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PLASTICITE DE L'EXCITABILITE NEURONALE ET EPILEPSIE
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RESPONSABLE : DEBANNE Dominique

MEMBRES ACTUELS :

THEMES DE RECHERCHE :

Depuis sa création, l'équipe a mené 4 thèmes de recherche en parallèle: 1) la plasticité de l'excitabilité neuronale intrinsèque dans l'hippocampe (Daoudal et al., PNAS 2002; Campanac & Debanne, J Physiol 2008; Campanac et al., J Neurosci 2008; Cudmore et al., J Neurosci 2010; Campanac et al., Neuron 2013; Gasselin et al., J Physiol 2015) et le néocortex (Sourdet et al., J Neurosci 2003; Carlier et al., J Physiol 2006), 2) les  déterminants synaptiques et intrinsèques du temps neuronal (Sourdet et al., J Neurosci 2003; Boudkkazi et al.,  Neuron 2007; Cudmore et al., J Neurosci 2010; Boudkkazi et al., J Physiol 2011; Gastrein et al., J Physiol 2011; Caillard PLoS One 2011; Dubruc et al., J Neurophysiol 2013), 3) le développement des propriétés fonctionnelles des synapses inhibitrices des motoneurones extra-oculaires (abducens) et de leurs propriétés d'excitabilité neuronale (Russier et al., J Physiol 2002; Russier et al., J Physiol 2003), et 4) la fonction axonale (Kopysova & Debanne, J Neurosci 1998; Bialowas et al., EJN 2015; Rama et al., Nat Commun 2015; Rama et al., Sci Rep 2017).

Actuellement 3 de ces axes de recherche sont toujours développés: 1) la plasticité de l'excitabilité neuronale, 2) les déterminants du temps neuronal et 3) la fonction axonale

PROJETS :

Plasticité de l'excitabilité neuronale
La plasticité fonctionnelle dans le cerveau n'est pas uniquement d'origine synaptique. Les canaux ioniques dépendant du potentiel sont également régulés par l'activité neuronale. Une grande part de notre activité est dédiée à la compréhension des interactions existant entre les plasticités synaptiques et intrinsèques. Nous avons établi que les règles de plasticité décrites pour la transmission synaptique (BCM, STDP) sont également valides pour la plasticité de l'intégration synaptique (plasticité du couplage EPSP-spike) dans les neurones pyramidaux de la région CA1 (Daoudal et al. PNAS 2002: Campanac & Debanne, J Physiol 2008). Nous montrons que l'activité des canaux cationiques activés par l'hyperpolarisation (canaux HCN) est réduite dans les dendrites à la suite de l'induction de la potentialisation de l'intégration synaptique (Campanac et al., J Neurosci 2008). Nous avons démontré que les interneurones GABAergiques sont aussi le siège de régulation de l'excitabilité impliquant les canaux Kv1 (Campanac et al., Neuron 2013). Nous avons démontré l'implication des canaux HCN dans la régulation homéostatique de l'excitabilité des neurones CA1 (Gasselin et al., 2015). Nous explorons à l'heure actuelle les mécanismes de régulation homéostatique des canaux Kv1 (ANR Blanc Neuroscience 2011 Reprek), la nature des changements intrinsèques associés à la dépression à long-terme de la transmission synaptique dans l'hippocampe et le rôle de la plasticité intrinsèque dans l'amblyopie (FRM Physio-pathology of the visual system 2013).

Temps neuronal
Nous étudions les facteurs qui déterminent la synchronisation neuronale au niveau de 2 sites stratégiques du neurone: la synapse et le segment initial de l'axone qui génère le potentiel d'action (PA). Nous avons montré que le délai synaptique n'est pas fixe mais qu'il dépend étroitement de la probabilité de libération, susceptible de varier dans plusieurs formes de plasticité synaptique à court et long terme (Boudkkazi et al., Neuron 2007), et de la forme du potentiel d'action présynaptique (Boudkkazi et al., J Physiol 2011).
Nous avons identifié l'importance des trajectoires de potentiel précédant le PA dans la précision de la décharge neuronale (Sourdet et al., J Neurosci 2003; Cudmore et al., J Neurosci 2010; Gastrein et al., 2011). Ces trajectoires sont contrôlées par plusieures courants ioniques qui affectent spécifiquement le premier PA (courant potassium de type D, ou courant cationique de type H) ou les PAs secondaires (courant mAHP). Nous explorons également le rôle de l'activité synaptique inhibitrice dans la précision de la décharge neuronale (Caillard, PLoS One 2011; Dubruc et al., J Neurophysiol 2013).

Axone
Enfin, nous étudions le rôle des canaux ioniques de l'axone dans la transmision de l'information neuronale (Debanne et al., 1997; Kopysova & Debanne, J Neurosci 1998; Debanne, Nat Rev Neurosci 2004; Debanne et al., Physiol Rev 2011). Nos projets en cours visent à comprendre les différents mécanismes de régulation analogue-digitale de la transmission synaptique (Debanne et al., Nat Rev Neurosci 2013; Bialowas et al., EJN 2015; Rama et al., Nat Commun 2015) et le rôle des canaux axonaux sur l'excitabilité (Rama et al., Sci Rep 2017). Nous explorons à l'heure actuelle le rôle des canaux potassium et sodium dans la modulation de la transmission synaptique (ANR "Axode").


COLLABORATIONS
Internes: Michael Seagar (ANR Blanc Neurosciences 2011, REPREK) et Oussama El Far (ANR Blanc Biologie Cellulaire 2011 MOMENT; FRM 2013).
Locales: Service de Biochimie et Biologie Moléculaire CHU Nord (Pr J Gabert; FRM 2013), Service d'Ophtalmologie  CHU Nord (Pr D Denis; FRM 2013)
Nationales: Jean-Christophe Poncer (INSERM Paris; ANR NMP 2008 EPISOM), Agnès Baude (INSERM, Marseille), Stéphanie Baulac (INSERM, Paris; ANR Blanc Neurosciences 2011, REPREK), Romain Brette (Institut de la Vision, Paris; ANR Santé Bien-Être, Axode 2014) et Boris Barbour (IBENS, Paris; NSF-ANR Syncity 2014).
Internationales:  JJ Garrido (CSIC, Madrid) et N Brunel (Chicago, USA; NSF-ANR Syncity 2014).


METHODOLOGIES
Notre équipe utilise l'ensemble des techniques d'électrophysiologie in vitro sur tranches d'hippocampe, de néocortex ou cultures organotypiques d'hippocampe. Nous disposons de 6 stands d'électrophysiologie dont 1 couplé à un microscope confocal (Zeiss LSM710). Nous analysons le fonctionnement des circuits synaptiques par les enregistrements de paires de neurones connectés synaptiquement (Boudkkazi et al., Neuron 2007; Debanne et al., Nat Prot 2008; Boudkkazi et al., 2011; Gastrein et al., 2011; Rama et al., 2015), explorons le fonctionnement du neurone par les enregistrements dendritiques (Campanac et al., 2008) et axonaux (Boudkkazi et al., 2011; Bialowas et al., 2015; Rama et al., 2015), et pouvons disséquer certains mécanismes à l'aide du dynamic-clamp synaptique (Sourdet et al., J Neurosci 2003; Cudmore et al., J Neurosci 2010) et intrinsèque (Carlier et al. J Physiol 2006; Campanac et al., J Neurosci 2008), la modélisation (Kopysova & Debanne, 1998; Russier et al., 2002; Cudmore et al., 2010; Caillard, PLoS One 2011; Rama et al., 2015) et les réseaux hybrides (Cudmore et al.,  J Neurosci 2010).
Nous avons étendu cet éventail de techniques à l'imagerie confocale du calcium, du sodium et du potentiel (Bialowas et al., 2015; Rama, 2015; Rama et al., 2015; Rama et al., 2017).
 

FINANCEMENTS :
Notre équipe est soutenue par l'INSERM, le CNRS, le Ministère de la Recherche, la Fondation Recherche Médicale, la Communauté Européenne, l'Agence Nationale de la Recherche, l'Ecole Normale Supérieure, la Région PACA, l'Institut Méditerranéen de Recherche Avancée (IMéRA) et Neuroservice

En cours:
FRM physiopathologie du système visuel 2014-2017
ANR blanc Santé & bien-être - AXODE 2014-2019
ANR-NSF Neurocomputation - SYNCITY 2014-2018

ANCIENS MEMBRES :

ALCARAZ Gisèle, BIALOWAS Andrzej , BOUDKKAZI Sami, CAMPANAC Emilie, CARLIER Edmond , COQ Olivier , CUDMORE Robert H, DAOUDAL Gaël, DEGLISE Patrice, DUBRUC Franck , GASSELIN Célia , GASTREIN Philippe, GIRAUD Pierre , MARRA Vincenzo , RAMA Sylvain , SOURDET Valérie, ZANIN Emilie.

PUBLICATIONS :


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