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Les habits neufs de l'hippocampe

Engagé au Département de biologie Cellulaire et de Morphologie (DBCM) dès janvier 2010 comme professeur boursier du Fonds national suisse, le neurobiologiste Nicolas Toni constitue un groupe pour explorer les cellules souches de l’hippocampe et leur fonctionnement dans les processus d’apprentissage et de mémorisation.

Depuis la fin des années 1990, le dogme du cerveau qui perd sa capacité de régénération après la naissance est mis à mal avec la preuve de l’existence de cellules souches dans le cerveau adulte, continuant à se diviser et à créer de nouveaux neurones dans l’hippocampe et la zone subventriculaire. Une ligne de recherche restée longtemps inexplorée tant elle venait heurter les croyances établies. Le neurobiologiste Nicolas Toni s’inscrit dans la filiation de Fred Gage, avec qui il a pu collaborer dans le cadre d’un post doc au Salk Institute de San Diego, et qui a prouvé l’existence de la neurogenèse adulte d’une manière indubitable, ainsi que son implication dans les mécanismes d’apprentissage.
Sur la base de ces connaissances, le travail de Nicolas Toni a permis de poser des questions inédites sur l’intégration des nouveaux neurones dans le cerveau. On sait désormais que sur 100 cellules ainsi créées 70 meurent à leur troisième semaine de vie. Certaines présentent alors des caractéristiques neuronales, mais sans avoir encore formé de nouvelles synapses. «L’intégration se réalise donc de manière sélective, précise Nicolas Toni. Nous pensons que les cellules qui ne sont pas engagées dans les processus synaptiques durant leur troisième semaine meurent. Il suffit d’inhiber la formation des synapses dans l’hippocampe de la souris pour constater que toutes les nouvelles cellules meurent.»
Après avoir montré grâce aux techniques du laboratoire américain que les nouveaux neurones forment des synapses et que leur survie en dépend, le chercheur entend profiter des installations et de l’environnement neuroscientifique du DBCM, à l’Université de Lausanne, pour explorer les possibilités d’améliorer l’intégration synaptique des nouveaux neurones dans l’hippocampe. Il faut d’abord comprendre d’une façon plus précise comment ces cellules s’intègrent dans cet organe «encore si mal connu» qu’est le cerveau, estime Nicolas Toni. La formation des synapses est liée à l’expérience, poursuit le chercheur qui donne volontiers l’exemple des violonistes dont le cortex moteur dirigeant la main gauche est plus développé que celui dirigeant la main droite. De nombreuses molécules impliquées dans les processus d’apprentissage favorisent par ailleurs la formation des synapses.
Grâce à une meilleure compréhension de ces phénomènes et en particulier des neurones continuellement engendrés dans l’hippocampe, il entend contribuer à poser de nouvelles bases thérapeutiques dans le domaine si complexe des lésions cérébrales, des maladies neurodégénératives et des troubles de la mémoire liés à de nombreuses pathologies ou simplement au vieillissement. Son hypothèse consiste à imaginer qu’en stimulant la formation des synapses, autrement dit en améliorant la connexion des nouveaux neurones, on pourra augmenter leur capacité de survie et favoriser leur fonctionnement dans les processus d’apprentissage.

Nadine Richon/UNICOM

 

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Prof. Nicola Toni

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