Raouf Issa - Maintenance du système nerveux et comportement

Nous nous intéressons à la façon dont les neurones, après leur formation, maintiennent la spécialisation de leurs circuits à travers les processus d’adaptations, et comment les mécanismes sous-jacents à ces adaptations déterminent les états comportementaux tout au long de la vie.
Le système nerveux est composé de plusieurs types de neurones, dont les circuits sont structurellement et fonctionnellement régulés par le génome pour produire des comportements, notamment moteurs. Cette régulation est essentielle pour maintenir les spécialisations des circuits neuronaux au cours de la vie de l’animal. Cependant, la façon dont un tel maintien est réalisé à travers les adaptations développementales (ex. la puberté), pathologiques (ex. les troubles neurodégénératifs) ou environnementales (ex. le climat) reste une question ouverte et fondamentale en neurosciences.

Nous utilisons la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster et son système moteur comme modèle expérimental pour répondre à cette question. Le système moteur de D. melanogaster est moins complexe que celui de l’homme et présente des caractéristiques biologiques et physiologiques hautement conservées, y compris génétiques (ex. les gènes homéotiques ou d’autophagie), cellulaires (ex. les neurones dopaminergiques ou glutamatergiques) et comportementaux (ex. la locomotion ou la posture). De plus, l’impressionnante boîte à outils disponible dans le système moteur de la D. melanogaster, du transcriptome au connectome en passant par la capacité d’explorer et de manipuler des populations neuronales individuelles, offre une opportunité extraordinaire d’étudier les mécanismes de maintenance des circuits moteurs au cours des processus d’adaptations.
Ainsi, nous employons une approche transdisciplinaire chez la drosophile, combinant une variété de méthodologies, y compris des manipulations génétiques, de techniques modernes de biologie moléculaire, d’imagerie avancée de visualisation de biomarqueurs génétiquement codés et d’analyses comportementales pour étudier quatre aspects particulièrement pertinents dans le contexte du maintien du système nerveux et de la mission de recherche du Laboratoire Plasticité du Cerveau dans son ensemble : (a) comment les spécialisations des circuits neuronaux qui déterminent les comportements moteurs adultes émergent au cours du développement précoce ; et (b) comment ces spécialisations se maintiennent dans les étapes ultérieures, malgré le processus de transformation du système nerveux lors de la métamorphose. Avec ces investigations, nous allons alors définir les programmes génétiques temporels qui assurent les adaptations structurelles et fonctionnelles des circuits neuronaux à travers les transitions développementales de l’organisme. Pour fournir une compréhension de plus en plus généralisée des mécanismes de maintenance des circuits. (c) Nous étudions également la maintenance des circuits moteurs dans les modèles D. melanogaster des maladies neurodégénératives telles que l’ataxie, le BPAN- ß-propeller protein associated neurodegeneration et la maladie de Parkinson. Cela nous permettra de définir des principes généraux sur les stratégies adaptatives du système nerveux pour retarder l’apparition de ces phénotypes pathologiques. De plus, pour fournir une compréhension généralisée des mécanismes de maintenance des circuits dans différents contextes, (d) nous incluons dans nos investigations des sous-populations de D. melanogaster vivant dans différents environnements à travers le monde.

En somme, nos travaux apporteront des informations importantes sur les mécanismes moléculaires et cellulaires qui permettent au cerveau d’adapter ses circuits pour produire un comportement approprié en réponse aux exigences du développement, de la maladie ou de l’environnement.