Formation circuits visuels lors du développement et régénération

Visual circuit formation during development and regeneration

• Auteur / Autrice : Atharva Kenkre
• Direction : Homaira Nawabi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences - Neurobiologie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Institut des Neurosciences

Mots clés

Mots clés libres

Rétine

Cerveau

Guidage axonale

Régénération

Nerf optique

Axon guidance

Optic nerve

Retina

Regeneration

Brain

Résumé

La formation des circuits neuronaux est primordiale pour le bon fonctionnement de l'organisme. Ces circuits se forment lors du développement. L'un des mécanismes sous-jacents est le guidage axonal qui conduit des milliers d'axones vers leur cible finale. Le système visuel est l'un des meilleurs modèles pour aborder ces questions. Les axones des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) forment le nerf optique, reliant les yeux à différentes régions du cerveau. Bien que les mécanismes guidant les axones à travers le chiasma optique aient été largement étudiés, la manière dont chaque type d'axone est guidé vers ses cibles spécifiques reste peu connu. Identifier ces mécanismes est non seulement clé pour comprendre le développement du système visuel mais aussi pour restaurer la vision dans des situations pathologiques. En effet, les traumatismes ou des maladies neurodégénératives telles que le glaucome peuvent endommager le nerf optique et entrainer la mort des CGR. Reconnecter les axones des CGR à leurs cibles cérébrales appropriées est l'un des défis majeurs dans le champ de la restauration visuelle. Il est donc crucial d'identifier les signaux de guidage impliqués dans l'innervation des noyaux visuels. Ceci devrait permettre d'identifier les voies de guidage à cibler pour reconnecter l'œil au cerveau. Pour ce faire, nous identifierons d'abord les mécanismes impliqués dans l'innervation de noyaux cérébraux spécifiques au cours du développement. Ensuite, nous déterminerons si ces signaux sont toujours actifs dans le cerveau mature ou si ce dernier possède son propre répertoire de facteurs de guidage. Enfin, utiliserons ces résultats pour reconstruire un système visuel fonctionnel après une lésion. Pour atteindre nos objectifs, nous combinerons l'imagerie 3D de pointe (clarification des tissus, microscopie à fluorescence à feuillet de lumière), le séquençage haut débit, la bio-informatique, les approches cellulaires et les études in vivo dans des modèles murins.

Proper neuronal wiring development is required for appropriate behaviors and body functions. One of the underlying mechanisms is axon guidance which drives billions of axons to their final targets. The visual system has been one of the best models to study the development of neuronal circuits. Axons from the retina ganglion cells (RGC) form the optic nerve that connects the eyes to different brain regions. Although, mechanisms guiding RGC axons across the optic chiasm have been extensively studied, how each type of axon is guided to its specific targets remain elusive. Axon guidance is also critical in the context of visual function restoration. Indeed, traumatic insults or neurodegenerative diseases such as glaucoma can damage the optic nerve and trigger RGC loss. Guiding and reconnecting regenerating RGC axons to their correct brain targets is one of the most burning challenge in the field of visual restoration. Therefore, it is crucial to identify the guidance signals involved in the normal wiring of visual nuclei during development in order to rewire visual connections after injury. To address this question, we will first identify the mechanisms involved in specific brain nuclei wiring during development. Then we will decipher whether they are still active in the mature brain or if the mature brain has a specific axon guidance molecules repertoire? Finally we will challenge these mechanisms to rebuild a functional visual system upon injury. To reach our goals, we will combine state-of-the-art 3D imaging (tissue clearing, light sheet fluorescence microscopy), deep sequencing, bio-informatics, cellular approaches and in vivo studies in mouse models.