Approches quantitatives analytiques des substrats neuronaux et de la matrice extracellulaire qui sous-tendent les maladies neurologiques et mentales

 

Antoine Godin

Université Laval

 

Domaine : neurosciences, santé mentale et toxicomanies

Programme Chercheurs-boursiers - Junior 1

Concours 2019-2020

Le cerveau est un réseau complexe hautement structuré et dynamique de cellules qui travaillent en coopération pour atteindre un but précis. La compréhension de tels processus fondamentaux et de la communication intercellulaire dans le cerveau doit faire face aux défis associés au décryptage des tissus vivants (diffusion/absorption de la lumière et mouvements). Pendant longtemps, la matrice extracellulaire a été considérée comme une structure de soutien exclusivement dédiée au maintien de l'architecture tissulaire neuronale. Pourtant, il est maintenant clair qu'elle régule également de nombreux processus cellulaires en partenariat avec plusieurs acteurs. Les cellules gliales, environ 50% du volume cérébral, jouent un rôle de maintien, modulent l'activité des neurones et participent aux modifications spatiales de l'espace entre les neurones.

L'activité des récepteurs et transporteurs membranaires (d'importants régulateurs des mouvements des ions et des molécules d'eau dans les neurones) va modifier les volumes des espaces cellulaires altérant ainsi l'espace extracellulaire. On sait que cet espace représente environ 20% du volume du cerveau et qu'il se réorganise pendant le sommeil, le développement et les maladies neurodégénératives. Néanmoins, on ne sait que peu de choses sur la fonction de ces réorganisations. Notre manque de connaissance est principalement dû à l'absence d'outils technologiques permettant l'étude précise des propriétés de l'espace extracellulaire dans des échantillons biologiques intacts.

Ce programme consiste à étudier, à l'aide du suivi de nano-sondes, de nouveaux rapporteurs ioniques et de microscopie à super-résolution, le rôle de l'espace et de la matrice extracellulaire sur l'homéostasie ionique, cet équilibre dynamique des paramètres physico-chimiques importants pour la viabilité des neurones. Révéler l'organisation de l'espace extracellulaire et la relier à la viscosité du cerveau fournira un nouveau cadre pour étudier le rôle de l'organisation de la matrice extracellulaire dans l'homéostasie cellulaire dans diverses conditions telles que l'épilepsie, la douleur chronique, et les maladies neurologiques.