ORGANISATION
PLASTICITE DE L'EXCITABILITE NEURONALE ET EPILEPSIE
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RESPONSABLE : DEBANNE Dominique

MEMBRES ACTUELS :

THEMES DE RECHERCHE :

Depuis sa création, l'équipe mène 6 thèmes de recherche en parallèle: 
1) plasticité de la transmission synaptique (Inglebert et al., PNAS 2020, Ho et al., PNAS 2021), 
2) plasticité de l'excitabilité intrinsèque dans les neurones de l'hippocampe (Daoudal et al., PNAS 2002; Campanac & Debanne, J Physiol 2008; Campanac et al., J Neurosci 2008; Cudmore et al., J Neurosci 2010; Campanac et al., Neuron 2013; Gasselin et al., J Physiol 2015; Gasselin et al. Sci Rep 2017; Debanne et al., Curr Opin Neurobiol 2019; Incontro et al., J Neurosci 2021; Sammari et al., PNAS 2022) et du néocortex (Sourdet et al., J Neurosci 2003; Carlier et al., J Physiol 2006), 
3) déterminants synaptiques et intrinsèques du temps neuronal (Sourdet et al., J Neurosci 2003; Boudkkazi et al.,  Neuron 2007; Cudmore et al., J Neurosci 2010; Boudkkazi et al., J Physiol 2011; Gastrein et al., J Physiol 2011; Caillard PLoS One 2011; Dubruc et al., J Neurophysiol 2013),
4) développement des propriétés fonctionnelles des synapses inhibitrices des motoneurones extra-oculaires (abducens) et de leurs propriétés d'excitabilité neuronale (Russier et al., J Physiol 2002; Russier et al., J Physiol 2003)
5) fonction axonale (Kopysova & Debanne, J Neurosci 1998; Bialowas et al., EJN 2015; Rama et al., Nat Commun 2015; Rama et al., Sci Rep 2017; Zbili & Debanne, Front Cell Neurosci 2020; Zbili et al., Sci Adv 2020; Fékété et al., PNAS 2021; Zbili et al., PNAS 2021).
6) rôle de la protéine LGI1 dans le contrôle de l'excitabilité neuronale et l'épilepsie (Seagar et al., PNAS 2017; Ramirez-Franco et al., Brain 2022; Extrémet et al., Cells 2022).

Actuellement 4 de ces axes de recherche sont toujours développés: 1) la plasticité de l'excitabilité neuronale, 2) la plasticité de la transmission synaptique, 3) la fonction axonale et 4) LGI1 et excitabilité neuronale.

PROJETS :

Plasticité de l'excitabilité neuronale
La plasticité fonctionnelle dans le cerveau n'est pas uniquement d'origine synaptique. Les canaux ioniques dépendant du potentiel sont également régulés par l'activité neuronale. Une grande part de notre activité est dédiée à la compréhension des interactions existant entre les plasticités synaptiques et intrinsèques. Nous avons établi que les règles de plasticité décrites pour la transmission synaptique (BCM, STDP) sont également valides pour la plasticité de l'intégration synaptique (plasticité du couplage EPSP-spike) dans les neurones pyramidaux de la région CA1 (Daoudal et al. PNAS 2002: Campanac & Debanne, J Physiol 2008). Nous montrons que l'activité des canaux cationiques activés par l'hyperpolarisation (canaux HCN) est réduite dans les dendrites à la suite de l'induction de la potentialisation de l'intégration synaptique (Campanac et al., J Neurosci 2008). Nous avons démontré que les interneurones GABAergiques sont aussi le siège de régulation de l'excitabilité impliquant les canaux Kv1 (Campanac et al., Neuron 2013) ou les canaux Kv7 (Incontro et al., J Neurosci 2021; Sammari et al., PNAS 2022). Nous avons démontré l'implication des canaux HCN dans la régulation homéostatique de l'excitabilité des neurones CA1 (Gasselin et al., 2015; Gasselin et al., 2017). Nous explorons à l'heure actuelle les mécanismes de régulation homéostatique des canaux Kv1 (ANR Blanc Neuroscience 2011-2017 Reprek), la nature des changements intrinsèques associés à la dépression à long-terme de la transmission synaptique dans l'hippocampe et le rôle de la plasticité intrinsèque dans l'amblyopie (FRM Physio-pathology of the visual system 2013; ANR Plastinex 2021).

Temps neuronal
Nous étudions les facteurs qui déterminent la synchronisation neuronale au niveau de 2 sites stratégiques du neurone: la synapse et le segment initial de l'axone qui génère le potentiel d'action (PA). Nous avons montré que le délai synaptique n'est pas fixe mais qu'il dépend étroitement de la probabilité de libération, susceptible de varier dans plusieurs formes de plasticité synaptique à court et long terme (Boudkkazi et al., Neuron 2007), et de la forme du potentiel d'action présynaptique (Boudkkazi et al., J Physiol 2011).
Nous avons identifié l'importance des trajectoires de potentiel précédant le PA dans la précision de la décharge neuronale (Sourdet et al., J Neurosci 2003; Cudmore et al., J Neurosci 2010; Gastrein et al., 2011). Ces trajectoires sont contrôlées par plusieures courants ioniques qui affectent spécifiquement le premier PA (courant potassium de type D, ou courant cationique de type H) ou les PAs secondaires (courant mAHP). Nous avons également caractérisé le rôle de l'activité synaptique inhibitrice dans la précision de la décharge neuronale (Caillard, PLoS One 2011; Dubruc et al., J Neurophysiol 2013).

Axone
Enfin, nous étudions le rôle des canaux ioniques de l'axone dans la transmision de l'information neuronale (Debanne et al., 1997; Kopysova & Debanne, J Neurosci 1998; Debanne, Nat Rev Neurosci 2004; Debanne et al., Physiol Rev 2011). Nous avons montré le rôle des canaux Kv1 et Nav dans les différents mécanismes de régulation analogue-digitale de la transmission synaptique (Debanne et al., Nat Rev Neurosci 2013; Bialowas et al., EJN 2015; Rama et al., Nat Commun 2015; Zbili & Debanne, Front Cell Neurosci 2020; Zbili et al., Sci Adv 2020) et le rôle des canaux axonaux sur l'excitabilité (Rama et al., Sci Rep 2017).

LGI1 et épilepsie
Nous avons montré que l'absence de LGI1 augmente l'excitabilité des neurones via la réduction du courant sensible à la DTx-I (Seagar et al., PNAS 2017). Récemment, nous avons montré qu'un anticorps dirigé contre la région LRR de la protéine LGI1 mais pas contre la région EPTP augmente l'excitabilité intrinsèque des neurones CA3 (Extrémet et al., Cells 2022).


COLLABORATIONS
Internationales:  JJ Garrido (CSIC, Madrid) et N Brunel (Duke, USA; NSF-ANR Syncity 2014).
Nationales: Jean-Christophe Poncer (INSERM Paris; ANR NMP 2008 EPISOM), Agnès Baude (INSERM, Marseille), Stéphanie Baulac (INSERM, Paris; ANR Blanc Neurosciences 2011, REPREK), Romain Brette (Institut de la Vision, Paris; ANR Axode 2014-2019; ANR Plastinex 2021-2025) et Boris Barbour (IBENS, Paris; NSF-ANR Syncity 2014).
Locales: Service de Biochimie et Biologie Moléculaire CHU Nord (Pr J Gabert; FRM 2013), Service d'Ophtalmologie  CHU Nord (Pr D Denis; FRM 2013).
Internes: Oussama El Far (ANR LoGiK 2017).


METHODOLOGIES
Notre équipe utilise l'ensemble des techniques d'électrophysiologie in vitro sur tranches d'hippocampe, de néocortex, de thalamus ou cultures organotypiques d'hippocampe. Nous disposons de 7 stands d'électrophysiologie dont 1 couplé à un microscope confocal (Zeiss LSM710). Nous analysons le fonctionnement des circuits synaptiques par les enregistrements de paires de neurones connectés synaptiquement (Boudkkazi et al., Neuron 2007; Debanne et al., Nat Prot 2008; Boudkkazi et al., J Physiol 2011; Gastrein et al., J Physiol 2011; Rama et al., Nat Comm 2015; Zbili et al., Sci Adv 2020), explorons le fonctionnement du neurone par les enregistrements dendritiques (Campanac et al., J Neurosci 2008) et axonaux (Boudkkazi et al., J Physiol 2011; Bialowas et al., EJN 2015; Rama et al., Nat Comm 2015; Zbili et al., Sci Adv 2020), et pouvons disséquer certains mécanismes à l'aide du dynamic-clamp synaptique (Sourdet et al., J Neurosci 2003; Cudmore et al., J Neurosci 2010) et intrinsèque (Carlier et al. J Physiol 2006; Campanac et al., J Neurosci 2008), la modélisation (Kopysova & Debanne, J Neurosci 1998; Russier et al., J Physiol 2002; Cudmore et al., J Neurosci 2010; Caillard, PLoS One 2011; Rama et al., Nat Comm 2015; Zbili & Debanne, Front Cell Neurosci; Zbili et al., Sci Adv 2020; Fékété et al., PNAS 2021) et les réseaux hybrides (Cudmore et al.,  J Neurosci 2010).
Nous avons étendu cet éventail de techniques à l'imagerie confocale du calcium, du sodium et du potentiel (Bialowas et al., EJN 2015; Rama, Front Cell Neurosci 2015; Rama et al., Nat Commun 2015; Rama et al., Sci Rep 2017; Zbili et al., Sci Adv 2020; Inglebert et al., PNAS 2020; Fékété et al., PNAS 2021).

FINANCEMENTS :
Notre équipe est soutenue par l'INSERM, le CNRS, le Ministère de la Recherche, la Fondation Recherche Médicale, la Communauté Européenne, l'Agence Nationale de la Recherche, l'Ecole Normale Supérieure, la Région PACA, l'Institut Méditerranéen de Recherche Avancée (IMéRA), AMiDEX, NeuroMarseille et Neuroservice

En cours:
FRM Equipe 2019-2023
ANR "PLASTINEX" 2021-2025
Région SUD "DESOMLIBEX" 2021-2024
A*Midex, contrat Equipement 2023-2025
FRC, Mécanismes moléculaires de la plasticité dans le thalamus visuel, 2023-2024

ANCIENS MEMBRES :

ALCARAZ Gisèle, BIALOWAS Andrzej , BOUDKKAZI Sami, CAILLARD Olivier , CAMPANAC Emilie, CARLIER Edmond , COQ Olivier , CUDMORE Robert H, DAOUDAL Gaël, DEGLISE Patrice, DUBRUC Franck , DUMENIEU Maël, EXTREMET Johanna, FEKETE Aurélie, GASSELIN Célia , GASTREIN Philippe, GIRAUD Pierre , GOAILLARD Jean-Marc , INGLEBERT Yanis, MARRA Vincenzo , PIERALI Hélia, RAMA Sylvain , SOURDET Valérie, ZANIN Emilie, ZBILI Mickaël.

PUBLICATIONS :


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