Résumé de la recherche
Notre objectif à long terme est de comprendre les mécanismes fondamentaux du comportement. Nous étudions les gènes et les protéines qui contrôlent les synapses – les connexions entre les cellules nerveuses. Les machines multiprotéines comprenant de nombreuses protéines de synapse différentes sont responsables de comportements innés et appris, et leur dysfonctionnement sous-tend de nombreuses maladies du cerveau et affections neurologiques, notamment la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie, l’autisme, la dépression, la dépendance et la déficience intellectuelle. Ces mécanismes sont conservés entre la souris et l’homme, ouvrant de nouvelles voies de diagnostic et de découvertes thérapeutiques.
Intérêts de recherche actuels
Notre recherche actuelle est axée sur la découverte de la portée et des impacts fonctionnels de la diversité des synapses dans tout le cerveau. Nous avons développé des méthodes pour cartographier la composition des protéines à l’échelle du cerveau à une résolution de synapse unique. Ces cartes de » synaptomes », qui révèlent les caractéristiques moléculaires et morphologiques d’un milliard de synapses, ont mis au jour une diversité de synapses spatio-temporelles sans précédent organisée en une architecture en corrélation avec les connectomes structurels et fonctionnels. Nous avons caractérisé comment l’architecture du synaptome du cerveau change tout au long de la vie, avec des phases d’expansion rapide suivies d’un lent déclin de la vieillesse qui peuvent informer sur le vieillissement naturel et les fenêtres de susceptibilité à la maladie. Fait important, nous avons montré que les mutations responsables de troubles cognitifs tels que l’autisme réorganisent les cartes des synaptomes.
Ces nouvelles découvertes sur la diversité des synapses ont des implications importantes pour le fonctionnement du cerveau en termes d’apprentissage et de mémoire, conduisant à de nouveaux modèles de stockage et de rappel de l’information. Nous étudions maintenant la dynamique du synaptome – la mesure dans laquelle les synapses changent à court terme, pendant les cycles de sommeil quotidiens, et la rapidité avec laquelle les protéines de synapse sont remplacées; et, à plus long terme, comment les apports sensoriels de l’environnement et le comportement dépendant de l’activité influencent le développement du synaptome. Nous débloquons également la complexité du cerveau en caractérisant la diversité des synapses dans l’unité fondamentale du cerveau – le neurone individuel. Un effort majeur est de faire progresser notre laboratoire, nos outils d’analyse d’images et de calcul vers l’étude directe du cerveau humain, révélant les impacts progressifs sur le synaptome de dysfonctionnements tels que la maladie d’Alzheimer. La cartographie des synaptomes a également le potentiel de compléter les techniques cliniques, en découvrant ce que les approches d’imagerie diagnostique telles que la TEP nous disent des dommages au synaptome. Un objectif clé à l’avenir est d’intégrer toutes ces données sur les synaptomes dans les ressources internationales de données sur le cerveau à grande échelle existantes afin de maximiser leur valeur de découverte de la santé.
Membres du groupe de recherche
- Noboru Komiyama: Maître de conférences
- Emma Sigfridsson: Responsable de laboratoire
- Zhen (Ricky) Qiu: Développeur d’Analyse d’images
- Ragini Gokhale: Ingénieur informatique
- Edita Bulovaite : Doctorante
- Dimitra Koukaroundi: Doctorante
- Hanan Woods: Doctorante
- Gabor Varga : Assistante de Recherche
- Bev Notman: Assistante de Recherche
- Theresa Wong : Assistante de Recherche