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Caractérisation à l’aide d’approches opto- et chémogénétiques du rôle des neurones spinaux au contact du LCR dans le système nerveux central de mammifères.

Chez les vertébrés, les neurones de contact du Liquide Céphalo-Rachidien (LCR, Nc-LCRs), sont présents tout le long du canal central. Ces neurones représentent une population neuronale unique et conservée chez tous les vertébrés qui se caractérise par une morphologie typique et l’expression sélective de l’isoforme Polycystine des canaux ‘transient receptor potential (TRP)’ ou canaux Polycystin Kidney Disease 2-Like 1 (PKD2L1). Des études récentes conduites chez la larve du poisson Zèbre et la lamproie indiquent que les Nc-LCRs joueraient un rôle central dans la neuromodulation d’activités motrices rythmiques simples. Il a ainsi été proposé que les Nc-LCRs correspondraient à un nouveau système sensoriel intrinsèque au système nerveux central.
Les mammifères et les vertébrés inférieurs semblent partager des propriétés cellulaires et des voies d’activation similaires mais le lien entre l’activité des Nc-LCRs et leur fonction/rôle chez les vertébrés supérieurs dans un système nerveux central intact reste inconnu. Pour répondre de manière définitive à cette question fondamentale, il est nécessaire de démontrer quel est le rôle des Nc-LCRs sur le comportement animal, notamment moteur. Pour ce faire des tests spécifiques doivent être conduits tout en manipulant sélectivement in vivo l’activité des Nc-LCRs. Cette approche in vivo représentent un verrou et défi technologiques du fait de la faible accessibilité de cette population au niveau de la moelle épinière de mammifères. Toutefois avec les récents développements d’outils génétiques modernes, telle que l’opto- et la chémogénétique, il est à présent possible d’exprimer dans une population neuronale spécifique des protéines sélectivement activables soit par des stimuli lumineux (Photoactivation ou inhibition) soit par l’injection de composés chimiques de synthèse (technologie ‘Designer receptors exclusively activated by designer drugs’, DREADDs).
Au cours du stage proposé, l’étudiant contribuera au développement de modèles opto- et chémogénétiques de souris. Des injections de constructions virales codant pour des protéines photoactivables (Channelrhodopsine, Arch 3.0 ou ArchT) ou chémoactivables (DREADDs) seront réalisées sur des souris transgéniques PKD2L1-Cre afin d’exprimer sélectivement dans les Nc-LCR ces molécules (technologie Cre-Lox). A la suite de l’infection et expression des protéines d’intérêt, les Nc-LCRs seront enregistrés dans des tranches aigues de moelle épinière à l’aide de la technique électrophysiologique du patch-clamp pour déterminer et caractériser les effets de la photo- ou chémoactivation sur leur activité. Cette approche in vitro initiale permettra de valider les modèles opto- et chémogénétiques utilisés et sera cruciale pour le développement de modèle ex-vivo ou in vivo afin de démontrer la fonction des Nc-LCRs dans un système plus intégré.
Approches expérimentales :
• Infection virale ciblée et expression d’outils opto- et chémogénétiques chez la souris.
• Enregistrement en Patch-clamp sur tranches aigues de moelle et photo- ou chémoactivation.
• Développement de modèles ex-vivo de moelle épinière (moelle entière, hémisection de moelle).

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