Projet ANR-10-BLAN-1511 – Synapse-2Dt : Contrôle spatial et temporel de la formation de synapses via les molécules d’adhérence neurexine/neuroligine
Programme : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes :  Physique, chimie du vivant et innovations biotechnologiques (Blanc SVSE 5) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Olivier THOUMINE (CNRS - DELEGATION  AQUITAINE LIMOUSIN)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Physiologie Cellulaire de la Synapse; CYTOO
Montant : 500000.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Contexte scientifique
Une problématique fondamentale de neurobiologie est celle de l'assemblage et de la spécificité des contacts entre  cellules nerveuses, les « synapses ». Toutefois, la formation spontanée de synapses est imprévisible et donc difficile à observer en temps réel, résultant en un petit nombre d'études sur ces processus, avec une résolution temporelle relativement faible. D’où l’utilité de mettre en place de nouveaux systèmes permettant l'induction robuste, sélective et ciblée de la formation des synapses, associée à une production de statistiques importantes et reproductibles. Par ailleurs, des études récentes (incluant nos propres travaux) ont montré que le complexe d’adhérence neurexine/neuroligine jouait un rôle fondamental dans l’initiation des synapses.
Objectifs 
Nous mettrons l'accent sur la conception de nouvelles méthodes pour sonder la formation des synapses, en nous basant sur les propriétés synaptogènes des complexes d'adhérence neurexine/neuroligine.
Le projet comporte trois partenaires:
1) O. Thoumine, un spécialiste de neurobiologie et de l'adhérence cellulaire 
2) CYTOO SA, une start-up spécialisée dans le développement et la production de substrats micro-structurés
3) JB. Sibarita, un spécialiste en microscopie optique et imagerie quantitative
Nous établirons trois tâches principales:
Etape 1. Le développement de nouveaux substrats micro-structurés pour la croissance neuronale et la synaptogenèse (CYTOO / Thoumine).
Nous allons développer un système biomimétique de la synaptogénèse en cultivant des neurones sur des substrats formés de réseaux réguliers d’îlots recouverts de neurexine ou neuroligine purifiées. Cytoo SA est une start-up localisée à Grenoble qui développe, fabrique et commercialise des substrats micro-structurés « haute technologie » pour la culture cellulaire, avec des applications à la fois académiques et industrielles. L’accent est mis sur les tests cellulaires et l'analyse à haut débit. Ce type de technologie n'est pas utilisé actuellement dans le domaine de la synaptogenèse. L'objectif est d'obtenir un brevet et un produit fabriqué, qui sera mis à la disposition de la communauté toute entière en neurobiologie cellulaire.
Etape 2. Le développement de nouvelles méthodes d'imagerie quantitative pour le criblage à haut débit de la synaptogenèse (Sibarita / Thoumine).
En collaboration avec JB Sibarita, un expert des interfaces en microscopie optique et de l’analyse d’image, nous proposons de coupler ce système de culture sur substrats micro-structurés à un vidéo-microscope automatisé multimode combinant multi-couleur, TIRF, champ large et photo-perturbation locale. Ceci nous permettra une lecture point par point de différents marqueurs pré- et post-synaptiques, avec d'excellentes résolutions spatiales et temporelles, et donc une énorme statistique sur la différenciation synaptique médiée par le complexe neurexine / neuroligine. Ceci permettra un criblage de réactifs susceptibles de modifier ou de promouvoir les étapes précoces de la synaptogenèse, et déboucher à terme sur l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter des maladies du cerveau associées à des mutations génétiques de la neuroligine (autisme et retard mental).
Etape 3. L’étude des mécanismes moléculaires qui sous-tendent le développement des synapses via le complexe neurexine /neuroligine (Thoumine).
Nous réaliserons également un ensemble de mesures fonctionnelles sur ces hémi-synapses, en utilisant ces nouveaux substrats micro-structurés ainsi que d’autres systèmes biomimétiques déjà développés (microsphères, Quantum dots, protéines d’adhérence réticulées par anticorps), ainsi que des techniques d’imagerie de fluorescence (notamment décageage de glutamate et enregistrement de signaux calciques). Nous espérons ainsi identifier la chronologie précise des événements qui mènent de la reconnaissance adhésive initiale à l’assemblage d’une synapse fonctionnelle.