Affilié à l'Université Laval et au Centre de recherche CERVO

Recherche

Notre laboratoire étudie les altératios du fonctionnement des neurones dans des désordres et maladies incluant

  • la douleur chronique,
  • la dépendance aux drogues,
  • l'épilepsie,
  • la maladie d'Alzheimer et
  • le déclin cognitif associé au vieillissement.

Techniques et approches

Photonics approaches to understanding the brain and nervous system in Yves De Koninck's laboratory

Notre recherche est axée principalement sur la compréhension des bases physiologiques, pharmacologiques et anatomiques de la transmission synaptique, avec une emphase particulière sur les substrats cellulaires des conditions pathologiques du système nerveux central.  

Nous utilisons des approches variées, qui incluent:  

  • enregistrements electrophysiologiques in vivo (micro-optrodes) et in vitro (patch clamp dans des tranches)
  • techniques d'imagerie multiphoton et non linéaires
  • microscopie en temps de vie de fluorescence
  • optogénétique in vivo 
  • analyse biochimique des tissus
  • traçage neuronal et immunochimie
  • approches computationnelles  

Le laboratoire s'implique activement dans le développement de nouvelles techniques photoniques incluant:

  • analyse de fluctuation des signaux de fluorescence (photométrie)
  • développement de sondes à fibre optique
  • nouvelles techniques microscopiques
  • approches de modélisation neuronale

Thème 1: Traitement sensoriel dans la moelle épinière

Nous avons développé une méthode qui permet de faire des enregistrements dans des tranches de moelle épinière vivantes, que nous utilisons pour comprendre le développement et l'organisation de l'inhibition dans la moelle épinière sensorielle.  

Plus récemment, nous avons identifié un nouveau substrat moléculaire pour la douleur pathologique: un mécanisme de signalisation des cellules neuroimmunes (microgliales) qui provoque un déséquilibre de homéostasie des ions chlorure dans de la corne dorsale de la moelle épinière, causant une désinhibition des signaux douleux.

Ces découvertes ont ouvert de nouvelles avenues de traitement pour la douleur chronique et mené au dépôt de quatre brevets pour le développement de nouveaux analgésiques [Nat.Med. 2013] et à la création d'une entreprise, Chlorion Pharma.

 

Thème 2: Développement de nouvelles technologies optogénétiques et photoniques

Nous nous intéressons au développement de nouvelles approches d'imagerie cellulaire et de photo-contrôle, s'appuyant sur les avancées dans les domaines de la photonique et des nanotechnologies, pour des applications en biomédecine.  

Parmi nos technologies les plus notables: 

  • Le développement d'une microsonde monostructurelle permettant des enregistrements optiques et electrophysiologiques simultanés in vivo (LeChasseur Y et al., Nat Methods 8:319-325)
  • Le design d'un dispositif adaptatif de compensation du mouvement pour l'imagerie in vivo dans des tissus. (Laffray S, et al., PLoS ONE 6:e19928).

Thème 3: Changements dans la physiologie synaptique au cours du vieillissement

Nous avons identifié plusieurs substrats potentiels des dysfonctions cognitives associées avec le vieillissement. Ceux-ci incluent un débalancement de l'activité inhibitrice, une activité synaptique exagérée et un manque d'afférences cholinergiques dans différentes régions du néocortex. Ces résultats montrent que des stratégies visant à rebalancer, plutôt que d'augmenter l'activité synaptique dans les régions concernées, pourrait produire de meilleurs résultats thérapeutiques pour le maintien de la performance cognitive dans le vieillissement anormal et la maladie d'Alzheimer (Bories C, et al., PLoS One 7: e46111; Bories C, et al., J Neurosci 33:1344-1356).

Thème 4: Modélisation computationnelle des propriétés des neurones

Les neurones sont constamment bombardés de signaux synaptiques qui causent des augmentations de la conductance des membranes, la dépolarisation tonique, et des fluctuations des potentiels membranaires et des gradients ioniques.  Nous avons mené une série d'études expérimentales et computationnelles qui montrent que le bruit synaptique et les mécanismes ioniques associés affectent dramatiquement comment les neurones traitent les signaux entrants, génèrent des potentiels d'action et intègrent l'information.  Nos résultats incluent: 

1) La démonstration que la capacité des neurones d'atteindre un contrôle positif de la vitesse de décharge neuronale dépend du bruit membranaire produit par les signaux synaptiques qui bombardent continuellement la cellule.  

2) La démonstration que les neurones peuvent passer d'un rôle d'intégrateur à un rôle de résonateur quand ils sont bombardés par une activité synaptique comparable à ce qui est observé dans des réseaux intacts (in vivo).

3) L'identification des principes biophysiques fondamentaux sous-jacents aux différents mécanismes d'initiation de la décharge, qui sont critiques pour la compréhension de la biophysique de l'encodage neuronal.  

Publications - Thème 1

Publications - thème 2

Publications - thème 3

Publications - thème 4