Notre stratégie scientifique est de rassembler des groupes partageant un objectif commun, avec des approches expérimentales complémentaires, afin de décrire et de manipuler la structure et la fonction des synapses et des circuits neuronaux. Cette synergie est importante, tout comme le caractère multidisciplinaire de nos approches, afin d’intégrer plusieurs niveaux d’analyse du fonctionnement du cerveau.
L’électrophysiologie cellulaire est notre colonne vertébrale. Toutefois, l’Inmed a deux axes de recherche additionnels. Nos biologistes moléculaires et généticiens (équipes Cardoso, Muscatelli, Szepetowski) d’une part, et nos experts en analyse comportementale et en exploration in vivo de la dynamique neuronale (Cossart, Crépel, Epsztein, Khazipov, Manzoni, Robbe,) d’autre part, couvrent tout le spectre de la description du cerveau – des molécules au comportement.
Sur le plan conceptuel, nous capitalisons une base de données considérable décrivant les séquences de maturation du développement à différentes échelles : des synapses aux circuits (cortex et ganglions de la base) et au comportement (exploration motrice, sociale, émotionnelle, spatiale). Nous bénéficions également d’une expérience appliquée de nos résultats de recherche fondamentale, par le dépôt de brevets et des partenariats industriels.
Sur le plan expérimental, notre analyse structurelle et fonctionnelle des microcircuits est complétée par une source d’informations multidimensionnelles, fournies par l’analyse comportementale. La mise en œuvre d’un microscope à feuille de lumière et de procédures de clarification du cerveau entier permet de cartographier des circuits spécifiques à longue portée (circuits pionniers GABA et glutamatergiques, circuits ocytocinergiques et dopaminergiques, etc.) dans le cerveau intact à différents stades de développement, et dans divers modèles animaux de maladie (Cossart, Muscatelli).
Nos équipes mettent en œuvre des approches électrophysiologiques (Cossart, Epsztein, Khazipov, Robbe) et d’imagerie in vivo (Cardoso, Cossart, Khazipov, Manzoni, Muscatelli) pour cartographier la dynamique jusqu’à des milliers de neurones génétiquement marqués chez les animaux en comportement, avec une résolution temporelle et spatiale sans précédent. L’un des défis futurs, dans le domaine des neurosciences, est d’extraire les informations de ces ensembles de données multiparamétriques de grande échelle, afin de déduire des mécanismes et de générer des modèles et donc des prédictions.
L’Inmed est présent dans le dialogue interdisciplinaire qui s’emploie à réduire la distance entre les échelles spatiales et temporelles d’analyse. La collaboration des neuroscientifiques et des physiciens théoriciens s’applique plus particulièrement à résoudre deux grandes questions :
1) Comment les facteurs génétiques (KCNQ2, Grin2A, TSC1, Magel 2, Necdin, reeler, FragileX, FLNA, NR2F1, C60RF70, etc.) et environnementaux (infections virales, nutrition, obésité, interactions sociales, césariennes, etc.) affectent-ils le développement séquentiel des synapses et des réseaux depuis les stades embryonnaires jusqu’à l’adolescence ?
2) Quelle est l’organisation fonctionnelle et structurelle des circuits soutenant la perception, l’action, la mémoire et les interactions sociales ? Comment sont-ils câblés pendant le développement et re-câblés pendant l’apprentissage ou la pathologie ? L’Inmed veut comprendre ce que « font » les neurones et les circuits spécifiques plutôt que ce qu’ils « peuvent faire ».
Chaque équipe de l’Inmed a ses objectifs scientifiques et ses spécificités. Toutefois, ces deux questions sont souvent entrelacées dans le cadre de projets inter-équipes.