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Les yeux pour contrôler l’homéostasie du sommeil ?

Unité de Recherche

UPR 3212 - Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI)
5, rue Blaise Pascal, 67084 STRASBOURG

Équipe

Nom : Lumière, rythmes circadiens, homéostasie du sommeil et neuropsychiatrie

Responsable : BOURGIN Patrice - pbourgin@unistra.fr

Téléphone du responsable : 33388116430

Composition de l'équipe :
- Chercheurs : 8
- ITA : 2
- Doctorants : 1
- Post-Docs : 1
- Autres : 2

Publications majeures de l'équipe relatives au sujet au cours des 3 dernières années (le cas échéant, 3 publications récentes du DT) :
1) 1.       Tsai JW, Hannibal J, Hagiwara G, Colas D, Ruppert E, Ruby NF, Heller HC, Franken P, Bourgin P. Melanopsin as a sleep modulator: circadian gating of the direct effets of light on sleep and altered sleep homeostasis in Opn4 (-/-) mice. PloS Biology, 2009, 7(6):e1000125. Epub 2009 Jun 9.

2) Hubbard J, Ruppert E, Calvel L, Robin-Choteau L, Gropp CM, Allemann C, Reibel S, Sage-Ciocca D, Bourgin P.
Arvicanthis ansorgei, a Novel Model for the Study of Sleep and Waking in Diurnal Rodents.
Sleep. 2015. Jun 1;38(6):979-88. doi: 10.5665/sleep.4754

3) Non-circadian direct effects of light on sleep and alertness: lessons from transgenic mouse models.
Hubbard J, Ruppert E, Gropp CM, Bourgin P.
Sleep Med Rev. 2013 Dec;17(6):445-52.

Concernant la thèse

Directeur de Thèse : BOURGIN Patrice - pbourgin@unistra.fr

Téléphone : 0388116430

Co-encadrant : non

Co-tutelle : non

Co-Directeur : non

Concernant le sujet proposé :

Titre : Les yeux pour contrôler l’homéostasie du sommeil ?

Projet : Contexte: La privation chronique de sommeil est un enjeu majeur de santé publique car, en perturbant l’homéostasie du sommeil, elle affecte vigilance, performance, métabolisme, humeur et représente un facteur de risque cardiovasculaire, métabolique et neuropsychiatrique (dépression…). En effet, le sommeil est régulé par un processus homéostasique, la quantité de sommeil perdu devant être récupéré. Les mécanismes biologiques et structures neuronales impliquées restent cependant très mal connus. La principale théorie actuelle accorde à l’homéostasie du sommeil une fonction restauratrice métabolique exercée au niveau cellulaire et médiée par l’adénosine (pendant l’éveil activation métabolique, déficit énergétique transitoire, élévation des taux d’adénosine favorisant la survenue du sommeil lent profond avec en retour synthèse de glycogène et équilibre de la balance énergétique).
Certaines études suggèrent qu’une perturbation de l’homéostasie du sommeil en hivers soit à l’origine de la dépression saisonnière, mais il n’a jamais été démontré que la lumière contrôlait l’homéostat. Les effets non-visuels de la lumière sont médiés essentiellement par la mélanopsine (OPN4), un photopigment important pour véhiculer l’information lumineuse au cerveau.
Notre équipe a récemment rapporté que des souris sans mélanopsine présentaient une altération majeure de l’homéostasie du sommeil, une observation qui a eu un impact important au sein de notre communauté scientifique, puisque qu’elle apporte pour la première fois un support biologique permettant de relier lumière et homéostasie du sommeil, nous incitant à revisiter cette question avec de nouveaux modèles. L’objectif de ce projet est donc de démontrer que la lumière influence l’homéostasie du sommeil, via la mélanopsine et l’adénosine au niveau rétinien.

Objectifs:
•       Démontrer que la lumière influence la réponse homéostasique en réalisant des privations de sommeil chez des souris exposées à différentes conditions d’exposition lumineuse (n’affectant notamment pas la phase du rythme circadien)
•       Identifier le type de cellules mélanopsinergiques impliquées (utilisation d’un modèle de souris avec invalidation du gène Brn3b exprimé uniquement par le contingent de cellules mélanopsinergiques projetant sur les structures cérébrales autres que l’horloge).
•       Démontrer que le processus homéostasique influence la phototransduction mélanopsinergique, en quantifiant l’expression de la mélanopsine et en enregistrant les cellules à mélanopsine après privation de sommeil. (Ceci repose sur l’hypothèse que si la mélanopsine influence l’homéostat, le processus homéostasique en retour devrait influencer le système mélanopsinergique).
•       Démontrer que cette relation Opn4 - homéostasie du sommeil implique l’adénosine et son récepteur A1 (utilisation d’un modèle de souris transgénique adapté, récepteur A1 conditionnel croisé avec un modèle de cre recombinase spécifique des cellules à mélanopsine).

Méthodes:
Le sommeil et l’EEG seront enregistrés en implantant un set classique d’électrodes. La régulation homéostasique sera analysée en réalisant des privations de sommeil de durée variable (dose réponse-quantification de l’homéostat) dans différentes conditions d’exposition lumineuse en quantifiant la puissance spectrale delta (marqueur homéostasique) de l’EEG. Enfin l’influence de la privation de sommeil sur l’expression de la mélanopsine sera étudiée par qPCR, WB et en collaboration avec Oxford (R Foster, S Peirson) par électrophysiologie. Les différentes techniques nécessaires au projet sont utilisées en routine au laboratoire et les modèles animaux disponibles, garantissant la faisabilité du projet.

Conclusion : La réalisation de ce projet représente une étape importante et novatrice dans la compréhension de la régulation homéostasique du sommeil et ouvre des perspectives importantes pour mieux comprendre les effets de la privation de sommeil sur la physiologie et le comportement.

Compétences souhaitées : L’étudiant doit avoir une formation en Neurosciences et une motivation pour l’étude du sommeil et de la chronobiologie. Il doit avoir un intérêt pour les projets transversaux et avoir des aptitudes pour le travail en équipe.

Expertises qui seront acquises au cours de la formation : Au cours de son travail de thèse, l’étudiant(e) renforcera ses compétences en Neurosciences.
Il (elle) acquerra une solide expertise dans le domaine du sommeil, de la chronobiologie et de la phototransduction avec acquisition d’un large panel de techniques.
Enfin, il (elle) bénéficiera d’un environnement scientifique et technique riche qui l’aidera à développer son potentiel de chercheur et ses talents de communication.