APPROCHES DU CERVEAU MULTIÉCHELLES VISUEL :    DES ÉCHOS SYNAPTIQUES À LA PERCEPTION DES FORMES ET DU MOUVEMENT ( Série: COLLOQUE JACQUES MORGENSTERN )

Le domaine de calcul neuromorphique est passé de l'idée que l'inspiration pour de futures architectures de calcul peut être obtenue à partir d'une meilleure compréhension du traitement de l' information dans les réseaux de neurones biologiques . Codage de l'information dans notre cerveau est à la fois numérique , en termes de calendrier de pointe de sortie , et analogique , produit par les plus lents , les changements infraliminaires de tension de la membrane résultant d'un barrage continuel d'entrées synaptiques . Ces petites et en constante évolution des fluctuations de tension dans le potentiel de membrane neuronale du seul neurone , contrôler son excitabilité et la fiabilité de dopage . L'analyse de l'ingénierie inverse de ces échos synaptiques permet de récupérer la connectivité efficace fonctionnelle du réseau contextuel dans lequel chaque cellule est intégré .


Je vais examiner les travaux de mon laboratoire (UNIC -CNRS ) sur les caractéristiques spatio-temporelles du traitement réalisé par le système visuel précoce. Enregistrements multi-échelles dans le cortex visuel des mammifères de la dynamique en cours et évoqués ont été comparées en utilisant intracellulaire électrophysiologique (cellule unique ) et plusieurs électrodes d'enregistrement ( montage) techniques . En faisant varier et de contrôler les statistiques visuels simulés par une exploration oculo-motrice virtuelle de notre environnement visuel , nous avons pu montrer que la précision de temps du code , la fiabilité de la dynamique évoqués du réseau cortical visuel et l'organisation fonctionnelle du cortex visuel réceptifs champs s'adapter à toutes les statistiques des signaux sensoriels . Nos observations sont mieux expliquées par un principe de représentation homéostatique , où la complexité des statistiques d'entrée et de V1 champs récepteurs covarient inversement . Le recrutement généralisé par le stimulus des interactions centre-périphérie et non-linéarités locales ont tendance à réduire le bruit dans la dynamique contextuelle infraliminaires du neurone cortical unique par un effet de shunt de division . Interactions de plein champ dynamiques sont présentés pour régulariser l'organisation fonctionnelle exprimée V1 champs récepteurs , ce qui les rend plus linéaire et " simple " comme .

Une seconde illustration de la puissance prédictive des études multi-échelles de traitement visuel a été obtenu en comparant intracellulaire et l'imagerie du réseau ( tension de colorant sensible ) tout en explorant la périphérie "silencieux" de neurones corticaux visuels . Utilisant le bruit de mouvement apparent à la vitesse des saccades , nous avons déduit des échos synaptiques ( enregistrées intracellulaire ) l'existence de propagation à longue distance de l'activité évoquée visuellement par latérale (et éventuellement feedback) la connectivité à l'extérieur du champ récepteur classique . Imagerie VSD a été utilisé pour visualiser , au niveau mésoscopique , les modèles de propagation voyageant à la vitesse déduite de nos enregistrements microscopiques . Nos résultats démontrent la propagation au niveau de la carte d'ondes dépolarisants intracorticales V1 , la diffusion d'une forme élémentaire de «croyance» collective à d'autres parties du réseau . Les caractéristiques fonctionnelles de ces ondes lentes soutiennent l'hypothèse d'un champ de perception association dynamique , facilitant modulation synaptique dans l'espace et le temps pendant l'exploration oculo-motrice . Ils peuvent servir de substrat pour mettre en œuvre les principes de la Gestalt psychologiques du destin commun et colinéarité axiale .

Nous concluons de cette étude que le système visuel précoce est loin d'être compris , et que la dynamique fonctionnelle des réseaux corticaux visuels montrent un niveau beaucoup plus élevé de complexité que prévu initialement . Comparaison entre les différents niveaux d'intégration non seulement montre comment limitée est notre compréhension de l'émergence de longs cartes sélectifs dans les aires visuelles primaires , mais révèle les processus de immergence inattendus à travers laquelle l'ordre collective réglemente propriétés plus microscopiques dans un mode de haut en bas .

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RENCONTRE AUTOUR DU CERVEAU : DE LA MOLÉCULE AU COMPORTEMENT

UNE CONFERENCE de Jean-Antoine GIRAULT, Directeur de recherche, Directeur de l’Institut du Fer-à-Moulin.
De la molécule au comportement, du comportement à la molécule… le cerveau n’a pas fini de révéler ses mystères ! 
Jean-Antoine Girault dirige l’Institut du Fer-à-Moulin, dédié à l’étude du développement et de la plasticité du système nerveux. Son but : associer diverses approches – biochimique, fonctionnelle, comportementale – pour mieux comprendre les mécanismes en oeuvre dans la transmission des messages entre les neurones.
Son équipe « neurotransmission et signalisation » cible ses recherches autour du striatum, une région du cerveau impliquée dans le contrôle des mouvements, la motivation, les habitudes et la mémoire procédurale. 
Divers neurotransmetteurs régulent l’activité de cette structure : parmi eux, la dopamine intéresse tout particulièrement Jean-Antoine Girault, car elle joue un rôle majeur dans les comportements d’apprentissage, de récompense, voire d’addiction… jusqu’à produire certaines modifications prolongées de l’expression des gènes !

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Paris, 27 septembre 2013

Comment la cellule répare les dégâts dans son matériel génétique
Constamment menacée par des stress et des dommages, la cellule est capable de réagir pour prévenir les risques de se transformer en cellule tumorale. Geneviève Almouzni1 et son équipe s'intéressent aux mécanismes cellulaires mis en jeu pour répondre aux agents endommageant et ainsi préserver les capacités fonctionnelles du génome. Et dans cette mission, HIRA joue un rôle tout à fait unique. Ces travaux sont publiés en ligne dans Cell, le 26 septembre 2013.

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Paris, 10 octobre 2013

Deux formes différentes de Parkinson caractérisées
Pourquoi la maladie de Parkinson se manifeste-t-elle par des symptômes aussi différents d'un patient à l'autre ? Un consortium de chercheurs, menés par une équipe du Laboratoire CNRS d'enzymologie et biochimie structurales1 tient une piste solide. La maladie de Parkinson est causée par une protéine nommée alpha-synucléine dont les agrégats formés à l'intérieur des neurones finissent par tuer les neurones. Les chercheurs sont parvenus à caractériser et produire deux types d'agrégats d'alpha-synucléine différents entre eux. Mieux, ils ont montré que l'une de ces deux formes est beaucoup plus toxique et a une plus grande capacité à envahir les neurones. Cette découverte rend compte, à l'échelle moléculaire, de l'existence de profils d'accumulation d'alpha-synucléine différents d'un patient à l'autre. Publiés le 10 octobre dans Nature Communications, ces résultats sont une avancée notable dans la compréhension de la maladie de Parkinson. Ils permettent d'envisager de développer des thérapies adaptées pour chaque forme de cette maladie.
La maladie de Parkinson est la seconde maladie neurodégénérative la plus fréquente, après Alzheimer. Elle touche en France environ 150 000 personnes. Selon les patients, elle se manifeste par des tremblements incontrôlables (chez 60% des patients), ou  par des symptômes plus diffus, comme la dépression, des troubles du comportement et différentes perturbations motrices. Ces différences dans les symptômes permettaient déjà de parler de plusieurs maladies de Parkinson.

Cette maladie, pour laquelle il n'existe pas de traitement curatif à ce jour, est causée par l'agrégation sous forme de dépôts fibrillaires d'une protéine naturellement abondante à la jonction des neurones, l'alpha-synucléine. Ces agrégats d'alpha-synucléine mal repliée se propagent d'un neurone à l'autre. Lorsqu'ils envahissent un nouveau neurone, ils sont capables de recruter l'alpha-synucléine normale pour l'ajouter au dépôt. C'est pourquoi, pour beaucoup de chercheurs, l'alpha-synucléine des agrégats doit être considérée comme une protéine infectieuse c'est-à-dire un prion. Très toxiques, les dépôts d'alpha-synucléine finissent par déclencher un processus d'apoptose, le suicide cellulaire.

Les chercheurs viennent de montrer qu'il n'existe pas qu'un seul type d'agrégat. Ils sont parvenus à produire deux types d'agrégats qui ne différent que par la façon dont s'empile la protéine. La première forme d'agrégat ressemble, à l'échelle du millionième du millimètre, à un spaghetti tandis que la deuxième est longue et aplatie, rappelant la forme d'une pâte plus large comme la linguine. Les scientifiques se sont ensuite demandé si ces différences de structure se traduisaient par des différences fonctionnelles. Pour cela, ils ont mis en contact ces deux types d'agrégat avec des cellules neuronales en culture. Résultat : la capacité de la forme « spaghetti » à se lier aux cellules et à les pénétrer était notablement supérieure à celle de la forme « linguine ». La forme « spaghetti » est aussi nettement plus toxique et tue rapidement les cellules infectées. Cette forme s'est révélée capable de résister aux mécanismes de la cellule chargés de l'éliminer, tandis que la forme « linguine » est, jusqu'à un certain degré, maîtrisée par la cellule.

Les chercheurs sont convaincus que l'existence d'au moins deux formes d'agrégats d'alpha-synucléine explique pourquoi les médecins sont confrontés à des maladies de Parkinson distinctes d'un patient à l'autre. Des travaux sur des souris sont en cours pour vérifier cette hypothèse. Par ailleurs, les scientifiques estiment que l'analyse du type d'agrégat pourrait devenir une méthode efficace de diagnostic, permettant notamment d'évaluer la virulence de la maladie pour chaque patient. Enfin, ils espèrent qu'en affinant la caractérisation de la structure des agrégats, on pourra mettre au point des stratégies thérapeutiques ciblées pour chaque variant afin de ralentir la propagation de l'alpha-synucléine anormale dans le cerveau.

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