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Diurnalité/nocturnalité : fonctionnement de centres de l’éveil en conditions physiologique et physiopathologique.

Unité de Recherche

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

Équipe

Nom : Régulation des horloges circadiennes

Responsable : CHALLET Etienne - challet@inci-cnrs.unistra.fr

Téléphone du responsable : 03 88 45 66 93

Composition de l'équipe :
- Chercheurs : 3
- ITA : 2
- Doctorants : 3
- Post-Docs : 0
- Autres : 0

Publications majeures de l'équipe relatives au sujet au cours des 3 dernières années (le cas échéant, 3 publications récentes du DT) :
1) Arble DM, Bass J, Behn CD, Butler MP, Challet E, Czeisler C, Depner CM,Elmquist J, Franken P, Grandner MA, Hanlon EC, Keene AC, Joyner MJ, Karatsoreos I, Kern PA, Klein S, Morris CJ, Pack AI, Panda S, Ptacek LJ, Punjabi NM,Sassone-Corsi P, Scheer FA, Saxena R, Seaquest ER, Thimgan MS, Van Cauter E,Wright KP. Impact of Sleep and Circadian Disruption on Energy Balance and Diabetes: A Summary of Workshop Discussions. Sleep. 2015 Dec 1;38(12):1849-60.
2) From daily behavior to hormonal and neurotransmitters rhythms: comparison between diurnal and nocturnal rat species. Cuesta M, Clesse D, Pévet P, Challet E.
Horm Behav. 2009 Feb;55(2):338-47

3) Daily rhythm of tryptophan hydroxylase-2 messenger ribonucleic acid within raphe neurons is induced by corticoid daily surge and modulated by enhanced locomotor activity.
Malek ZS, Sage D, Pévet P, Raison S.
Endocrinology. 2007 Nov;148(11):5165-72

Concernant la thèse

Directeur de Thèse : RAISON Sylvie - raison@unistra.fr

Téléphone : 03.88.45.66.84

Co-encadrant : CIOCCA Dominique

Co-tutelle : non

Co-Directeur : non

Concernant le sujet proposé :

Titre : Diurnalité/nocturnalité : fonctionnement de centres de l’éveil en conditions physiologique et physiopathologique.

Projet : Il existe chez tous les Mammifères une structure-horloge localisée dans les noyaux suprachiasmatiques de l'hypothalamus (SCN) qui régit la rythmicité de la plupart des fonctions physiologiques et permet aux individus d'être en phase avec leur environnement (cycle jour/nuit). Selon qu'une espèce animale soit nocturne (actif de nuit) ou diurne (actif de jour), certaines fonctions biologiques rythmiques (alternance veille/sommeil ; prise alimentaire, sécrétions hormonales) seront en phase ou au contraire en antiphase. A l'heure actuelle on ne connait pas le support anatomique ni les mécanismes cellulaires/moléculaires qui permettent d'expliquer cette organisation temporelle spécifique.
Notre équipe a montré que le fonctionnement intrinsèque des SCN est similaire entre espèces nocturnes et diurnes : en effet, le rythme d'expression des gènes horloges, à la base des oscillations endogènes des SCN, est similaire chez le rat et chez Arvicanthis (un rongeur diurne) malgré leur cycle veille-sommeil opposé (Challet 2007).
Ainsi, l'hypothèse avancée aujourd'hui est que la nocturnalité/diurnalité trouverait son origine en aval des SCN, dans des centres intégrateurs des messages temporels délivrés par l'horloge (Kalsbeek et al., 2008) et dans des signaux de retour sur celle-ci (Cuesta. et al. 2009). Nous nous proposons d'étudier et de comparer l'organisation temporelle du fonctionnement de plusieurs systèmes de neurotransmission qui constituent des sorties/feedback de l'horloge entre rat et Arvicanthis afin de voir si elles seraient impliquées dans l’organisation nocturne/diurne. Notre projet porte sur l'étude des neurones sérotoninergiques (5-HT) des Noyaux du raphé, des neurones noradrénergiques (NA) du Locus Coeruleus et des neurones orexinergiques (Ox) de l'hypothalamus latéral qui sont tous impliqués à la fois dans le contrôle de la rythmicité circadienne (ce sont des structures cibles des SCN) et le contrôle des états de vigilance.
Nous étudierons dans un premier temps plusieurs paramètres reflétant le fonctionnement journalier des neurones monoaminergiques (5-HT, NA), Ox et des SCN entre rat et Arvicanthis. Plusieurs techniques seront mises en œuvre pour ce projet : qPCR, hybridation in situ, western-blot et immunohistochimie pour quantifier le pattern d'expression des gènes et des protéines horloges et des enzymes clés de la synthèse de 5-HT, NA et Ox ; nous analyserons également par HPLC le contenu en monoamine de plusieurs régions cérébrales d'intérêt après microdissection laser; enfin, une analyse de l'activité journalière des animaux sera également effectuée grâce à des enregistrement d’actimétrie. Toutes ces approches et les modèles animaux sont disponibles au Chronobiotron sous la responsabilité du Dr. Dominique Ciocca et à l'INCI.
Dans un deuxième temps, nous chercherons à évaluer (i) l'impact d'une déstructuration de l'organisation temporelle des animaux (décalage horaire, flash de lumière) sur le fonctionnement de ces systèmes de l'éveil, (ii) les modalités d'adaptations du système circadien dans un modèle de dysfonctionnement du système 5-HT induits génétiquement (souris tph2 -/- ; tph1/2 -/-). Ces résultats seront comparés avec ceux obtenus dans un modèle physiopathologique de stress chronique connu pour affecter à la fois le système circadien et le système 5-HT notamment via les glucocorticoïdes comme nous l'avons démontré pour le rat (Malek et al., 2007).

Compétences souhaitées : Bonnes connaissances générales en physiologie animale et neurosciences.
L'absence d'appréhension pour la manipulation des animaux serait un plus.

Expertises qui seront acquises au cours de la formation : Préparation de tissus ex-vivo (microdissection laser), dosages HPLC ; détection et quantification de protéines (western blot et immunohistochimie), quantification d'ARNm (Hybridation in situ et qPCR) ; analyses comportementales des rythmes circadiens (activité locomotrice, température corporelle) par télémétrie. Diverses approches chirurgicales.