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 ou UNIS (INSERM – Aix-Marseille Université UMR 1072) étudie le rôle des canaux ioniques dans la communication neuronale, la plasticité et les maladies du cerveau.

L’axe 1 (Responsable : O El Far) étudie les mécanismes moléculaires de la transmission synaptique et de l’excitabilité neuronale. Trois thèmes sont abordés : 1) Implication des sous-unités du secteur V0 de la V-ATPase dans la transmission synaptique, 2) Contrôle de l’excitabilité neuronale par la protéine LGI1 et 3) Activité et récepteurs des neurotoxines botuliques.

L’axe 2 (responsable : D. Debanne) a pour objectif de comprendre les mécanismes d’induction et d’expression de la plasticité de l’excitabilité intrinsèque des neurones centraux et la physiologie axonale.

L’axe 3 (responsable : J.M. Goaillard) étudie les mécanismes cellulaire et moléculaires de la robustesse de la décharge des neurones de la substance noire.

L’axe 4 (responsable : P. Marcaggi) se focalise sur les mécanismes de plasticité du cervelet en relation avec un comportement.

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)

Nos intérêts portent sur 3 axes thématiques distincts :

1-Nous nous intéressons particulièrement à l’implication des sous unités « V0c » et « V0d » de V-ATPase dans la libération de neurotransmetteurs.

2-Nous nous intéressons aux effets de la protéine LGI1 (Leucin-Rich Glioma Inactivated 1) et de ses auto-anticorps sur la régulation de l’expression des canaux Kv1 et des conséquences sur  l’excitabilité neuronale et la transmission synaptique.

3- Au travers d’approches de biologie cellulaire, de biochimie et de modélisation, nous nous intéressons à la compréhension des mécanismes moléculaires qui régissent la reconnaissance des neurotoxines botuliques pour leurs récepteurs neuronaux.

Membres

EL FAR Oussama, MAULET Yves, FANTINI Jacques, YAHI Nouara, CHAHINIAN Henri, LEVEQUE Christian, RAMIREZ-FRANCO Jose-Jorge, SEAGAR Michael, BAUDOUX-SANGIARDI Marion, YOUSSOUF Fahamoe, FLORES Alessandra. Total : 4 HDR.

Axes de recherche

  • Implication des sous-unités du secteur V0 de la V-ATPase dans la modulation de transmission synaptique
  • Contrôle de l’excitabilité neuronale par la protéine LGI1 (Leucine-rich Glioma-Inactivated 1)
  • Activité et Récepteurs des Neurotoxines Botuliques

Techniques

  • Biologie moléculaire
  •  Biochimie
  •  Culture cellulaire
  •  Immunomarquages, histologie, cytométrie en flux
  •  Microscopie
  • Pharmacologie

Mots-clés

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

Développement de méthodes et technologies innovantes - 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, Michael Russier, Norbert Ankri, Laure Molinieres, Norah Boumedine, Yanis Inglebert, Aurélie Fékété. Total : 2 HDR.

Axes de recherche

  • la plasticité de l’excitabilité neuronale
  • les déterminants du temps neuronal
  • la fonction axonale

Techniques

  • Biologie moléculaire
  • Culture cellulaire
  •  Immunomarquages, histologie, cytométrie en flux
  •  Microscopie
  •  Imagerie calcique
  •  Electrophysiologie (sur tranches ou cellules)
  • Chirurgie animale, stéréotaxie
  •  Pharmacologie
  • Modélisation

Mots-clés

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

Excitabilité, transmission synaptique, fonctions des réseaux - Neurosciences computationnelles - Pathologies du système nerveux - Systèmes sensoriels

Robustesse de l'excitabilité (Jean-Marc Goaillard)

Notre équipe s’intéresse aux mécanismes moléculaires et cellulaires responsables de la robustesse de l’activité neuronale. De nombreuses études ont démontré que les neurones sont capables de maintenir un patron d’activité stable en dépit de nombreuses perturbations externes ou internes. Les expériences de manipulation pharmacologique ou de déprivation sensorielle ont démontré que les propriétés des synapses ou des canaux ioniques sont régulées de façon dynamique de façon à maintenir un niveau d’activité stable (pour revue voir Turrigiano, Cell, 2008). D’autre part, un nombre croissant d’études a montré que les délétions de certains canaux ioniques n’altèrent l’activité neuronale que de façon mineure (voir par ex. Swensen & Bean, J. Neurosci. 2005), illustrant ainsi la capacité des neurones à compenser les perturbations internes que peuvent représenter les mutations survenant de façon aléatoire dans le génôme. De façon évidente, cette stabilité dépend de la régulation dynamique des différents canaux ioniques (activés par les neurotransmetteurs ou par le potentiel) responsables de l’activité neuronale

Membres

GOAILLARD Jean-Marc, Fabien Tell, Béatrice Marquèze-Pouey, Jean Gabert, Christine Formisano-Tréziny, Monica Tapia, Pierre Baudot, Estelle Moubarak, Alexis Hadjjeri-Hopkins. Total : 3 HDR.

Axes de recherche 

  • Robustesse du pacemaking à la variabilité biophysique
  • Cartographie transcriptome-phenotype

Techniques

  • Biologie moléculaire
  • Biochimie
  • Culture cellulaire
  • Immunomarquages, histologie, cytométrie en flux
  • Microscopie
  •  Pharmacologie
  • Bioinformatique

Mots-clés

Plasticité homéostatique, robustesse, canaux ioniques, électrophysiologie, animaux transgéniques, transcriptomique sur cellule unique.

Développement du système nerveux - Excitabilité, transmission synaptique, fonctions des réseaux - Neurosciences computationnelles - Pathologies du système nerveux - Systèmes moteurs

Transmission excitatrice et mécanismes de plasticité dans le cortex cérébelleux (Païkan Marcaggi)

Chez l’homme ou le rongeur, la majorité des neurones se trouvent dans le cervelet où la synapse prépondérante est celle qui assure la connexion excitatrice entre la cellule en grain et la cellule de Purkinje. Des études in vitro chez le rongeur ont démontré que la force de la transmission à cette synapse (poids synaptique) peut être modifiée par des mécanismes de plasticité variés, dont certains pourraient sous-tendre le stockage d’information alors que d’autres pourraient relever de régulations homéostatiques. Un de nos objectifs est de relier les mécanismes de plasticité synaptique à des fonctions spécifiques.

Nous avons étudié les rôles de deux récepteurs couplés à des protéines G impliqués dans des mécanismes de plasticité synaptique : les récepteurs métabotropiques du glutamate de type 1 et les récepteurs de cannabinoïdes de type 1. Actuellement, nous proposons de nouvelles approches expérimentales basées sur l’utilisation d’outils optogénétiques, de micro-technologie et d’imagerie calcique pour approfondir nos connaissances des interactions cellulaires à la synapse cellule en grain – cellule de Purkinje. Parallèlement, nous étudions quantitativement l’hétérogénéité des poids synaptiques et leur distribution avec pour but de tester si cette distribution est une trace de mémoire et si elle corrèle avec la quantité d’apprentissage cérébelleux.

Membres

Païkan Marcaggi, Shu Ho. Total : 1 HDR.

Axes de recherche

  • Distribution des poids synaptiques et apprentissage cérébelleux
  • Signalisation à la synapse excitatrice centrale

Techniques

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

Mots clés

Synapse, plasticité, cervelet, glutamate, récepteur métabotropique du glutamate, signalisation calcique, endocannabinoïdes, trace de mémoire, métabolisme, transporteurs.

Cognition et comportement des animaux - Développement de méthodes et technologies innovantes - Développement du système nerveux - Excitabilité, transmission synaptique, fonctions des réseaux - Systèmes moteurs - Systèmes sensoriels
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