Dissection optogénétique des circuits spinaux sous-tendant la locomotion

Leader

Research center

47 bld de l'Hôpital
75651 Paris
Alexis Brice

Institution

Inserm
CNRS
Université Pierre et Marie Curie
ED158
Université Pierre et Marie Curie

Laboratory

UMRS 1127 UMR 7225
IHU-A-ICM

Mots clefs

behavior
Optogenetics
Locomotion
Circuit-breaking
Spinal cord
 

publications

Warp E, Agarwal G, Wyart C, Friedmann D, Oldfield CS, Conner A, Del Bene F, Arrenberg AB, Baier H, Isacoff EY.Current Biology. 2012;22(2):93-102.

DelBene F, Wyart C, Robles E, Tran A, Looger L, Scott EK, Isacoff EY, Baier H. Science.2010;330(6004):669-73.

Janovjak H, Szobota S, Wyart C, Trauner D, Isacoff EY.Nat Neurosciences 2010;13(8):1027-32.

Wyart C, Del Bene F, Warp E, Scott EK, Trauner D, Baier H, Isacoff EY. Nature. 2009;461(7262):407-10.

Pautot S, Wyart C, Isacoff EY. Nat Methods. 2008 Aug;5(8):735-430

Fields of research

Computational neurosciences / neural theory

Research Theme

Les systèmes sensoriels transforment les fluctuations du monde physique en séquences de potentiels d'action qui sont intégrés pour contrôler les sorties motrices. La locomotion repose sur des circuits composés par des interneurones spinaux et capables de générer des oscillations. La physiologie moderne a permis d'établir la connectivité entre certaines cellules sensorielles et interneurones, mais la plupart des études se sont limitées à des préparations paralysées où les entrées locales ne peuvent être actives. Ainsi quelles sont les entrées sensorielles (mécaniques, thermiques et chimiques) qui peuvent être dynamiquement dans des animaux en mouvement ? Et comment sont-ils intégrés par des assemblées d'interneurones pendant la locomotion ? Pour résoudre ces questions, nous proposons d'étudier l'intégration sensorimotrice dynamique en tirant avantage d'un modèle génétique vertébré : le poisson zèbre. La transparence de la larve permet de mesurer et de manipuler les entrées sensorielles avec la lumière dans des animaux en mouvement. Nous avons développé des approches optogénétiques in vivo pour sonder les circuits spinaux. Nous avons identifié une nouvelle voie proprioceptive qui interface les circuits spinaux avec le liquide céphalorachidien (LCR).

Nous avons démontré que l'activation à distance de cette voie déclenchait la nage lente. Nous allons désormais combiner optogénétique, électrophysiologie, imagerie de population neuronale et analyse quantitative du comportement pour élucider cette nouvelle voie sensorielle au niveau moléculaire (Objectif 1). Nous étendrons notre approche à d'autres voies sensorielles pour comprendre comment les entrées sensorielles sont recrutées pendant la locomotion, et évaluer leur contribution pour sculpter le mouvement (Objectif 2). Dans notre 3eme objectif, nous établirons comment les entrées sensorielles projettent et sélectionne les séquences motrices au niveau du circuit. Nos études permettront de résoudre une question fondamentale des neurosciences : comment les circuits spinaux intègrent les informations chimiques, mécaniques et thermiques pour produire des mouvements complexes adaptés.