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Germán Sumbre

Neuroéthologie du poisson-zèbre

La neuroéthologie est l’étude du comportement animal et des mécanismes neuronaux sous-jacents. C’est dans le cadre de cette discipline qu’entrent les recherches de l’équipe animée par Germán Sumbre dont l’objectif est de comprendre comment le système nerveux assure les fonctions cognitives et contrôle le comportement animal. L’équipe fait appel au modèle du poisson-zèbre utilisé ces 50 dernières années en génétique et en biologie du développement. Récemment, on a redécouvert que ce poisson constituait un excellent modèle vertébré en neurobiologie et dans les études de comportement. Sur le plan comportemental, la larve qui vient d’éclore doit capter des proies et éviter des prédateurs. Il en résulte un développement rapide des systèmes fonctionnels sensoriels, en particulier la vision. Quelques jours après la fertilisation, les cellules du toit optique présentent des patrons d’activation d’origine visuelle. Sur le plan morphologique, la transparence de la peau et la petite taille permettent, à l’aide de techniques d’imagerie in vivo non invasives, de suivre simultanément l’activité de grandes populations de neurones ou même le cerveau entier chez un vertébré intact non anesthésié et en situation de comportement. L’équipe fait ainsi appel à de multiples outils comme l’imagerie deux photons du calcium, des comportements moteurs, des techniques d’ingénierie génétique pour marquer et modulé l’activité de neurones spécifiques ou de circuits entiers, enfin des méthodes mathématiques et computationnelles pour l’analyse des données. La combinaison de ces outils et le recours au poisson zèbre permettent d’aborder des questions complexes de neuroéthologie comme les bases neuronales qui sous-tendent la perception du temps, la prise de décision, l’apprentissage et la mémoire, et la perception sensorielle.

Romano SA, Pietri T, Perez-Schuster V, Jouary A, Haudrechy M, Sumbre G. (2015) Spontaneous Neuronal Network Dynamics Reveal Circuit’s Functional Adaptations for Behavior. Neuron. 85(5):1070-85. http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2015.01.027

Pietri T, Roman AC, Guyon N, Romano SA, Washbourne P, Moens CB, de Polavieja GG, Sumbre G. The first mecp2-null zebrafish model shows altered motor behaviors. Front Neural Circuits (2013) 7:118.

Panier T, Romano SA, Olive R, Pietri T, Sumbre G, Candelier R, Debrégeas G. Fast functional imaging of multiple brain regions in intact zebrafish larvae using Selective Plane Illumination Microscopy. Front Neural Circuits (2013) 7:65.

Sumbre G and Poo MM. Imaging neuronal ensemble activity and motor behaviour in zebrafish. in Optical Imaging in Neuroscience : A Laboratory Manual (CSHL press) (2011). Ed. Rafael Yuste.

Sumbre G, Muto A, Baier H and Poo MM. Entrained rhythmic activities of neuronal ensembles as perceptual memory of time interval. Nature. (2008) 456(7218) : 102-106.