Étude expérimentale et modélisation biophysique des différentes formes de la plasticité structurale des épines dendritiques dans le bulbe olfactif

1. Résumé du projet

Enregistrer des souvenirs et former des mémoires à long terme est une des fonctionnalités fondamentales du cerveau. La formation de la mémoire à long terme repose sur des modifications de l’efficacité synaptique qui dépendent de changements morphologiques des épines dendritiques des neurones, de la formation, la stabilisation et/ou l’élimination de nouvelles épines, et d’une rapide reconnexion d’épines matures avec des cellules cibles. Les mécanismes cellulaires et moléculaires des différentes formes de cette plasticité structurelle restent à déterminer. Le programme de recherche proposé vise à élucider le rôle fondamental de la morphogenèse des épines dendritiques dans la formation et l’entretien des souvenirs, ainsi que le rôle des voies biochimiques intracellulaires qui régulent ces changements structuraux au cours des apprentissages et du rappel des souvenirs.

Nous proposons de combiner les approches expérimentales reposant sur l’imagerie à deux photon in vivo avec les approches computationnelles de modélisation et simulation biophysique. Cette interaction nous permettra de mieux cerner les mécanismes cellulaires en action et de développer une compréhension approfondie tant des comportements synaptiques et neuronaux observés que des principes théoriques sous-jacents.

Le bulbe olfactif adulte est un système modèle particulièrement adapté pour étudier ces questions puisque : 1) c’est l’une des rares régions du cerveau adulte qui reçoit constamment de nouveaux neurones tout au long de l’âge adulte et qui a un niveau élevé de synaptogenèse ; 2) la rapide reconnexion d’épines matures existantes peut également se produire pour adapter le fonctionnement du réseau neuronal aux conditions environnementales changeantes ; 3) ces deux formes différentes de plasticité structurale peuvent être induites par la stimulation sensorielle ; et 4) que l’on peut observer par microscopie la plasticité structurale chez les souris éveillées lors du processus d’apprentissage et du rappel de mémoire en utilisant une tâche de discrimination olfactive de type « go/no-go ». Ces travaux révèleront les mécanismes moléculaires et cellulaires fondamentaux associés à la formation des souvenirs et à leur rappel. Notre programme de recherche repose sur plusieurs points forts, des expertises interdisciplinaires et des compétences parfaitement complémentaires.