Christina You Chien Chou – prix Cerveau en tête 2024

Une approche de cartographie optique pour mieux comprendre les connexions dans le cortex visuel du cerveau

Dans le cerveau, les informations sont transmises d’un neurone à l’autre par l’intermédiaire de connexions appelées synapses. Le dysfonctionnement synaptique est sans surprise à l’origine de nombreuses maladies neurologiques, telles que l’autisme, la schizophrénie et l’épilepsie. Pour comprendre le fonctionnement du cerveau, il est essentiel de savoir comment les synapses sont connectées de manière spécifique à chaque type de cellule. Dans cette publication, Christina Chou, qui travaille dans le groupe de recherche de Jesper Sjöström à l’université McGill, a utilisé une nouvelle technique appelée optomapping (cartographie optique) pour révéler des principes de connexion de circuit précédemment inconnus pour les neurones excitateurs et inhibiteurs dans le cortex visuel de la souris. Elle a découvert que les différents types de cellules ont des schémas de connectivité distincts et que les effets des synapses excitatrices sur les neurones inhibiteurs sont plus fortes, plus denses et plus étendues que sur les neurones excitateurs. En d’autres termes, l’inhibition peut l’emporter sur l’excitation et la tempérer. Elle a également découvert que la dynamique synaptique à court terme dépendait à la fois de l’emplacement du neurone transmetteur et du type de cellule cible. Ces résultats sont essentiels pour comprendre comment la diversité des synapses sous-tend les fonctions des circuits spécifiques à un type de cellule.

Dans le passé, les techniques classiques basées sur l’électrophysiologie ont permis aux chercheurs d’étudier précisément les synapses, mais le faible rendement des données de cette technique a constitué un obstacle majeur à la cartographie complète des connexions spécifiques à un type de cellule dans les états sains et pathologiques. Par conséquent, la recherche en neurosciences se heurte depuis longtemps à un problème de débit. Dans le laboratoire du professeur Jesper Sjöström, Christina Chou a mis au point un pipeline combinant l’électrophysiologie et l’optogénétique pour trouver et étudier rapidement les synapses entre différents types de neurones sans sacrifier la précision et la fiabilité. Cette méthode, qu’ils ont appelée optomapping, est 100 fois plus rapide que les techniques actuelles basées sur l’électrophysiologie.

Dans cette publication, Christina Chou a cartographié de façon optique la connectivité synaptique à une échelle sans précédent, démontrant la valeur de l’optomapping en tant que nouvelle approche pour cartographier les circuits neuronaux, permettant aux chercheurs de tester rapidement et de manière fiable des centaines de connexions synaptiques candidates couvrant l’ensemble de la colonne corticale. Le groupe de recherche a également mis à disposition le code d’acquisition et d’analyse des données. En utilisant un équipement de microscopie à 2 photons relativement standard, l’optomapping permet à des groupes de recherche de taille moyenne de mener des études approfondies sur la connectivité synaptique, une entreprise qui n’était auparavant possible que pour les grands instituts bien financés. Il s’agit d’une technique qui change la donne et qui modifie déjà la manière dont la recherche en neurosciences est menée. Ce projet d’optomapping a également apporté une nouvelle perspective sur les principes qui régissent la structure fine du câblage du cortex visuel. La capacité à distinguer les fonctions des circuits spécifiques à un type de cellule promet le développement d’une médecine plus précise pour le traitement des troubles neurologiques à l’avenir.

À propos de Christina Chou

Christina Chou a réalisé ce travail au sein du groupe de recherche du professeur Jesper Sjöström, qui étudie les synapses corticales et leur plasticité à l’aide de techniques de microscopie et d’électrophysiologie de pointe à l’Université McGill. Dans le cadre de ce projet, Christina Chou a dirigé la conception, le développement, la mise en œuvre et la validation de l’optomapping. Sous la supervision du professeur Sjöström, cette étude est la pièce maîtresse de sa thèse de doctorat.

Christina Chou est actuellement rédactrice médicale à at liV Medical Education Agency.

Sources de financement

• Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC)
• Conseil de recherche en science naturelle et en génie
• Fondation canadienne pour l’innovation (CFI)
• Fonds de recherche du Québec – nature et technologie (FRQNT)
• Fonds de recherche du Québec – santé (FRQS)
• Ann and Richard Sievers Award
• McGill Healthy Brains for Healthy Lives Initiative (HBHL)
• McGill Faculty of Medicine Max E. Binz Fellowship
• The Research Institute of the McGill University Health Centre (RI-MUHC)
• The Montreal General Hospital (MGH) Foundation
• Réseau de bio-imagerie du Québec (RBIQ)