Projet ANR-11-JSV4-0004 – Sensory Processing : Modulation cholinergique du traitement cortical de l'information sensorielle tactile : couplage de l'imagerie fonctionnelle a l'optogénétique.
Programme : JCJC - SVSE 4 - Neurosciences (JCJC SVSE 4) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Isabelle FEREZOU (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR SUD)
Partenaires : Unité de Neurosciences Intégratives et Computationnelles
Montant : 208082.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Le néocortex est considéré comme une structure éminemment intégrative du système nerveux central chez les mammifères. L’extraordinaire complexité de cette structure et son implication dans les activités cognitives en font un sujet de recherche central dans la neurophysiologie actuelle qui vise à comprendre les bases neuronales de la perception sensorielle et du comportement. 
Du fait de sa remarquable organisation topographique, la voie sensorielle des vibrisses chez les rongeurs est un modèle de choix pour l’étude du traitement cortical de l’information sensorielle. Les acteurs neuronaux, ainsi que la cascade d’évènements synaptiques excitateurs impliqués dans cette voie sensorielle ont été largement étudiés à l’aide de méthodes classiques d’électrophysiologie et de neuroanatomie in vitro, ou in vivo, chez l’animal anesthésié. Cependant, il est essentiel de connaître la manière dont ce réseau est activé dans des conditions physiologiques, chez l’animal éveillé. 
L’avènement récent de la technologie relative à l’imagerie sensible au potentiel, qui permet d’enregistrer l’activité du cortex sensorimoteur chez la souris éveillée, avec une résolution temporelle de l’ordre de la milliseconde et une résolution spatiale de quelques dizaines de microns a apporté des données précieuses dans ce domaine. De tels enregistrements ont révélé que le comportement de l’animal influe fortement sur les propriétés spatiotemporelles des réponses corticales induites par des stimulations tactiles. 
D’un point de vue physiologique, les terminaisons basalo-corticales cholinergiques, qui projettent de manière diffuse sur le cortex, et dont l’implication dans les états de vigilance et d’attention est largement documentée, sont de bons candidats pour participer à cette modulation des réponses sensorielles. Elles peuvent notamment exercer une action excitatrice rapide, via des récepteurs canaux, sur des interneurones inhibiteurs spécifiques du néocortex. Intervenant ainsi au niveau de la transmission rapide du signal, elles pourraient participer à sculpter les réponses corticales induites par les stimulations tactiles.
Afin d’étudier l’influence des afférences cholinergiques sur le traitement cortical de l’information sensorielle, nous utiliserons le système modèle de la voie des vibrisses chez la souris. La modulation des réponses corticales induites par des stimulations tactiles complexes sera étudiée par imagerie sensible au potentiel in vivo ainsi que par enregistrement électrophysiologique massif de dizaines de neurones, couplée à l’activation ou l’inactivation optogénétique des neurones cholinergiques basalo-corticaux. En effet, cette approche expérimentale récemment développée combine des méthodes génétiques et optiques qui permettent d’activer ou d’inhiber sélectivement des populations neuronales choisies avec une excellente résolution spatio-temporelle. Elle est basée sur l’expression ciblée de protéines sensibles à la lumière issues de microorganismes (telles que des canaux cationiques photosensibles pour l’activation, ou des pompes à protons photo-activables pour l’inhibition). En utilisant des souris qui expriment spécifiquement la Cre recombinase dans les neurones cholinergiques, et des vecteurs viraux recombinase-dépendants, nous allons cibler spécifiquement l’expression de ces protéines sensibles à la lumière dans les neurones cholinergiques basalo-corticaux et de ce fait pouvoir contrôler précisément et spécifiquement leur activité.
La réalisation de ce projet va donc nous permettre de mieux comprendre l’implication des projections cholinergiques ascendantes dans la fonction corticale, et d’éclaircir ainsi les   mécanismes responsables des déficits cognitifs associés à leur dégénérescence.