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Neuroplasticité Corticale
Dr Yohi ZENNOU-AZOGUI (Responsable)
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Les travaux de recherche du groupe de recherche « Neuroplasticité corticale » s’inscrivent dans le cadre général de l’étude fondamentale de la neuroplasticité des représentations corticales, ses mécanismes et ses corrélats fonctionnels. Ils s’articulent autour de deux modèles expérimentaux, celui de la plasticité des fonctions somesthésiques et celui de la plasticité des fonctions auditives. Nos études sont centrées sur l’étude du codage neuronal et de l’intégration corticale des informations sensorielles ainsi que sur celle des processus d’adaptation et de réorganisation post-lésionnelle des cartes corticales et leurs corrélats sensorimoteurs et perceptifs. Ils s’intéressent en outre aux pathologies qui affectent les systèmes somatosensoriel et auditif (lésion spinale, trauma acoustique, infirmités motrices cérébrales) et aux modèles animaux de ces pathologies. La compréhension des mécanismes de la plasticité cérébrale, l’évaluation de son caractère adaptatif mais également la recherche de stratégies thérapeutiques visant à l’exploiter et la promouvoir, constituent le moteur d’une démarche qui allie diverses approches complémentaires, cellulaires (immuno-histologie), fonctionnelles (électrophysiologie, imagerie optique, EEG) et comportementales.
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THEME 1
Codage neuronal et intégration corticale des informations sensorielles
Modalité somesthésique
JM Brezun, JO Coq, M Martinez, N Montejo-cervera, C Xerri, Y Zennou-Azogui
L’une de nos études concerne le codage neuronal des entrées sensorielles dans le cortex somesthésique primaire (S1). Elle vise à étudier la distribution spatiotemporelle de l’activité neuronale au sein d’un réseau cortical par l’enregistrement électrophysiologique simultané des ensembles de neurones dans S1 chez le rat anesthésié. Afin de comprendre comment l’information sensorielle est transformée et représentée (encodage/décodage) dans le système nerveux, nous étudions les relations entre les patrons de décharge neuronale et les caractéristiques des stimuli tactiles, dans le cadre de la Théorie de l’Information. Nous nous intéressons également à la topographie dynamique des représentations corticales somesthésiques en utilisant la technique d’imagerie optique. Cette technique d’enregistrement des signaux optiques intrinsèques et extrinsèques (colorants fluorescents potentiel-dépendants) de source corticale offre la possibilité de visualiser avec une grande résolution spatiale et temporelle l'activité corticale de populations neuronales et permet d’appréhender la distribution spatiale et la dynamique de propagation des activités neuronales infra- et supra-liminaires.
Modalité auditive
G Moffat, A. Norena
Nous étudions les corrélats neuronaux de la perception auditive, chez l’animal anesthésié et éveillé, à partir de deux approches complémentaires. La première approche consiste à étudier, chez l’animal « normo-entendant », la manière dont les neurones corticaux représentent et « codent » une perception auditive. Dans ce contexte, des stimuli auditifs permettant d’appréhender certaines grandes propriétés de la perception auditive sont utilisés. Par exemple, nous nous intéressons aux mécanismes neuronaux responsables du groupement des traits acoustiques dans le domaine fréquentiel et temporel. La deuxième approche consiste à étudier les corrélats neuronaux de la perception auditive à partir d’un modèle d’illusion auditive – les acouphènes. Il est bien connu qu’une dose massive d’aspirine et un traumatisme acoustique induisent des acouphènes chez l’homme. Ces deux « traitements » sont utilisés chez l’animal pour appréhender la plasticité du système auditif et rechercher les corrélats neuronaux des acouphènes.
Techniques utilisées : électrophysiologie chez l’animal anesthésié et éveillé (enregistrements extracellulaires des potentiels d’action et des potentiels de champs locaux) et imagerie optique à colorant voltage-dépendant. |
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THEME 2
Réorganisation post-lésionnelle des cartes corticales et corrélats fonctionnels
Lésion de la moelle épinière
JM Brezun, M Martinez, C Xerri, Y Zennou-Azogui
Nous étudions la restauration des fonctions somesthésiques, corrélativement à la malléabilité des cartes des cortex S1 et M1, après une hémisection spinale cervicale. Nous étudions également l’influence de deux approches thérapeutiques, la rééducation fonctionnelle et la greffe de cellules gliales engainantes olfactives, sur les réorganisations médullaires, la restauration des fonctions tactiles et des habiletés sensorimotrices, ainsi que sur le remodelage des cartes des cortex somesthésique et moteur. Des techniques morphologiques, histologiques et d’imagerie (IRM anatomique) permettent de caractériser l’extension de la lésion et la réparation des fibres nerveuses dans la moelle. Des tests comportementaux sont utilisés en vue de quantifier les déficits fonctionnels et la récupération. Des méthodes de cartographie corticale électrophysiologique et d’imagerie optique visent à évaluer l’altération et la restauration des propriétés d’intégration sensorielle dans l’aire S1, et la réorganisation des représentations motrices de la patte est explorée à l’aide de cartographies par stimulations intracorticales.
Modèle animal des Infirmités Motrices Cérébrales
JO Coq, M Delcour, M Russier
Les Infirmités Motrices Cérébrales (IMC) sont la 1ère cause d’incapacité physique chez l’enfant. Nous développons un modèle animal (rat) reproduisant la grande diversité des déficits posturaux, moteurs et cognitifs observés chez les patients IMC. Ce modèle repose sur la combinaison d’une ischémie prénatale provoquant une atteinte de la substance blanche et une restriction sensorimotrice postnatale visant à induire un dysfonctionnement des boucles de rétroaction sensorimotrice. La cartographie électrophysiologique des aires S1 et M1 permet la mise en évidence des corrélats neuronaux des déficits fonctionnels. Les déficits sensorimoteurs sont déterminés par l’analyse du mouvement lors de la locomotion sur tapis roulant à différents délais postnatals. Les déficits cognitifs sont évalués par des tests de reconnaissance d’objets. Nos travaux visent également au développement de stratégies réhabilitation fonctionnelle applicables à terme chez l’Homme.
Trauma acoustique
G Moffat, A. Norena
Un traumatisme auditif, induit chez l’homme une élévation des seuils auditifs et des perceptions fantômes (acouphènes). Il a été montré que la perte auditive post-traumatique était en partie réversible et que cette récupération fonctionnelle de l’audition pouvait être accompagnée d’une disparition des acouphènes. Le traumatisme auditif constitue donc un modèle de choix pour l’étude des modifications plastiques induites dans le cortex auditif et la compréhension des mécanismes neurophysiologiques à l’origine des acouphènes. La recherche des corrélats neuronaux des acouphènes est à la fois effectuée chez l’animal (électrophysiologie, imagerie optique) et chez des patients victimes de traumatismes accoustiques (tests psychoacoustiques, EEG). Nous étudions également chez sujets malentendants et/ou porteurs d’acouphènes les effets d’une thérapie par stimulation acoustique et électrique sur la récupération de l’audition et les acouphènes.
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