18 octobre 2019
LA JOLLA, CA—Une équipe de scientifiques de Salk dirigée par le professeur Martyn Goulding a reçu 14.3 millions de dollars sur cinq ans des National Institutes of Health (NIH) pour créer un atlas haute résolution sur la façon dont le cerveau de la souris génère et contrôle les mouvements habiles des membres antérieurs, tels que l'atteinte et la préhension. Les connaissances générées par la subvention permettront de mieux comprendre non seulement comment le cerveau contrôle le mouvement, mais aussi comment il est affecté par les maladies neurologiques et les lésions de la moelle épinière qui compromettent le fonctionnement du bras, du poignet et de la main.
"Nous sommes reconnaissants au NIH d'avoir financé ce projet passionnant, qui conduira à de nouvelles connaissances sur la façon dont le cerveau guide l'action, un concept scientifique que nous connaissons encore très peu", a déclaré le président de Salk. Jauge rouillée. "Ce projet nous permettra de répondre à certaines de ces questions complexes et pourrait conduire au développement de nouvelles thérapies pour les patients souffrant de lésions nerveuses affectant le mouvement."
"Nous sommes très enthousiastes à l'idée de ce programme de recherche en équipe car il met l'accent sur une compréhension mécaniste de la moelle épinière cervicale", déclare Karen David, directrice de programme à l'Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux. "Plus précisément, ce programme abordera la base du circuit des mouvements des membres antérieurs tels que l'atteinte et la préhension - des fonctions essentielles dans notre vie quotidienne."
Les blessures et les troubles affectant la fonction de la moelle épinière ont un impact sur la vie quotidienne. Pourtant, afin de développer de nouveaux traitements, les scientifiques doivent comprendre la biologie fondamentale du fonctionnement de la moelle épinière. Pour répondre à ces questions, Goulding dirigera une équipe de circuit de la moelle épinière, qui comprendra le professeur Samuel Pfaff, Professeur Tatiana Sharpee, Professeur agrégé Axel Nimmerjahn, et professeur adjoint Eiman Azim, tous de Salk, avec le professeur David Golomb de l'Université Ben Gourion du Néguev, en Israël, pour s'attaquer à la biologie sous-jacente qui contrôle le mouvement des bras.
Dans le cou se trouve une région de la moelle épinière appelée colonne cervicale. Les circuits cérébraux dans la colonne cervicale contrôlent les actions habiles du bras, du poignet et de la main, comme lancer une fléchette ou jouer de la guitare. On sait très peu de choses sur la composition et la structure de ces circuits. Avec le soutien de cette subvention, l'équipe créera une base de données à haute résolution contenant des informations sur la façon dont les neurones communiquent entre eux et comment chaque neurone contribue au mouvement qualifié. La base de données comprendra également des informations sur les propriétés moléculaires et électrophysiologiques des neurones, ce qui permettra de mieux comprendre la composition de chaque cellule. Enfin, les chercheurs développeront des modèles prédictifs testables de chaque boucle neurale pour explorer le réseau d'interactions qui se produisent pour déplacer un membre.
« Caractériser le fonctionnement et l'organisation de ces circuits neuronaux est un projet ambitieux qui est essentiel pour comprendre le fonctionnement du cerveau. L'identification des neurones qui composent ces circuits et la façon dont ils interagissent fourniront une base pour les futures recherches sur la moelle épinière. Nous estimons que ce prix reconnaît le rôle de chef de file joué par l'Institut Salk dans la recherche sur la moelle épinière, et nous sommes particulièrement ravis de savoir où ce projet nous mènera », déclare Goulding, membre du Molecular Neurobiology Laboratory et titulaire du Frederick W. and Président Joanna J. Mitchell.
L'équipe du circuit de la moelle épinière de Salk comprend les professeurs suivants :
Martyn Goulding, professeur et titulaire de la chaire Frederick W. et Joanna J. Mitchell, a développé et utilisé des approches génétiques de pointe pour cartographier les circuits de la moelle épinière et déterminer la contribution des neurones spécialisés à la locomotion et au contrôle de la motricité fine. Il étudie également comment les modalités sensorielles telles que le toucher sont utilisées pour contrôler le mouvement.
Samuel Pfaff est professeur, chercheur au Howard Hughes Medical Institute et titulaire de la chaire Benjamin H. Lewis. Le laboratoire Pfaff est leader dans l'étude des motoneurones ; le laboratoire est largement reconnu pour l'identification des voies génétiques qui permettent aux motoneurones de se développer et de faire croître les axones des muscles. Les travaux récents de son équipe ont exploité sa connaissance unique de la génétique des motoneurones pour développer de nouveaux outils d'étiquetage qui aident à en savoir plus sur les circuits moteurs et les processus pathologiques.
Tatiana Sharpee, professeur, travaille à comprendre les principes de contrôle du système nerveux. Plus précisément, elle découvre comment les animaux ressentent et s'adaptent à leur environnement, ainsi que font des prédictions et prennent des décisions. Pour ce faire, elle applique des stratégies mathématiques, comme les modèles statistiques et probabilistes et la théorie des systèmes dynamiques, pour comprendre comment les signaux se propagent parmi les milliards de neurones du cerveau.
Axel Nimmerjahn, professeur agrégé, a dirigé le développement de nouvelles techniques de microscopie pour visualiser la dynamique fonctionnelle des cellules et leurs interactions dans le système nerveux central sain et malade. De plus, il a créé de nouveaux outils pour la coloration et la manipulation génétique spécifiques à un type de cellule et pour l'analyse de données d'imagerie à grande échelle.
Eiman Azim, professeur adjoint et titulaire de la chaire de développement William Scandling, utilise une approche multidisciplinaire pour identifier comment les circuits neuronaux contrôlent les mouvements qualifiés. Il met à profit les outils génétiques et viraux, l'analyse anatomique, l'enregistrement électrophysiologique, l'imagerie et les tests comportementaux moteurs détaillés. Son travail vise à découvrir comment le cerveau et la moelle épinière permettent la vitesse, la précision et la dextérité et jette les bases d'un meilleur traitement et de la récupération de la fonction motrice après une blessure et une maladie.
Cette étude est soutenue par l'initiative NIH BRAIN (1U19NS112959-01).
A propos du NIH :
Le NIH fait partie du département américain de la Santé et des Services sociaux et est la plus grande agence de recherche biomédicale au monde.
À propos du Salk Institute for Biological Studies:
Chaque cure a un point de départ. Le Salk Institute incarne la mission de Jonas Salk d'oser transformer les rêves en réalité. Ses scientifiques de renommée internationale et primés explorent les fondements mêmes de la vie, à la recherche de nouvelles connaissances en neurosciences, génétique, immunologie, biologie végétale et plus encore. L'Institut est une organisation indépendante à but non lucratif et un monument architectural : petit par choix, intime par nature et intrépide face à tout défi. Qu'il s'agisse du cancer ou de la maladie d'Alzheimer, du vieillissement ou du diabète, Salk est le point de départ des guérisons. En savoir plus sur : salk.edu
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