Equipe "Inserm Avenir"
Développement des circuits neuronaux
Contact
- Directeur d’équipe : Jean Livet (CR1, Inserm)
- E-mail : jean.livet@inserm.fr
- Téléphone : 01 53 46 25 18
Présentation
Le but de notre recherche est de comprendre comment les circuits neuronaux du cerveau sont organisés, se développent et peuvent être affectés par des maladies. Nous utilisons pour cela une approche combinant ingénierie génétique et imagerie pour observer in situ les neurones de la souris et leurs prolongements (axones, dendrites) et cartographier les réseaux neuronaux.
En particulier, nous avons développé une nouvelle méthode appelée « Brainbow » pour visualiser les circuits neuronaux en créant un marquage multicolore du cerveau. La stratégie Brainbow dirige l’expression de combinaisons aléatoires de protéines fluorescentes de différentes couleurs (cyan, jaune, rouge…) dans les neurones (fig. 1).
Figure 1 : Dans le cerveau des souris Brainbow, les neurones expriment de manière aléatoire des protéines fluorescentes de différentes couleurs. Des combinaisons de ces protéines produisent une multitude de teintes différentes, comme ici dans l’hippocampe (gyrus denté, microscopie confocale).
Chaque neurone « choisit » ainsi au hasard une teinte particulière permettant de l’identifier, de manière analogue aux gaines colorées utilisées dans les câblages électriques (fig. 2).
Figure 2 : Image prise à partir d’une souris Brainbow, exprimant des combinaisons de protéines fluorescentes cyan, jaune et rouge dans le système nerveux. En conséquence, les neurones et leurs prolongements sont marqués avec un grand nombre de couleurs. Sur cette image obtenue par microscopie confocale, on observe des axones (perpendiculaires à l’image) dans le tronc cérébral. Cette image a obtenu le prix Bioscape 2008.
En nous basant sur ces couleurs pour visualiser les neurones et les distinguer de leurs voisins, nous développons une approche « connectomique » consistant à tracer un grand nombre, voire tous les neurones d’un circuit donné.
Nous allons utiliser cette approche pour étudier l’architecture de circuits neuronaux des systèmes visuel et auditif chez l’adulte, et la mise en place de cette architecture pendant le développement.
En parallèle, nous cherchons à perfectionner l’approche Brainbow et à développer de nouvelles techniques de marquage des circuits neuronaux. En collaboration avec d’autres équipes, nous transposons aussi la technique Brainbow à d’autres types cellulaires, notamment les oligodendrocytes responsables de la myélinisation des axones. Les outils et approches que nous développons pour l’analyse des circuits neuronaux sont en effet très largement applicables pour étudier les interactions cellulaires dans de nombreux systèmes.
Axes de recherche
- Reconstruction et étude de l’architecture des circuits neuronaux par l’approche Brainbow ; caractérisation des interactions cellulaires et des molécules impliquées dans le développement de circuits neuronaux.
- Développement par ingénierie génétique de nouveaux outils pour la visualisation et l’étude des circuits neuronaux.
- En collaboration avec d’autres équipes, étude par l’approche Brainbow des interactions cellulaires dans des modèles non-neuronaux.
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Dernières publications
Lichtman JW, Livet J, Sanes JR. A technicolour approach to the connectome. Nat Rev Neurosci (2008) 9:417-22.
Livet J. Brainbow ou le cerveau en couleurs. Med Sci. 2007 23 : 1173-6.
Livet J, Weissman TA, Kang H, Draft RW, Lu J, Bennis, RA, Sanes JR, Lichtman, JW. Transgenic strategies for combinatorial expression of fluorescent proteins in the nervous system. Nature, (2007) 450:56-62.
Chauvet S, Cohen S, Yoshida Y, Fekrane L, Livet J, Gayet O, Segu L, Buhot M-C, Jessell TM, Henderson CE, Mann F. Gating of Sema3E/PlexinD1 signaling by Neuropilin-1 switches axonal repulsion to attraction during brain development. Neuron, (2007) 56:807-22.
Gu C, Yoshida Y, Livet J, Reimert DV, Mann F, Merte J, Henderson CE, Jessell TM, Kolodkin AL, Ginty DD. Semaphorin 3E and plexin-D1 control vascular pattern independently of neuropilins. Science (2005) 307:265-8.
Livet J, Sigrist M, Stroebel S, da Paolo V, Price S, Henderson CE, Jessell TM, Arber S. ETS gene Pea3 controls the central position and terminal arborization of specific motor neuron pools. Neuron (2002) 35:877-92.
