École doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
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UPR 3212 - Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI)
5, rue Blaise Pascal, 67084 STRASBOURG
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.
Directeur de Thèse : BOURGIN Patrice - pbourgin@unistra.fr
Téléphone : 0388116430
Co-encadrant : non
Co-tutelle : non
Co-Directeur : non
Titre : Les yeux pour contrôler lhoméostasie du sommeil ?
Projet : Contexte: La privation chronique de sommeil est un enjeu majeur de santé publique car, en perturbant lhoméostasie 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 lhoméostasie du sommeil une fonction restauratrice métabolique exercée au niveau cellulaire et médiée par ladénosine (pendant léveil activation métabolique, déficit énergétique transitoire, élévation des taux dadénosine favorisant la survenue du sommeil lent profond avec en retour synthèse de glycogène et équilibre de la balance énergétique).
Certaines études suggèrent quune perturbation de lhoméostasie du sommeil en hivers soit à lorigine de la dépression saisonnière, mais il na jamais été démontré que la lumière contrôlait lhoméostat. Les effets non-visuels de la lumière sont médiés essentiellement par la mélanopsine (OPN4), un photopigment important pour véhiculer linformation lumineuse au cerveau.
Notre équipe a récemment rapporté que des souris sans mélanopsine présentaient une altération majeure de lhoméostasie du sommeil, une observation qui a eu un impact important au sein de notre communauté scientifique, puisque quelle 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. Lobjectif de ce projet est donc de démontrer que la lumière influence lhoméostasie du sommeil, via la mélanopsine et ladénosine 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 dexposition lumineuse (naffectant notamment pas la phase du rythme circadien)
Identifier le type de cellules mélanopsinergiques impliquées (utilisation dun modèle de souris avec invalidation du gène Brn3b exprimé uniquement par le contingent de cellules mélanopsinergiques projetant sur les structures cérébrales autres que lhorloge).
Démontrer que le processus homéostasique influence la phototransduction mélanopsinergique, en quantifiant lexpression de la mélanopsine et en enregistrant les cellules à mélanopsine après privation de sommeil. (Ceci repose sur lhypothèse que si la mélanopsine influence lhoméostat, le processus homéostasique en retour devrait influencer le système mélanopsinergique).
Démontrer que cette relation Opn4 - homéostasie du sommeil implique ladénosine et son récepteur A1 (utilisation dun modèle de souris transgénique adapté, récepteur A1 conditionnel croisé avec un modèle de cre recombinase spécifique des cellules à mélanopsine).
Méthodes:
Le sommeil et lEEG seront enregistrés en implantant un set classique délectrodes. La régulation homéostasique sera analysée en réalisant des privations de sommeil de durée variable (dose réponse-quantification de lhoméostat) dans différentes conditions dexposition lumineuse en quantifiant la puissance spectrale delta (marqueur homéostasique) de lEEG. Enfin linfluence de la privation de sommeil sur lexpression 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 : Létudiant doit avoir une formation en Neurosciences et une motivation pour létude 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, létudiant(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 dun large panel de techniques.
Enfin, il (elle) bénéficiera dun environnement scientifique et technique riche qui laidera à développer son potentiel de chercheur et ses talents de communication.