaux peuvent présenter des signes de stress tels que la présence de déjections sur le tapis roulant circulaire. Cependant, ces signes diminuent au fur et à mesure des séances à mesure que l’animal s’habitue à son environnement. Il est important de surveiller attentivement les souris tout au long de ces procédures et de signaler tout problème ou changement anormal à l’équipe de recherche.

Tous les animaux seront euthanasies en fin d’experience. Des prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem et cela implique l’euthanasie de l’ensemble des animaux.

Les propriétés de base des microcircuits neuronaux chez la souris sont similaires à celles d’autres mammifères. Actuellement seulement les modeles murins nous permettent de visualiser les types d’interneurones que nous voulons étudier. Les approches expérimentales multiples réalisées chez la souris permettent une analyse complète allant du comportement jusqu’à l’activité d’un seul neurone. Les souris peuvent être génétiquement modifiées révélant ainsi la fonction de gènes spécifiques. De plus, chez la souris, la période de gestation est courte et les portées sont importantes, permettant de produire suffisamment d’animaux pour plusieurs expériences à partir de peu de fondateurs. Le développement du cerveau est très bien caractérisé, ce qui facilite les études anatomiques et fonctionnelles. Nous maitrisons suffisamment les techniques proposées dans ce projet pour réduire le nombre d’animaux au strict nécessaire pour nos expériences. Les lignees que nous utiliserons ne présentent pas de phenotype dommageable. Des animaux adultes seront utilisés pour toutes les procédures (entre P35 et P150). Toutes les procédures nécessitent des interventions chirurgicales qui ne peuvent être pratiquées que sur des animaux adultes. Nos animaux sont identifiables par tatouage des phalanges et un petit prélèvement de l’extrémité de la queue est nécessaire à leur génotypage.