Étudier le développement fonctionnel du cerveau avec des organoïdes cérébraux 3D

Notre laboratoire utilise des organoïdes cérébraux 3D, des modèles miniatures de cerveau humain cultivés en laboratoire, pour étudier comment les neurones se développent et forment des réseaux. Ces organoïdes reproduisent les premières étapes du développement cérébral, nous permettant d’explorer la croissance des cellules souches neurales et la formation des connexions entre neurones excitateurs et inhibiteurs.

Pour analyser ces structures complexes, nous employons des techniques d’imagerie avancées, notamment :

  • La microscopie en feuille de lumière haute résolution pour capturer des images 3D détaillées d’organoïdes vivants sur de longues périodes.
  • L’imagerie calcique pour visualiser l’activité neuronale et comprendre le fonctionnement des réseaux.
  • L’optique adaptative pour améliorer la netteté et la résolution des images, en particulier dans les tissus denses ou diffusants.
  • L’analyse et la segmentation d’images pour identifier et suivre les cellules individuelles et leur activité.

Nos objectifs

Nous cherchons à comprendre comment le cerveau construit ses réseaux fonctionnels au cours du développement, en nous concentrant sur les connexions à longue distance, la migration des interneurones et la plasticité synaptique. Pour cela, nous combinons deux approches :

  • Les organoïdes multi-régions (ou "assembloïdes") pour modéliser les interactions entre différentes zones du cerveau.
  • L’optogénétique pour contrôler et étudier précisément l’activité de populations neuronales spécifiques.

En suivant la formation et l’adaptation de ces réseaux, nous visons à découvrir les principes fondamentaux du développement cérébral. Ces travaux contribuent non seulement à la compréhension des neurosciences fondamentales, mais offrent aussi des pistes pour l’étude des maladies neurodégénératives.

Par ailleurs, nous explorons l’utilisation de modèles génératifs pour simuler et prédire l’organisation et l’évolution des réseaux neuronaux au fil du temps, créant ainsi un pont entre les données expérimentales et la neuroscience computationnelle.

Collaborateurs principaux :

  • Institute of Reconstructive Neurobiology (Bonn, Allemagne) : C. Hayn, O. Brüstle
  • Laboratoire Jean Perrin (Paris, France) : V. Bormuth, G. Debrégeas, M. Dommanget-Kott

Offre de stage : Nous recherchons des étudiants motivés pour un stage de M2 : Développement d’outils d’optique adaptative pour l’imagerie fonctionnelle d’organoïdes cérébraux (avec possibilité de poursuite en thèse).