Thèmes de recherche

Où sommes-nous ? Où voulons-nous aller et comment y arriver ? Notre groupe de recherche s’intéresse à la navigation spatiale et à la mémoire spatiale. Nous utilisons les rongeurs comme modèle animal. Comme les humains, les rongeurs peuvent naviguer de façon fléxible dans leur environnement, en prenant des raccourcis ou en faisant des détours si nécessaire pour atteindre leur but. On pense que cette capacité repose sur une carte cognitive interne. L’activité des cellules principales dans la formation hippocampique est remarquablement modulée par la position et l’orientation des animaux dans leur environnement. Les cellules de lieu de l’hippocampe émettent des potentiels d’action lorsqu’un animal se trouve dans une position spécifique dans son environnement, les cellules de grille dans le cortex entorhinal déchargent lorsque les animaux sont aux croisements d’une grille hexagonale couvrant tout l’environnement, enfin, les cellules d’orientation de la tête déchargent lorsque la tête de l’animal pointe vers une direction spécifique. Ensemble, ces cellules pourraient fournir un substrat neuronal pour former la carte cognitive.

Malgré des décennies de recherche, on ne sait pas exactement quelles informations sensorielles sont importantes pour activer les cellules de lieu et si tous les lieux sont codés avec la même résolution spatiale. Pour répondre à cette question, nous avons récemment mis au point des enregistrements extracellulaires à l’aide de sondes en silicium multi-branches (64 sites d’enregistrement) chez des souris tête fixée qui naviguent dans des environnements en réalité virtuelle (Bourboulou, Marti et al., 2019). La réalité virtuelle permet un bon contrôle des repères sensoriels dont dispose l’animal pour s’orienter dans son environnement tandis que les sondes en silicium multi-branches nous permettent d’enregistrer des centaines de cellules simultanément. Enfin, au niveau cellulaire, nous utilisons des enregistrements patch-clamp en configuration cellule entière in vivo chez des animaux éveillés qui naviguent (Lee, Epsztein and Brecht 2009; Epsztein, Lee et al., 2010; Epsztein et al., 2011) afin de déterminer comment les propriétés cellulaires intrinsèques et synaptiques déterminent le codage de l’information spatiale. L’ensemble de ces travaux pourraient nous aider à mieux comprendre la formation de la mémoire en général et les déficits d’orientation spatiale observés dans de nombreuses pathologies telles que l’épilepsie du lobe temporal, les déficits attentionnels ou la maladie d’Alzheimer.

L'équipe Epsztein en 2016: (de g à d) Jérôme Epsztein, Peter Morgan, Romain Bourboulou, François-Xavier Michon, Julie Koenig, Caroline Filippi, David Micinski, Marion Le Mao. Absent: Geoffrey Marti

Enregistrements intracellulaires sur animal éveillé en comportement

A Vue du dessus du labyrinthe. La position de l’animal est repérée par des diodes. B. Trajectoire de l’animal dans l’environnement (ligne bleue) pendant la durée de l’enregistrement en intracellulaire d’une cellule pyramidale de la région CA1 de l’hippocampe. Les points rouges correspondent à la position de l’animal lors de la décharge d’un potentiel d’action par la cellule enregistrée. La plus grande partie des potentiels d’action sont émis lorsque l’animal se trouve dans l’angle inférieur droit du labyrinthe (zone grisée). C. Potentiel de membrane (trace noire en haut) et vitesse de l’animal (trace verte en bas) lorsque l’animal effectue trois tours dans le labyrinthe(trajet vert en B). A chaque fois que l’animal traverse la zone grisée (le champ spatial de cette cellule) ce neuron envoie des potentiels d’action à haute fréquence (barres verticales). Ce neurone est donc une cellule de lieu (codant pour le lieu indiqué en gris). D. Potentiel de membrane moyenné par tour de labyrinthe. On observe une dépolarisation franche au niveau du champ spatial mais pas ailleurs dans le labyrinthe. E. Fréquence de décharge de cette cellule moyennée par tour de labyrinthe. On observe une augmentation franche de la fréquence de décharge au niveau du champs spatial mais pas ailleurs dans le labyrinthe.

Collaborateurs

INMED:

Equipe Robbe
Equipe Cossart
Equipe Crépel

 

Externes:

Dr. D. Fricker, Cen­tre de Neu­ro­physique, Phys­i­olo­gie et Patholo­gie – CNRS UMR 8119, Paris
Pr. F. Bartolomei, Service de Neurophysiologie Clinique APHM, La Timone, Marseille
Dr. Bruno Poucet, Laboratoire de Neurosciences cognitives, Marseille

Financements

ERC starting grant FP7


Amidex "Rising star grant"


Les publications

Partager l'article