Je suis chargé de recherche CNRS dans l’équipe Physiopathologie de la transmission synaptique à l’Institut de Génomique Fonctionnelle (Montpellier).

L’équipe

Comment les décisions émergent-elles des interactions moléculaires dans les neurones et les synapses ? Cette question fondamentale reste non résolue, car elle nécessite de franchir un fossé théorique et méthodologique entre trois niveaux d’organisation : les voies de signalisation intracellulaire, la dynamique électrique des réseaux neuronaux, et les fonctions cognitives. Les approches actuelles se spécialisent sur un niveau : les neurosciences moléculaires étudient les signalisations in vitro, les neurosciences des systèmes enregistrent l’activité neuronale pendant les comportements, et les neurosciences computationnelles modélisent les décisions par des algorithmes abstraits. Chaque niveau d’organisation est approché avec ses propres outils, vocabulaires et théories, rendant l’intégration difficile. Dans nos travaux, nous avons développé des théories dynamique et computationnelles, basées sur les assemblées de neurones. Ces assemblées sont construites par la plasticité synaptique et modulées dynamiquement. Ce cadre offre un langage commun pour relier les niveaux moléculaire, de réseau et cognitif.

Notre approche se distingue par trois aspects :

  1. Intégration méthodologique : nous combinons modélisation, expériences in vivo, et comportement quantitatif. Cette polyvalence nous permet de concevoir des projets où la modélisation guide les expériences et où les données contraignent les modèles.
  2. Approche multi-échelles : Contrairement aux approches “bottom-up” (partir des molécules) ou “top-down” (partir du comportement), nous travaillons simultanément aux trois niveaux, en utilisant les contraintes de chaque niveau pour informer les autres.
  3. Théories testables : nos modèles génèrent des prédictions quantitatives et qualitatives sur l’effet de perturbations du substrat biologique, qui sont ensuite testées expérimentalement.

Projets en cours

Flexibilité cognitive, Equipe FRM Les animaux doivent apprendre vite lorsque l’environnement change, mais diminuer leur taux d’apprentissage lorsque les conséquences de leurs actions sont peu informatives. Notre objectif est d’évaluer comment cet apprentissage adaptatif découle du compromis entre la plasticité et la stabilité des synapses, du niveau moléculaire au niveau des réseaux neuronaux. Nous combinons enregistrements et manipulations chez des souris en comportement et modélisation au niveau des synapses et des réseaux.

L’équipe a été labelisée par la Fondation pour la Recherche Médicale pour ce projet.

Bases neurales du timing, ANR TimeTag Décider quand agir est aussi important que décider quoi faire. Les neurones corticaux s’activent juste avant les décisions prises au bon moment. Comment une activité aussi précise émerge-t-elle ? Cette activité est-elle une cause ou une conséquence de la synchronisation ? Nous utilisons l’inactivation sélective et réversible d’ensembles neuronaux (en utilisant la technologie c-fos inductible) pendant la production d’un comportement chronométré, pour comparer et sélectionner des modèles concurrents.

Financement ANR en collaboration avec Bruno Delord (Paris) et Stéphanie Trouche (Montpellier).

Décisions sociales, MITI 80PRIME CNRS Les décisions conjointent intègrent les attentes concernant les décisions de l’autre. Il nous reste à découvrir comment les récompenses et les efforts des autres sont représentés dans le cerveau, et comment ils influencent causalement le comportement. Pour le découvrir, nous développons une nouvelle tâche sociale chez la souris (une sorte de jeu collaboratif à deux) et des modèles théoriques des décisions conjointes.

Financement 80PRIME avec Marwen Belkaid (Cergy U.)

Dynamique moléculaire liée à l’apprentissage, ANR LEARN La signalisation moléculaire impliquée dans la plasticité synaptique comprend des messagers précoces qui convergent vers des protéines kinases intégratrices. Ces voies interagissent de manière dynamique, au cours de l’apprentissage, et déclenchent ou non une plasticité synaptique dans des ensembles neuronaux. Nous étudions cette dynamique à l’aide biosenseurs par de la microscopie in vitro et in vivo, que nous comparons avec des modèles mathématiques de la dynamique moléculaire.

Financement ANR avec l’équipe (Julie Perroy, Pierre Vincent, Vivien Szabo, Enora Moutin, Nathalie Bouquier, Cathie Ventalon).

Encadrement actuel

Autres collaborations

Alumni