Cibler les astrocytes pour promouvoir la plasticité cérébrale chez l'adulte

Targeting astrocytes to promote brain plasticity in adults

• Auteur / Autrice : Arthur Matthys
• Direction : Nathalie Rouach
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Neuroglial Interactions in Cerebral Physiopathology
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Collège de France

Mots clés

Mots clés libres

Plasticité cérébrale

Astrocytes

Environnement enrichi

Brain plasticity

Astrocytes

Environmental enrichment

Résumé

La plasticité́ cérébrale est la capacité du cerveau à remodeler les réseaux neuronaux. Elle est particulièrement à l'œuvre au cours du développement pendant une fenêtre de temps spécifique, appelée période critique. Les précédents travaux de l'équipe ont montré que les astrocytes jouent un rôle clé dans la régulation de cette plasticité, en identifiant la connexine 30 comme un frein dirigeant la fermeture de la période critique via la modulation des filets périneuronaux encadrants les circuits inhibiteurs. Cependant, la plasticité cérébrale n'est pas totalement éteinte à l'âge adulte. Ici, nous montrons qu'il est possible de promouvoir la plasticité du cortex visuel via un enrichissement environnemental. Cette promotion de la plasticité adulte ne fait pas intervenir de remodelage des filets périneuronaux, mais probablement une modification du turn-over synaptique cortical, comme le suggère une augmentation de la densité en synapses excitatrices thalamocorticales et intracorticales. Des études électrophysiologiques sont en cours pour mieux caractériser les altérations synaptiques à l'échelle fonctionnelle. Par ailleurs, des analyses transcriptomiques astrocytaires mettent en évidence, en condition enrichie, une expression différentielle des gènes impliqués non seulement dans la régulation synaptique, mais aussi dans la traduction et le métabolisme oxydatif. Une approche d'ablation chémogénique permettra de vérifier si les astrocytes sont nécessaires à la promotion de plasticité médiée par l'environnement enrichi. Après validation des candidats astrocytaires suggérés par l'analyse transcriptomique, la modulation de leur expression in vivo permettra de valider leur rôle dans la régulation de la plasticité. Ces travaux doivent ainsi permettre d'envisager de nouvelles stratégies de promotion de la plasticité cérébrale adulte.

Brain plasticity refers to the brain's ability to reshape its neural networks. It is especially active during a specific developmental window known as the critical period. Previous research from the team has shown that astrocytes play a key role in regulating this plasticity: astrocytic Connexin 30 was identified as a brake that helps close the critical period by modulating perineuronal nets around inhibitory circuits. However, brain plasticity doesn't disappear entirely in adulthood. In this study, we demonstrate that visual cortex plasticity can be enhanced through environmental enrichment. Interestingly, this enhancement of adult plasticity doesn't involve remodeling perineuronal nets but likely affects cortical synaptic turnover, as suggested by an increase in the density of excitatory thalamocortical and intracortical synapses. Ongoing electrophysiological studies aim to further characterize these synaptic changes at a functional level. Additionally, transcriptomic analyses of astrocytes in enriched environments reveal differential gene expression not only in synaptic regulation but also in translation and oxidative metabolism. To verify if astrocytes are essential for promoting this environmentally driven plasticity, we will employ a chemogenetic ablation approach. Following the validation of astrocytic candidates suggested by the transcriptomic data, in vivo expression modulation will allow us to confirm their role in regulating plasticity. Ultimately, this research could open up new strategies for enhancing brain plasticity in adulthood.