UNIS - INSERM U 1072

Unité de Neurobiologie des canaux Ioniques et de la Synapse

Directeur : Dominique DEBANNE

Faculté de Médecine Nord
51 Bd Pierre Dramard
13916 Marseille CEDEX 20
France

L’Unité de Neurobiologie des canaux Ioniques et de la Synapse (UNIS) est composée de trois équipes dont l’objectif principal est de comprendre les mécanismes moléculaires de la neurotransmission et le rôle des canaux ioniques dans la communication neuronale, la plasticité et les maladies du cerveau.

Notre démarche va de l’étude moléculaire des canaux ioniques et des protéines synaptiques (par des approches de biologie moléculaire ou de biochimie) à l’étude fonctionnelle (électrophysiologie, imagerie cellulaire), en passant par l’investigation des patrons d’expression des canaux et de leurs interactions avec les protéines cellulaires (cultures, immunohistochimie). Les modifications de fonction des canaux ioniques et protéines synaptiques impliquées dans la plasticité physiologique (Hebbienne ou homéostatique) ou pathologique (modèles d’épilepsie, privation sensorielle) sont également étudiées.

Notre laboratoire abrite également une plateforme technologique qui vise à développer et proposer des outils moléculaires pour le diagnostic et le pronostic de maladies neurologiques.

Nous utilisons une large gamme de techniques expérimentales : biochimie, biologie cellulaire et moléculaire, imagerie fonctionnelle du calcium, du sodium et du voltage et électrophysiologie.

Le laboratoire UNIS en images

Les équipes de recherche

Toutes les équipes d’UNIS sont rattachées au master de neurosciences. Elles peuvent donc toutes accueillir des étudiants stagiaires de ce master et leur proposer un sujet de thèse pour le concours de l’école doctorale.

Mécanismes moléculaires de la libération de neurotransmetteurs (Oussama El Far)

Nous nous intéressons principalement aux mécanismes moléculaires de la libération de neurotransmetteur et de sa sensibilité calcique.
Les vésicules synaptiques chargées en neurotransmetteurs s’approchent de la membrane plasmique et subissent une maturation qui les prépare à la fusion. Cette maturation concerne principalement l’assemblage des complexes protéiques à l’interface entre les compartiments destinés à fusionner, en particulier des protéines spécialisées dénommées SNARE (Soluble N-ethylmaleimide-sensitive-factor Attachment protein REceptor). Les mécanismes précis à la base de la fusion membranaire demeurent flous. Plusieurs partenaires moléculaires, dont la V-ATPase à proton vacuolaire interagissent avec les protéines SNARE et influencent la libération de neurotransmetteurs. Ainsi, par son interaction avec les protéines SNARE, la V-ATPase module la libération SNARE-dépendante. La V-ATPase est un nano-moteur géant multi-moléculaire présent dans toutes les cellules eucaryotes. Sa fonction primaire est le transport actif (ATP-dépendant) de protons. Elle acidifie les compartiments intracellulaires et joue un rôle important dans de nombreux processus physiologiques. Le couplage entre l’hydrolyse de l’ATP et le transport de protons par la V-ATPase joue un rôle crucial dans l’acidification des vésicules synaptiques et ainsi dans leur charge en neurotransmetteurs. Nous nous intéressons aussi à l’étude des récepteurs des neurotoxines botuliques ainsi qu’ à la mise en place de tests ultrasensibles pour la détection de leurs activités protéolytique sur les protéines SNARE.

Membres

EL FAR Oussama, BAUDOUX-SANGIARDI Marion, DESPLANTES Richard, FORMISANO-TREZINY Christine, GABERT Jean, IBORRA-BONNAURE Cécile, LEVEQUE Christian, MAULET Yves , MOUTOT Nicole , SEAGAR Michael, YOUSSOUF Fahamoe. Total : 5 HDR.

Axes de recherche

Nos projets se concentrent sur les aspects suivants :

  • L’implication fonctionnelle du couplage entre le secteur V0 de la V-ATPase et le complexe SNARE dans le contrôle de la libération de neurotransmetteurs.
  • L’activité des neurotoxines botuliques et leurs récepteurs.

Techniques

  • Biologie moléculaire
  • Biochimie
  • Culture cellulaire
  • Immunomarquages, histologie
  • Microscopie
  • Electrophysiologie (sur tranches ou cellules)
  • Bioinformatique

Mots-clés

Synapse, fusion membranaire, exocytose, vésicules synaptiques, libération de neurotransmetteurs, complexes protéiques, neurotoxines botuliques

Excitabilité, transmission synaptique, fonctions des réseaux

Plasticité de l’excitabilité neuronale et épilepsie (Dominique Debanne)

Nous avons établi que les règles de plasticité de la transmission synaptique sont également valides pour la plasticité de l’intégration synaptique dans les cellules pyramidales et les interneurones de l’hippocampe. Nous avons démontré que les interneurones sont aussi le siège de régulation de l’excitabilité impliquant les canaux Kv1. Nous explorons à l’heure actuelle les mécanismes de régulation homéostatique des canaux Kv1, la nature des changements intrinsèques associés à la dépression à long-terme de la transmission synaptique et le rôle de la plasticité intrinsèque dans l’amblyopie.

Par ailleurs, nous étudions les facteurs qui déterminent la synchronisation neuronale au niveau de deux sites stratégiques: la synapse et le segment initial de l’axone. Nous avons montré que le délai synaptique dépend de la probabilité de libération et de la forme du potentiel d’action présynaptique. Nous avons identifié l’importance du potentiel précédant le potentiel d’action dans la précision de la décharge neuronale. Nous explorons également le rôle de l’activité synaptique inhibitrice dans la précision de la décharge neuronale.

Enfin, nous étudions le rôle des canaux sodiques et potassiques de l’axone dans la transmission de l’information neuronale. Nos projets visent à comprendre les mécanismes de régulation analogue-digitale de la transmission synaptique.

Membres

DEBANNE Dominique, ANKRI Norbert, BOUMEDINE Norah, CAILLARD Olivier, FEKETE Aurélie, FRONZAROLI-MOLINIERES Laure, INGLEBERT Yanis, RAMA Sylvain, RUSSIER Michaël, ZANIN Emilie, ZBILI Mickaël. Total : 2 HDR.

Axes de recherche

  1. la plasticité de l’excitabilité neuronale
  2. les déterminants du temps neuronal
  3. la fonction axonale

Techniques

  • Immunomarquages, histologie ou cytométrie en flux
  • Microscopie
  • Imagerie calcique
  • Electrophysiologie (sur tranches ou cellules)
  • Pharmacologie
  • Bioinformatique

Mots-clés

Plasticité synaptique, segment initial, plasticité intrinsèque, temps, transmission synaptique, canaux ioniques, hippocampe, cortex, amblyopie

Excitabilité, transmission synaptique, fonctions des réseaux - Pathologies du système nerveux

Homéostasie de l’excitabilité et neuromodulation (Jean-Marc Goaillard)

Notre équipe s’intéresse aux mécanismes moléculaires et cellulaires responsables de la robustesse de l’activité neuronale. Les propriétés des synapses ou des canaux ioniques sont régulées de façon dynamique pour maintenir un niveau d’activité stable, en dépit de nombreuses perturbations externes ou internes. Cette stabilité dépend de la régulation dynamique des différents canaux ioniques responsables de l’activité neuronale. Nous pensons que des processus dynamiques régulent de façon coordonnée les propriétés des canaux ioniques. Nous tentons de mieux comprendre ces régulations au niveau des neurones dopaminergiques de la substance noire compacte de rongeur. Ces neurones sont capables de générer une activité régulière spontanée en l’absence de stimuli (par ex. synaptiques). Cette propriété « pacemaker » permet d’analyser avec précision les patrons d’activité de ces neurones dans des préparations in vitro et de déterminer les liens entre l’activité physiologique du neurone et les propriétés des courants sensibles au potentiel qu’il exprime. Ce travail exige de mesurer les propriétés ou les niveaux d’expression de plusieurs canaux ioniques dans les mêmes cellules afin de définir les co-variations éventuelles dans leurs propriétés.

Membres

GOAILLARD Jean-Marc, BAUDOT Pierre, HADDJERI-HOPKINS Alexis, LASSERRE Manon, MARQUÈZE-POUEY Béatrice, MOUBARAK Estelle, TAPIA-PACHECO Mónica. Total : 1 HDR.

Axes de recherche 

  1. Déterminer les régulations de conductances (au niveau expression et propriétés biophysiques) induites par perturbations internes (KO de canaux ioniques) ou externes (manipulations pharmacologiques) de l’activité des neurones dopaminergiques.
  2. Déterminer l’impact fonctionnel des co-régulations de conductances (long et court termes) sur l’activité du neurone, en utilisant des techniques computationnelles
  3. Déterminer le lien qui peut exister entre robustesse de l’activité et optimisation du codage.

Techniques 

  • Biologie moléculaire
  • Biochimie
  • Culture cellulaire
  • Immunomarquages, histologie ou cytométrie en flux
  • Microscopie
  • Electrophysiologie (sur tranches ou cellules)
  • Bioinformatique

Mots-clés

Robustesse, plasticité, électrophysiologie, canaux ioniques, substance noire compacte, dopamine

Excitabilité, transmission synaptique, fonctions des réseaux - Systèmes moteurs
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