Introduction
Le phénomène de neurogenèse chez l’adulte a un potentiel thérapeutique pour de nombreuses maladies neuro-dégénératives. Il reste cependant trop mal connu et plusieurs questions restent à élucider : comment le patron de connections formé par les nouvelles cellules est-il contrôlé ? Comment la stabilité de la mémoire et du traitement de l’information est-elle maintenue quand les cellules et les synapses sont constamment perdues et remplacées par de nouvelles ?
Le but de Pierre-Marie Lledo est de déterminer comment l’acquisition et la rétention de l’information olfactive peut être accomplie dans le cerveau adulte au sein d’un réseau neuronal caractérisé par un niveau de remplacement élevé. Il vise avec son laboratoire à comprendre les bases neurales et cellulaires de la perception sensorielle, de l’apprentissage et de la mémoire.
Pierre-Marie Lledo et son équipe s’intéressent également à la fonction et à la régulation des cellules souches neurales dans le cerveau. Les questions qu’ils abordent sont multiples : quels sont les mécanismes de la naissance, de la migration et de la différentiation neuronales ? Comment les nouvelles cellules souches sont-elles intégrées et contribuent-elles à la fonction des circuits impliqués dans l’olfaction après la naissance ?
Projets
Pierre-Marie Lledo a choisi la souris comme organisme modèle sur lequel travailler, car elle apprend vite et de manière efficace, dans des conditions spontanées et aussi sous la contrainte. De manière plus spécifique, le bulbe olfactif est une structure du cerveau qui est le premier relai central du système olfactif, où la transmission synaptique entre les dendrites représente l’outil principal d’interaction neuronale. A ce niveau, les transmissions synaptiques incluent aussi bien des signaux inhibiteurs et excitateurs, dont l’équilibre est précisément régulé. Cette structure est non seulement impliquée dans la transmission d’informations olfactive, mais également dans le traitement des odeurs et de la mémoire. Au cours de l’apprentissage, le bulbe olfactif est soumis aux changements dus, d’une part à la plasticité synaptique et de l’autre à la neurogenèse en lien avec le stockage mnésique.
Pour toutes ces raisons et en du fait de son organisation anatomique relativement simple et de sa grande accessibilité, le bulbe olfactif est un système modèle puissant pour étudier le codage de l’information olfactive et élucider les bases cellulaires de la mémoire olfactive.
Pierre-Marie Lledo et son équipe utilisent donc le bulbe olfactif de la souris pour répondre à une série de questions fondamentales sur le rôle de la neurogenèse dans le fonctionnement des circuits neuronaux :
1/ Pourquoi la neurogenèse persiste-t-elle dans certaines zones d’une cerveau mais pas d’autres ?
2/ Cette neurogenèse est-elle une récapitulation de celle qui se déroule durant l’embryogenèse ou s’agit-il d’un processus unique au cerveau antérieur adulte ?
3/ Pourquoi est-elle restreinte uniquement à deux régions spécifiques en conditions normales ?
4/ Comment ces zones équilibrent-elles le besoin de plasticité avec celui de maintenir des réseaux de traitement de l’information déjà existants ?
5/ la neurogenèse dans le cerveau adulte est-elle un processus constant, restaurateur ou s’agit-il d’un mécanisme flexible, produisant des quantités de neurones différentes selon la région ou les conditions environnementales ?
6/ les nouveaux neurones du cerveau adulte naissent-ils pour produire une tâche spécifique qui ne peut être effectuée par les neurones matures ou sont-ils générés tels des unités pluripotentes qui vont prendre un rôle variable en réponse à un besoin donné de la structure dans laquelle ils sont produits ?
Pierre-Marie Lledo et les membres de son équipe tentent de répondre à ces questions aux niveaux comportemental, neural, cellulaire et moléculaire.
Par ailleurs, ils ambitionnent également d’étudier la neurogenèse dans le bulbe olfactif des mammifères en utilisant une combinaison de techniques de modélisation informatique et d’électrophysiologie. Ils proposent de développer un modèle computationnel, réaliste biologiquement et détaillé du réseaux neuronal du bulbe olfactif incluant des découvertes récentes sur la membrane neuronale et les propriétés synaptiques. Ils visent également à obtenir de nouvelles données expérimentales pour contraindre et donc renforcer la pertinence du modèle.
L’utilisation de ce modèle permettra d’étudier le traitement de l’information olfactive, l’apprentissage et la mémoire dans le bulbe olfactif, et comment ils sont affectés par la neurogenèse. Ce modèle devrait en effet leur permettre de pratiquer rapidement des simulations pour étudier différentes hypothèses. Les simulations les plus prometteuses seront alors testées au niveau expérimental par des manipulations de patch-clamp et d’électrophysiologie dans des tranches de bulbes olfactif, et potentiellement des méthodes comportementales.
Prises dans leur ensemble, leurs descriptions récentes des propriétés des réseaux neuronaux bulbaires et des principes émergents concernant la fonction des inter-neurones locaux indiquent que les neurones nouvellement formés jouent un rôle beaucoup plus complexe que celui d’inhibiteur du réseau du bulbe olfactif qui avait été précédemment imaginé.
