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 des membres antérieurs, tels que l'atteinte et la préhension. Les connaissances générées par cette subvention permettront de mieux comprendre non seulement comment le cerveau contrôle les mouvements, mais aussi comment il est affecté par les maladies neurologiques et les lésions de la moelle épinière qui compromettent la fonction du bras, du poignet et de la main.
« Nous sommes reconnaissants au NIH d'avoir financé ce projet passionnant, qui mènera à de nouvelles perspectives 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 propos de ce programme de recherche en équipe, car il se concentre sur la compréhension mécanistique 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 les circuits fondamentaux des mouvements des membres antérieurs, tels que l'atteinte et la préhension, des fonctions essentielles de notre quotidien. »
Les lésions et troubles affectant le fonctionnement de la moelle épinière ont des répercussions sur la vie quotidienne. Or, pour 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 dédiée au 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 rachis cervical. Les circuits cérébraux de la colonne cervicale contrôlent les mouvements précis des bras, des poignets et des mains, comme lancer une fléchette ou jouer de la guitare. La composition et la structure de ces circuits sont encore mal connues. Grâce au soutien de cette subvention, l'équipe créera une base de données haute résolution contenant des informations sur la communication entre les neurones et sur la contribution de chaque neurone aux mouvements précis. Cette base de données contiendra 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 pour chaque boucle neuronale afin d'explorer le réseau d'interactions qui se produit lors du mouvement d'un membre.
« Caractériser le fonctionnement et l'organisation de ces circuits neuronaux est un projet ambitieux, essentiel à la compréhension du fonctionnement du cerveau. Identifier les neurones qui composent ces circuits et leurs interactions constituera une base solide pour les futures recherches sur la moelle épinière. Nous sommes convaincus que ce prix reconnaît le rôle de premier plan joué par le Salk Institute dans la recherche sur la moelle épinière, et nous sommes particulièrement enthousiastes quant à l'avenir de ce projet », déclare Goulding, membre du Laboratoire de neurobiologie moléculaire et titulaire de la chaire Frederick W. et 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, il 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 à la motricité fine. Il étudie également la manière dont les modalités sensorielles, comme le toucher, sont utilisées pour contrôler le mouvement.
Samuel Pfaff Professeur, chercheur à l'Institut médical Howard Hughes et titulaire de la chaire Benjamin H. Lewis, le laboratoire Pfaff est un chef de file dans l'étude des motoneurones ; il est reconnu pour l'identification des voies génétiques qui permettent aux motoneurones de se développer et de produire des axones musculaires. Les travaux récents de son équipe ont exploité ses connaissances uniques en génétique des motoneurones pour développer de nouveaux outils de marquage qui contribuent à mieux comprendre les circuits moteurs et les processus pathologiques.
Tatiana Sharpee, professeure, s'efforce de comprendre les principes de contrôle du système nerveux. Plus précisément, elle étudie comment les animaux perçoivent et s'adaptent à leur environnement, ainsi que comment ils formulent des prédictions et prennent des décisions. Pour ce faire, elle applique des stratégies mathématiques – comme les statistiques, les modèles probabilistes et la théorie des systèmes dynamiques – afin de comprendre comment les signaux se propagent parmi les milliards de neurones du cerveau.
Axel NimmerjahnProfesseur associé, il a été à l'origine du développement de nouvelles techniques de microscopie permettant de visualiser la dynamique fonctionnelle des cellules et leurs interactions dans le système nerveux central, sain et malade. Il a également créé de nouveaux outils pour la coloration spécifique des types cellulaires et la manipulation génétique, ainsi que pour l'analyse de données d'imagerie à grande échelle.
Eiman Azim, Professeur adjoint et titulaire de la chaire de développement William Scandling, il utilise une approche multidisciplinaire pour identifier comment les circuits neuronaux contrôlent les mouvements complexes. Il s'appuie sur des outils génétiques et viraux, des analyses anatomiques, des enregistrements électrophysiologiques, l'imagerie et des tests comportementaux moteurs détaillés. Ses travaux visent à comprendre comment le cerveau et la moelle épinière favorisent la vitesse, la précision et la dextérité, et posent les bases d'un meilleur traitement et d'une meilleure récupération des fonctions motrices après une blessure ou une maladie.
Cette étude est soutenue par l’initiative NIH BRAIN (1U19NS112959-01).
À propos du NIH :
Le NIH fait partie du ministère américain de la Santé et des Services sociaux et constitue la plus grande agence de recherche biomédicale au monde.
À propos du Salk Institute for Biological Studies :
Chaque guérison a un point de départ. L'Institut Salk incarne la mission de Jonas Salk : oser transformer les rêves en réalité. Ses scientifiques, reconnus internationalement et primés, explorent les fondements mêmes de la vie, à la recherche de nouvelles connaissances en neurosciences, génétique, immunologie, biologie végétale et bien plus encore. L'Institut est une organisation indépendante à but non lucratif et un monument architectural : petit par choix, intime par nature et courageux face à tous les défis. Qu'il s'agisse de cancer, d'Alzheimer, de vieillissement ou de diabète, Salk est le point de départ des guérisons. Pour en savoir plus : salk.edu
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