NeuroTime

Le temps dans la perception et l'action

Le traitement du temps dans le système nerveux joue un rôle adaptatif et des interactions altérées entre différentes échelles de temps conduisent à de nombreuses pathologies. En effet, le système nerveux intègre, transmet et stocke des informations de la milliseconde à l'année, tout en étant sous l'influence constante de facteurs environnementaux internes et externes. L'axe NeuroTime étudie les mécanismes fondamentaux de cette organisation temporelle dans le système nerveux et les conséquences pathologiques de sa désorganisation pour développer à terme des thérapeutiques innovantes : 

  • étude de l'organisation fonctionnelle du système nerveux de la milliseconde à l'année
  • étude d'une désorganisation temporelle du système nerveux
  • approches thérapeutiques pour la réorganisation temporelle du système nerveux

NeuroTime implique 13 équipes NeuroStra associées à deux plateformes utilisant des technologies de pointe pour étudier les rythmes biologiques dans divers modèles animaux (Chronobiotron) et humains (CIRCSom).

Équipes de recherche

Trafic membranaire intracellulaire dans les systèmes nerveux et neuroendocrines

Responsables : Dr Stéphane GASMAN et Dr Nicolas VITALE
Unité de recherche : Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI) UPR 3212

Nous étudions les mécanismes fondamentaux de l’organisation et de la désorganisation temporelle de la communication cellulaire dans les systèmes nerveux et neuroendocrine. En effet, cette communication repose sur la sécrétion de molécules informatives, un processus hautement régulé dans le temps par un intense trafic membranaire (exocytose, endocytose, transport vésiculaire). Nous décryptons les mécanismes moléculaires qui contrôlent ces différentes étapes de trafic et en révélons les altérations qui sont à la base de pathologies importantes (retard mental, cancers neuroendocrines, obésité…). En utilisant des neurones, des cellules neuroendocrines où des cellules épendymaires, nous étudions plus particulièrement les mécanismes qui permettent à différents lipides et protéines de contrôler l’ensemble des étapes de la vie des vésicules, allant de la biogénèse jusqu’à la fusion membranaire, en passant par leur transport au sein des cellules.

Lumière, vision et cerveau

Responsables : Dr Marie-Paule FELDER-SCHMITTBUHL et Dr Frank PFRIEGER
Unité de recherche : Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI) UPR 3212

Notre équipe étudie l'importance de la lumière dans la synchronisation des fonctions physiologiques journalières, à la fois dans le cerveau et au niveau de l'oeil, et au rôle que joue la rétine dans ces processus. Dans le contexte de la société actuelle, soumise au décalage horaire chronique ("jet lag social", travail posté, etc) nous étudions plus particulièrement les impacts sur la santé d'une exposition répétée à des cycles lumineux aberrants : effets sur la rétine, sur la prise alimentaire et le métabolisme, sur les comportements addictifs et agressifs.

Horloges circadiennes et métabolisme

Responsable : Dr Étienne CHALLET
Unité de recherche : Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI) UPR 3212

Notre équipe vise à identifier les voies par lesquelles les horloges cérébrales contrôlent la rythmicité des processus physiologiques, y compris les rythmes journaliers de prise alimentaire et d'anticipation des repas, et comment ces rythmes sont régulés par les signaux liés à l’éveil et à l’ingestion de nourriture chez des modèles animaux nocturnes et diurnes.

Rythmes neuroendocriniens de la reproduction

Responsable : Dr Valérie SIMONNEAUX
Unité de recherche : Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI) UPR 3212

Notre équipe étudie les mécanismes centraux et endocriniens qui contrôlent les différents rythmes liés à l’activité de reproduction chez les mammifères. Un très grand nombre de systèmes biologiques, de l’activité cellulaire aux fonctions physiologiques, présentent des rythmes récurrents, notamment journaliers et saisonniers, qui permettent l’anticipation et l’adaptation des organismes aux changements de leur environnement. Les projets de recherche de l’équipe s’attachent notamment à analyser les circuits neuro-endocriniens impliqués 1) dans le contrôle des rythmes ovariens des mammifères femelles (menstruel chez les humains, œstral chez les rongeurs) et particulièrement l’occurrence du pic préovulatoire de LH à l’interface des périodes de repos et d’activité ; 2) dans le contrôle des rythmes annuels de la reproduction, qu’ils soient régulés par les saisons via la mélatonine, par des phénomènes endogènes à long terme telle l’horloge circannuelle, ou au cours de la gestation par un phénomène de programmation photopériodique maternelle. Plus récemment l'équipe analyse l'effet de perturbateurs environnementaux (disrupteurs endocrines, pollution lumineuse, travail en horaires décalés) sur les cycles reproducteurs et la fertilité.

Horloge circadienne, sommeil et plasticité homéostatique dans les troubles de l'humeur

Responsable : Dr Tsvetan SERCHOV
Unité de recherche : Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI) UPR 3212

Notre équipe étudie les mécanismes moléculaires et cellulaires du traitement antidépresseur rapide. En utilisant une combinaison de méthodes de biologie moléculaire, d'électrophysiologie in vivo et d'analyses comportementales complexes, nous étudions le rôle de l'horloge circadienne et des mécanismes homéostatiques du sommeil en tant que modulateurs de la plasticité homéostatique dans la physiopathologie et le traitement des troubles de l'humeur.

Épigénétique et dynamique des systèmes de mémoire

Responsables : Dr Anne-Laurence BOUTILLIER et Pr Jean-Christophe CASSEL
Unité de recherche : Laboratoire de Neurosciences Cognitives et Adaptatives (LNCA) UMR 7364

Les recherches de l’équipe sont centrées sur la dynamique fonctionnelle de la consolidation d’une trace mnésique et sur les mécanismes moléculaires et cellulaires – particulièrement les mécanismes épigénétiques – responsables des déficits de mémoire dans les maladies neurodégénératives (maladie d’Alzheimer et maladies apparentées, démences à corps de Lewy et fronto-temporales, maladie de Huntington). Nous étudions les mécanismes fondamentaux qui gouvernent les processus mnésiques, avec un intérêt particulier pour l’axe hippocampo-cortical et le rôle des noyaux réuniens/romboÏde dans la consolidation systémique d’une mémoire spatiale, ou l’axe hippocampo-striato-cortical dans la consolidation systémique d’une mémoire procédurale (engagement/désengagement des structures ; coopération vs. compétition; flexibilité comportementale) à l’aide de tests comportementaux dédiés, couplés à des approches lésionnelles (excitotoxiques, lésions sélectives) ou traçages par injections d’AAV. Nous recherchons des signatures épigénétiques / transcriptomiques associées à la formation d’une mémoire (analyses intégrées par séquençage haut-débit : RNA-seq, ChIP-seq…), dans des régions spécifiques du cerveau. Les études menées dans notre équipe comprennent une caractérisation allant de l’échelle moléculaire à l’échelle comportementale.

ENGRAM

Responsables : Dr Chantal MATHIS et Dr Lucas LECOURTIER
Unité de recherche : Laboratoire de Neurosciences Cognitives et Adaptatives (LNCA) UMR 7364

ENGRAM a pour but d’identifier les réseaux neuronaux impliqués dans l’élaboration et la réactivation d’un engramme mnésique au cours de tâches de mémoire spatiale, de reconnaissance ou de conditionnement de peur. Le devenir de ces réseaux est également étudié au cours du vieillissement et dans des conditions pathologiques (modèles de la maladie d'Alzheimer et de dépression principalement). Biomarqueurs précoces de la maladie d’Alzheimer : nous évaluons les marqueurs les plus précoces du déclin cognitif et des altérations des réseaux neuronaux en parallèle avec l’émergence des signes neuropathologiques caractéristiques de la maladie d’Alzheimer dans des modèles murins. Codage de l’information spatiale : grâce à l’enregistrement multi-sites et l’imagerie calcique intracérébrale chez une souris apprenant une tâche de navigation spatiale, nous caractérisons les patterns d’activité à chaque étape de sa trajectoire pour déterminer la dynamique des interactions entre des différents réseaux neuronaux mis en jeu au cours au cours de l’apprentissage. Conditions d’hébergement et vieillissement cognitif chez le rat : nous évaluons les effets d’un enrichissement des conditions d’hébergements sur le déclin de certaines fonctions cognitives et recherchons les corrélats neurobiologiques au vieillissement réussi en nous focalisant sur l’étude des systèmes cholinergique et endocannabinoïde.

Mécanismes centraux et périphériques de la neurodégénérescence

Responsable : Dr Luc DUPUIS
Unité de recherche : unité Inserm "Mécanismes centraux et périphériques de la neurodégénérescence" UMR_S 1118

Notre laboratoire vise à décrypter les mécanismes pathologiques qui déclenchent la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la démence fronto-temporale, deux maladies neurodégénératives étroitement liées, fatales et actuellement incurables. Notre originalité réside dans l'étude des interactions réciproques qui se produisent entre le système nerveux central et les organes périphériques, et dans l'objectif général de comprendre la myriade de signes et de symptômes associés à ces maladies.

Neuropsychologie cognitive et physiopathologie de la schizophrénie

Responsable : Dr Anne GIERSCH
Unité de recherche : unité Inserm "Neuropsychologie cognitive et physiopathologie de la schizophrénie" UMR_S 1114

Les recherches sur la physiopathologie des maladies psychiatriques passent par la compréhension de ce qui nous permet d'être connecté à notre environnement, d'être capable de raconter notre histoire, de faire attention à notre environnement, de le percevoir et d'y réagir de façon adaptée. L'altération de ces mécanismes posent des questions sur la mémoire et le temps, qui sont explorées dans l'unité, de même que la souffrance psychique et les symptômes liés à l'addiction.

Créativité, Science, Innovation

Responsable : Pr Thierry BURGER-HELMCHEN
Unité de recherche : Bureau d'Economie Théorique et Appliquée (BETA) UMR 7522

Les travaux des chercheurs en économie et management impliqués dans la thématique « le Temps dans la perception et l'action » visent à comprendre les comportements des agents économiques, en tenant compte de leurs interactions (sur les marchés comme en dehors) et du contexte risqué et/ou incertain dans lequel ils évoluent. Les économistes sont particulièrement sensibles à la notion de comportements, de biais, de bruits qui affectent les décisions des individus et leurs actions. Ces travaux sont dans la lignée des théories développées par les prix Nobel Richard Thaler, Daniel Kahneman et Vernon L. Smith. Les chercheurs du Beta ont notamment recours aux méthodes de l’économie expérimentale dans leurs travaux. La notion de temps est employée dans le cadre des travaux sur l’économie et le management évolutionniste, le changement organisationnel, les routines individuelles et les effets d’apprentissage, l’idéation et la diffusion des innovations.

Imagerie Multimodale Intégrative en Santé

Responsable : Dr Laura HARSAN
Unité de recherche : équipe Imagerie Multimodale Intégrative en Santé (IMIS) au sein du Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (iCube) UMR 7357

Plasticité des contrôles de la douleur

Responsable : Pr Pierrick POISBEAU
Unité de recherche : Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI) UPR 3212

Notre équipe de recherche fondamentale et clinique s'intéresse aux problématiques liées à la douleurchez le nouveau-né et l'adulte (thématique NeuroPain), mais considère également ces problématiques sous l'angle de la temporalité (NeuroTime) :
1)    Exploration fonctionnelle de la douleur : la douleur est une histoire de vie, l’exploration fonctionnelle menée dans nos études tient compte de la maturation du système nerveux en fonction de l’âge et d’autre différences comme le sexe biologique ou les influences biopsychosociales (génétique, influences socioculturelles, qualité de vie dont le sommeil et les rythmes de vie professionnelle).
2)    Ontogenèse de la nociception : le codage sensoriel de la douleur dans sa perception, visualisé par les différentes oscillations cérébrales, peut permettre d’identifier la mise en place d’une conscience de la douleur. Cependant, la mise en forme de la réponse motrice peut être plus délicate à évaluer. Elle demande donc une caractérisation chronobiologique dans son expression précoce. 
3)    Conséquences neuro-développementales des stress de vie précoce : nous analysons l’impact respectif de stress douloureux et (a priori) non douloureux sur la trajectoire de santé des nouveau-nés. Nous étudions tout particulièrement le rôle de l’ocytocine et du peptide vasoactif intestinal. Le monitorage de ces biomarqueurs pendant les 1000 premiers jours de vie semble donner des informations précieuses sur la plasticité du système nociceptif dans un contexte de d’histoire de vie traumatique à la petite enfance. 

Plateformes

Chronobiotron (UMS 3415)

Directrice : Dr Sophie REIBEL FOISSET

Le Chronobiotron est une plate-forme d’hébergement et d’exploration fonctionnelle rongeurs qui a la particularité de disposer d'un équipement spécifiquement conçu pour l'étude des rythmes biologiques, ensemble des mécanismes mis en place par les organismes pour anticiper et donc s’adapter aux variations cycliques de leur environnement.

Centre de recherche international de chronosomnologie | CIRCSom

Directeur : Pr Patrice BOURGIN

Le CIRCSom offre un plateau de recherche clinique pour l’étude des mécanismes de régulation du sommeil et la vigilance chez l’humain, de la petite enfance au sujet âgé. Le CIRCSom permet d’étudier des patients avec troubles neuropsychiatriques sévères, y compris les enfants. L’équipe de recherche réunit l’ensemble des compétences, expertises et techniques nécessaires à la réalisation de protocoles de recherche contrôlés, dits chronobiologiques, permettant d'évaluer les effets de la lumière, les mécanismes régulateurs du sommeil et l’EEG.

ComptOpt - Comportement et Optogénétique

Directrice : Dr Mélanie KREMER

En coordination avec le Chronobiotron UMS 3415, la plateforme d’expérimentation animale « Comportement et Optogénétique « ou « ComptOpt », est spécialisée dans l’étude du comportement chez le rongeur (rat, souris et espèces non conventionnelles telles que les hamsters). ComptOpt conçoit, développe, adapte et met en application de nouvelles méthodologies (modèles, tests et protocoles) dans le cadre de la recherche en biologie animale sur le système nerveux ainsi que des troubles qui lui y sont associés. Elle coordonne également les transferts de savoir-faire en expérimentation animale sur ces thèmes de recherche. Nous répondons aux besoins plus spécifiques en chirurgies et comportement des équipes travaillant sur la neurobiologie des rythmes ou le sommeil.

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