L’équipe de Nicolas Mallet et Arthur Leblois lauréate de la FRM

Félicitations à l’équipe “Dynamique des Réseaux de l’Apprentissage Procédural” dirigée par Nicolas Mallet et Arthur Leblois à l’IMN, lauréate “Equipe FRM 2022”

Projet

Activité neuronale oscillatoire dans les circuits des ganglions de la base pendant le mouvement normal et pathologique: Au-delà des gammes de fréquences

De nombreuses affections neurologiques se manifestent par la difficulté à exécuter certains mouvements ou par l’apparition de mouvements anormaux. Classiquement, ces troubles moteurs s’expliquent par l’émergence d’oscillations d’activité au sein d’un réseau neuronal incluant des structures sous-corticales (les ganglions de la base), le thalamus et le cortex cérébral. Ces oscillations anormales reflètent une activité électrique rythmique dans les différentes populations de neurones du réseau. Elles interfèrent avec le fonctionnement normal du circuit, notamment pendant l’exécution d’un mouvement. La fréquence des oscillations peut varier en fonction de la pathologie (Parkinson, dystonie, épilepsie) et de l’espèce (rongeur, primate, patient). Les mécanismes impliqués dans la genèse et la propagation des oscillations ne sont
toujours pas élucidés, et leur implication directe dans les symptômes moteurs concomitants (ralentissement de mouvements volontaires dans la maladie de Parkinson ou mouvements involontaires dans les dyskinésies, la dystonie ou l’épilepsie) reste à établir. Dans ce projet, nous proposons d’étudier l’importance de la synchronisation des activités neuronales oscillatoires entre différentes structures du circuit – plutôt que leur fréquence – dans l’émergence des symptômes moteurs. Pour cela, nous utiliserons un modèle mathématique qui simule le fonctionnement du réseau neuronal précité. Ensuite, nous testerons les prédictions du modèle en caractérisant l’activité oscillante du réseau pendant le mouvement dans des modèles animaux des pathologies considérées (rat et singe parkinsonien souffrant ou non de dyskinésies) ou chez les patients (Parkinson, dystonie et épilepsie). Nos résultats permettront de proposer de nouveaux biomarqueurs et de nouvelles cibles thérapeutiques qui seront ensuite testées chez l’animal pour développer des stratégies thérapeutiques innovantes chez l’homme visant à restaurer le mouvement.

English version

Oscillatory activity in basal ganglia circuits during normal and pathological movement: Beyond frequency range

Many neurological disorders are manifested by the difficulty to execute certain movements or by the appearance of abnormal movements. Classically, these motor disorders are explained by the emergence of oscillations of activity within a neuronal network including subcortical structures (the basal ganglia), the thalamus and the cerebral cortex. These abnormal oscillations reflect rhythmic electrical activity in different populations of neurons in the network. They interfere with the normal functioning of the circuit, especially during the execution of a movement. The frequency of oscillations can vary according to the pathology (Parkinson, dystonia, epilepsy) and the species (rodent, primate, patient). The mechanisms involved in the genesis and propagation of oscillations are still not elucidated, and their direct implication in concomitant motor symptoms (slowing of voluntary movements in Parkinson’s disease or involuntary movements in dyskinesias, dystonia or epilepsy) remains to be established. In this project, we propose to study the importance of the synchronization of oscillatory neuronal activities between different structures of the circuit – rather than their frequency – in the emergence of motor symptoms. To do so, we will use a mathematical model that simulates the functioning of the above-mentioned neural network. Then, we will test the predictions of the model by characterizing the oscillating activity of the network during movement in animal models of the considered pathologies (Parkinsonian rat and monkey with or without dyskinesias) or in patients (Parkinson, dystonia and epilepsy). Our results will allow us to propose new biomarkers and new therapeutic targets which will then be tested in animals to develop innovative therapeutic strategies aiming at restoring normal movement.

L’équipe

Dynamique des Réseaux de l’Apprentissage Procédural

A propos de l’AAP “Equipes FRM”

La Fondation pour la Recherche Médicale (FRM) apporte un soutien fort et durable à des équipes proposant un programme de recherche innovant en biologie avec des applications potentielles en santé. L’objectif est de soutenir une quarantaine d’équipes labellisées Equipes FRM 2022.

https://www.frm.org/upload/chercheurs/pdf/ao-equipes-frm-2022.pdf