PROGRAMME ET RÉSUMÉS DES PRÉSENTATIONS - LA 12E JOURNÉE DE LA RECHERCHE EN NEUROSCIENCES DE L'UNIVERSITÉ LAVAL - Université ...
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PROGRAMME ET RÉSUMÉS DES PRÉSENTATIONS LA 12E JOURNÉE DE LA RECHERCHE EN NEUROSCIENCES DE L'UNIVERSITÉ LAVAL Pavillon Desjardins-Pollack 18 novembre 2018 Université Laval
TABLE DES MATIÈRES LETTRE DE BIENVENUE DU COMITÉ ORGANISATEUR 4 MEMBRES DU COMITÉ ORGANISATEUR 5 PROGRAMME DE LA JOURNÉE 6 CONFÉRENCIERS ET CONFÉRENCIÈRES 8 CHERCHEURS DE LA RELÈVE CONFÉRENCIERS ET CONFÉRENCIÈRES 9 CHERCHEURS CTRN CONFÉRENCIER D’HONNEUR 10 PRÉSENTATIONS PAR AFFICHES 11 (PAR ORDRE ALPHABÉTIQUE DU PREMIER AUTEUR) VENEZ RENCONTRER 46 Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 3
LETTRE DE BIENVENUE DU COMITÉ ORGANISATEUR Bienvenue à la 11e Journée de la recherche en neurosciences de l’Université Laval! Cette journée s’adresse à vous, étudiants, stagiaires postdoctoraux, professeurs et cliniciens membres du réseau de l’Université Laval et impliqués dans la recherche en neurosciences ainsi qu’à tous ceux que ce secteur de recherche intéresse. Cette rencontre annuelle constitue une occasion privilégiée de présenter vos travaux de recherche, d’en apprendre davantage sur les travaux des autres, de rencontrer de nouveaux collègues et d’établir des collaborations scientifiques fructueuses. La 12e Journée de la recherche en neurosciences de l’Université Laval est sous l’égide du Centre thématique de recherche en neurosciences (CTRN) qui s’est donné comme objectif principal la réalisation des activités de recherche prioritaires et innovatrices afin de maximiser la compétitivité de l'Université Laval aux niveaux national et international, d'offrir un programme de formation de très haut niveau et enfin, de faciliter le transfert des connaissances vers la prestation de soins et le développement socio-économique. Cette journée permettra de mettre en valeur la qualité remarquable de la relève dans le domaine de la recherche en neurosciences à l’Université Laval par le biais de conférences scientifiques prononcées par de jeunes chercheurs, ainsi que de souligner la qualité de la recherche de chercheurs établis qui contribuent à faire rayonner l’Université Laval ici et à l’étranger. Comme conférencier invité cette année, nous avons l’honneur d’accueillir le Professeur Marc Landry de Bordeaux Neurocampus, véritable chef de file dans la recherche sur les mécanismes fondamentaux responsables des dysfonctions cellulaires impliquées dans la douleur chronique et les comorbidités associées. L’organisation de cette journée a bénéficié du soutien du CTRN, du Centre des congrès de Québec, du Centre de recherche CERVO, du CIRRIS, de l'axe Neurosciences du CHU de Québec-Université Laval, de Nikon, de Thermo Fisher Scientific, du Département de psychiatrie de l'Université Laval, de Zeiss ainsi que de Bliq Photonique. Bonne journée à toutes et à tous ! Martin Lévesque, Caroline Ménard, Christian Éthier, Lisa Topolnik, Nicolas Dupré et Christophe Proulx Comité organisateur Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 4
MEMBRES DU COMITÉ ORGANISATEUR PRÉSIDENT Martin Lévesque Professeur de la Faculté de médecine et chercheur au centre de recherche CERVO MEMBRES Caroline Ménard Professeure de la Faculté de médecine et chercheure au centre de recherche CERVO Christian Éthier Professeur de la Faculté de médecine et chercheur au centre de recherche CERVO Lisa Topolnik Professeure de la Faculté des sciences et génie et chercheure au CRCHU de Québec-UL Nicolas Dupré Médecin clinicien enseignant à la Faculté de médecine et chercheur au CRCHU de Québec-UL Christophe Proulx Professeur de la Faculté de médecine et chercheur au centre de recherche CERVO SOUTIEN LOGISTIQUE : Mireille Massouh Julie Poupart Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 5
PROGRAMME DE LA JOURNÉE BIENVENUE Amphithéâtre Hydro-Québec, Pavillon Desjardins 8h00/ Arrivée et inscription 8h30 8h30/ Mot de bienvenue de Martin Lévesque, au nom du comité organisateur 8h35 8h35/ Allocution de Laurent Bouyer, directeur du CTRN et présentation du rapport annuel du 9h00 CTRN 9h00/ Mot d'Eugénie Brouillet du vice-rectorat à la recherche 9h10 CHERCHEURS DE LA RELÈVE Amphithéâtre Hydro-Québec, Pavillon Desjardins Modératrices : Mme Marie-Élaine Lemieux (Centre des congrès de Québec) et Dre Caroline Ménard. Présentations orales (25 min + 3 min de questions). 9H10/ Antoine Godin, Centre de recherche CERVO 9h40 Titre : Utiliser la lumière pour révéler comment les phénomènes moléculaires influencent l’organisation du tissu et sa fonction 9h40/ Véronique Flamand, CIRRIS 10h10 Titre : L’inhibition intracorticale du cortex moteur non-lésé chez les enfants et adolescents ayant une hémiparésie spastique 10H10/ Flavie Lavoie-Cardinal, Centre de recherche CERVO 10h40 Titre : Vers la nanoscopie intelligente : applications de l'intelligence artificielle à l'étude des mécanismes moléculaires de notre cerveau 10h40/ Hugo Massé-Alarie, CIRRIS 11h10 Titre : Les afférences somatosensorielles de la region lombo-pelvienne influencent différemment le contrôle des muscles paravertébraux en lombalgie chronique 11h10/ 12h00 PAUSE-CAFÉ PRÉSENTATIONS PAR AFFICHES ET VISITE DES KIOSQUES - SESSION 1 Grand-Salon, Pavillon Maurice-Pollack 12h00/ 12h30 DÎNER (BOÎTES À LUNCH) 12h30/ 13h15 PRÉSENTATIONS PAR AFFICHES ET VISITE DES KIOSQUES - SESSION 2 Grand-Salon, Pavillon Maurice-Pollack Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 6
LAURÉATS DES BOURSES D’EXCELLENCE DU CTRN 2019 Amphithéâtre Hydro-Québec, Pavillon Desjardins 13h15/ Modérateur : Benoît Mailhot. Présentations orales (10 min + 3 min de questions) 14h15 Thierry Provencher, étudiant en psychologie, recherche et intervention, orientation neuropsychologie clinique, Centre de recherche CERVO Titre : Asymétrie fronto-pariétale de haute fréquence et sévérité de l'insomnie: étude EEG de l'insomnie psychophysiologique et paradoxale Maria Masnata, étudiante au doctorat neurobiologie, CRCHU de Québec-UL Titre : Untangling tau contribution to Huntington's disease Sarah Beausoleil, étudiant au doctorat en neurociences, Centre de recherche CERVO Titre : La co-transmission peptidergique au sein de la voie striatofuge des rongeurs et des primates Léa Rodriguez, étudiante au doctorat en neurobiologie, CRCHU de Québec-UL Titre : Influence of Tau protein in adult visual plasticity 14h15/ PAUSE-CAFÉ 14h35 Amphithéâtre Hydro-Québec, Pavillon Desjardins CONFÉRENCIERS CTRN Amphithéâtre Hydro-Québec, Pavillon Desjardins Modérateur : Cyril Schneider. Présentations orales (25 min + 3 min de questions). 14h35/ Léo Cantin CRCHU 15h05 Titre : La neuro modulation invasive dans la douleur chronique 15h05/ Catherine Mercier, CIRRIS 15h35 Titre : Douleur et réadaptation: bien au-delà de la nociception 15h35/ Yves DeKoninck, CERVO 16h05 Titre : Docteur, à l’aide ! Mes ions chlorures me font mal ! CONFÉRENCIER D’HONNEUR Amphithéâtre Hydro-Québec, Pavillon Desjardins 16h05/ Marc Landry, Bordeaux Neurocampus 17h00 Titre : Pain circuit dysfunction in a mouse model of ADHD. 17h00/ 19h00 REMISE DES PRIX ET COCKTAIL Amphithéâtre Hydro-Québec, Pavillon Desjardins et PUB universitaire La remise de prix (environ 15 minutes) aura lieu à Amphithéâtre Hydro-Québec et sera suivi d'un cocktail au Pub Universitaire Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 7
CONFÉRENCIERS ET CONFÉRENCIÈRES chercheurs de la relève Antoine Godin, Centre de recherche CERVO Antoine Godin développe des techniques innovantes utilisant la microscopie à fluorescence pour mieux comprendre le rôle de l’organisation du cerveau dans son fonctionnement. Après avoir gradué d’un baccalauréat en mathématiques et physique de l’université McGill, il a rejoint le groupe de recherche du professeur Wiseman (McGill) pour effectuer un doctorat en neurophysique portant sur le développement d’approches permettant de quantifier les transports et les interactions protéiques dans les cellules. Par la suite, il a effectué un stage postdoctoral dans le laboratoire de Dr. Cognet (Bordeaux) pour approfondir ses connaissances en nanotechnologie et en optique. Il a élaboré une technique de nano-imagerie optique, combinant le suivi des nanotubes de carbone et la microscopie dans le proche infrarouge. Cette approche a permis de révéler la structure cachée et les propriétés viscoélastiques de l'espace extracellulaire du cerveau le rat. Son programme de recherche vise à développer des solutions innovantes pour décrire les systèmes neurobiologiques dans leur environnement d'origine. Son groupe de recherche, qui allie la physique, l’optique, la photonique, les neurosciences et les mathématiques, cherche à étudier un large spectre d’interactions, de la molécule aux réseaux multicellulaires, afin d’élucider les contributions neuronale et gliale dans le fonctionnement du cerveau. Il s’intéresse notamment au rôle de la plasticité cérébrale à différents stades de pathophysiologiques et aux effets fonctionnels des remodelages du réseau qui y sont associés. Véronique Flamand, CIRRIS Véronique Flamand est ergothérapeute, professeure adjointe au Département de réadaptation de la Faculté de médecine de l’Université Laval et chercheuse au Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et intégration sociale (CIRRIS). Sa programmation de recherche porte principalement sur la fonction manuelle des individus ayant des lésions cérébrales ou des troubles musculosquelettiques qui entravent le mouvement de la main. Ses travaux visent à mieux comprendre le contrôle moteur du membre supérieur auprès de ces populations, en utilisant par exemple la stimulation magnétique transcrânienne comme outil d’investigation. Elle étudie aussi diverses interventions de réadaptation qui visent l’amélioration de la fonction manuelle, incluant les approches de réadaptation intensives ainsi que l’utilisation de nouvelles aides technologiques afin d’aider à la réalisation des activités quotidiennes. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 8
Flavie Lavoie-Cardinal, Centre de recherche CERVO La Dre Lavoie-Cardinal a obtenu son doctorat en chimie physique et inorganique en 2011 à l'Université de Siegen en Allemagne. Ses études postdoctorales en biophysique dans le laboratoire du Prof. Dr. Dr. Stefan W. Hell, au Max Planck Institute of Biophysical Chemistry de Göttingen en Alemagne lui ont permis de développer de nouvelles approches de microscopie de super-résolution pour l'imagerie non-invasive de cellules vivantes. Elle a ensuite effectué un deuxième stage postdoctoral en biophotonique dans le laboratoire du Dr. Paul De Koninck à l'Université Laval. Au sein de cette équipe, elle a développé des techniques de microscopie multimodale et a utilisé la microscopie de super-résolution pour caractériser la plasticité neuronale à l'échelle nanoscopique. En tant que chercheure indépendante au Centre de Recherche CERVO, elle a mis sur pied des projets transdisciplinaires à l'interface de la microscopie optique, des neurosciences et de l'intelligence artificielle. Elle s'est jointe au Département de Psychiatrie et Neurosciences de la Faculté de Médecine de l'Université Laval en tant que professeure adjointe en novembre 2019. Hugo Massé-Alarie, CIRRIS Hugo Massé-Alarie (PT, PhD) est un chercheur en émergence au Centre Interdisciplinaire de Recherche en Réadaptation et Adaptation Sociale (CIRRIS) et professeur adjoint au Département de Réadaptation de l’Université Laval. Ses intérêts de recherche sont divisés en trois principales thématiques reliées au contrôle de la colonne vertébrale: (i) le rôle du système nerveux central, (ii) l’influence de la lombalgie et (iii) l’Influence des interventions. Ses objectifs principaux visent à tester l’influence de la lombalgie sur le fonctionnement du système nerveux central et de déterminer l’effet des interventions non-invasives conventionnelles et émergentes sur la douleur et le fonctionnement du système nerveux. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 9
CONFÉRENCIERS ET CONFÉRENCIÈRES chercheurs ctrn Léo Cantin, CRCHU Docteur Léo Cantin est neurochirurgien dans le service de Neurochirurgie de l'Enfant-Jésus du CHU-UL. Il est professeur titulaire au département de chirurgie de la faculté de médecine et chercheur-clinicien au centre de recherche du CHU de Québec. Il a développé au fil des années la neurochirurgie fonctionnelle au sein des surspécialités offertes dans son groupe, faisant de l’hôpital de l’Enfant- Jésus l’un des centres majeurs au Canada. Sa pratique et ses intérêts de recherche incluent la neuromodulation pour la douleur chronique telle que la stimulation spinale médullaire et la stimulation cérébrale profonde pour les troubles du mouvement et la psychochirurgie. Il a mis sur pieds de nombreux projets de recherche clinique dans le domaine. Il contribue activement au rapprochement entre la recherche fondamentale et la recherche clinique en participant notamment à plusieurs collaborations scientifiques avec des chercheurs des différents milieux inclus dans le CTRN. Il est également le fondateur de l’évènement de levée de fond le Kilimandjaro à Québec pour la recherche en neurochirurgie.. Catherine Mercier, CIRRIS Ergothérapeute de formation, Dr. Mercier a reçu un doctorat en sciences biomédicales (option réadaptation) de l’Université de Montréal et complété une formation postdoctorale à l'Institut des sciences cognitives (Lyon, France). Depuis 2005, elle est professeure au Département de réadaptation de l'Université Laval. Elle est également Directrice scientifique du Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et intégration sociale (CIRRIS) depuis 2017. Chercheuse boursière de mérite du Fonds de recherche Québec-Santé (FRQS) et titulaire de la Chaire de recherche en paralysie cérébrale de l’Université Laval, Dr. Mercier dirige une équipe de recherche interdisciplinaire dynamique étudiant les incapacités sensorimotrices et la douleur chez les adultes et enfants ayant une atteinte neurologique, ainsi que les interactions entre ces problématiques. Ses travaux tablent sur l’utilisation d’approches méthodologiques de pointe incluant la réalité virtuelle, la robotique, la neuroimagerie et la stimulation cérébrale non invasive. À ce jour, elle a publié plus de 80 articles et supervisé 30 stagiaires diplômés ou postdoctoraux. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 10
Yves DeKoninck, CERVO Yves De Koninck est professeur de psychiatrie et neuroscience à l’Université Laval, directeur scientifique du Centre de recherche CERVO de l’Institut universitaire en santé mentale de Québec et Directeur de la recherche du Centre intégré universitaire de santé et de services sociaux de la Capitale- Nationale. Membre du Centre d’Optique, Photonique et Laser, il est également co-directeur scientifique de l’initiative Sentinelle nord (sentinellenord.ulaval. ca). Il a fondé le Réseau québécois de recherche sur la douleur (rqrd.ca) qu’il a dirigé pendant 12. Il a également été président de l’Association canadienne des neurosciences (can-acn.org). Ses travaux de recherche médicale portent principalement sur la douleur chronique : ceux-ci ont mené à la découverte de nouveaux médicaments potentiels, avec des perspectives thérapeutiques au-delà de la douleur chronique, notamment pour l’épilepsie, la dépendance aux drogues, certaines maladies neurodégénératives, voire même l’autisme. Il a lancé en 2003, avec les chercheurs du Centre CERVO et du COPL, l’initiative de neurophotonique (www.neurophotonics.ca) qui vise à stimuler le développement de nouvelles technologies pour révolutionner l’étude et le traitement des maladies neurologiques et mentales. Cette initiative aura été porteuse de transdisciplinarité à l’Université Laval, à travers des programmes de formation en recherche financés par les IRSC et le CRSNG, des grands projets d’infrastructure (>80M$), la création de la Plateforme canadienne de neurophotonique et le recrutement de plusieurs chercheurs œuvrant à l’interface de ces disciplines. L’esprit de l’initiative de neurophotonique a également inspiré le programme Sentinelle nord, une initiative de grande envergure (>100M$) dont il est un des principaux architectes et qui vise à développer de nouvelles technologies optiques pour mieux comprendre l’impact des changements climatiques sur l’environnement et la santé dans le nord. Ses travaux ont mené à la production de six brevets qui ont soutenu la création de deux compagnies dérivées. Conférencier recherché, il a été invité à donner plus de 250 conférences sur six continents. Il a siégé sur plusieurs comités conseils à travers le monde pour le compte du FRQ et du gouvernement du Québec, des IRSC et du CRSNG au Canada, de la NSF et NIH aux États-Unis, de l’ANR et de l’INSERM en France, du Wellcome Trust au Royaume-Uni et de l’ARC en Australie. Il a reçu en 2013 le prix Jacques-Rousseau de l’Acfas pour ses efforts de transdisciplinarité. Il a également reçu un doctorat d’honneur de l’Université de Montréal pour ses travaux de recherche sur la douleur, de même que le prix de couronnement de carrière de la Société canadienne pour la douleur. Il est membre de l’Académie canadienne des sciences de la santé et de la Société royale du Canada. En 2018, il a reçu le prix Brockhouse du Canada et, plus récemment, le prix Emily Gray de la Biophysical Society (USA) pour ses travaux de nature multidisciplinaires. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 11
CONFÉRENCIER D’HONNEUR Marc Landry, Bordeaux Neurocampus Marc Landry est un ancien élève de l'Ecole Normale Supérieure de Saint-Cloud, agrégé de Biologie-Géologie en 1987. Il a obtenu son doctorat de Neurosciences en 1995 dans le laboratoire du Professeur André Calas, à l'Université Pierre et Marie Curie, Paris 6. Il a ensuite rejoint le laboratoire du Pr. Tomas Hökfelt au Karolinska Institutet pour un stage post-doctoral. Ses travaux de doctorat et post-doctorat portaient sur le rôle des neuropeptides dans le système hypothalamo-neurophypophysaire et dans les ganglions spinaux. Il a notamment caractérisé l'expression de la galanine dans ces systèmes et démontré la possibilité d'un adressage et une libération différentiels de plusieurs neuropeptides colocalisés. Marc Landry occupe un poste d'enseignant-chercheur à l'Université de Bordeaux depuis 1997. Il a travaillé dans l'équipe du Dr. Frédéric Nagy sur les réseaux de la moelle épinière dorsale et la régulation de l'activité des neurones à convergence par les canaux calciques de type L et les récepteurs GABAB dans des conditions de douleurs chroniques. Il a en particulier mis en évidence un dysfonctionnement du système inhibiteur GABAB dans la moelle épinière d'un modèle de rat neuropathique. Il dirige maintenant une équipe au sein de l'Institut Interdisciplinaire des Neurosciences et étudie la modulation de l'activité spinale par les contrôles descendants sur des modèles murins de douleurs chroniques. Son groupe s'intéresse plus particulièrement aux modulations de ces voies descendantes par les neuropeptides et par les pathologies comorbides associées à la douleur telles que l'anxiété ou les troubles de l'attention et l'hyperactivité. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 12
PRÉSENTATIONS PAR AFFICHES (par ordre alphabétique du premier auteur) 1. PROGRAMMES EPIGENOMIQUE ET TRANSCRIPTIONNEL ASSOCIES A LA PROLIFERATION MICROGLIALE IN VIVO SARAH BELHOCINE, Stéphanie Fiola, Andre Machado Xavier, David Gosselin. Département de médecine, Université Laval, CRCHU de Québec - CHUL, Axe neurosciences. Les microglies sont les macrophages résidents du système nerveux central (SNC), dont les fonctions sont nécessaires au développement du SNC et au maintien de son homéostasie. La perturbation des fonctions microgliales est associée au développement de nombreuses maladies neurodégénératives et neurodéveloppementales. Tôt dans le développement du SNC, les microglies prolifèrent massivement pour permettre à l’organe neural de se développer. La prolifération des microglies dépend de l’expression coordonnée de dizaines des gènes associés au cycle de prolifération, ce qui implique des changements dans l’épigénome de ces cellules. Or, les mécanismes épigénomiques sous-jacents à la prolifération microgliale n’ont jamais été caractérisés auparavant. OBJECTIF : Notre projet a pour but d’identifier les éléments régulateurs qui coordonnent la prolifération microgliale dans les contextes neurodéveloppemental et de lésion neuro-inflammatoire. METHODES : Pour ce faire nous avons isolé par cytométrie des microglies prolifératives et non-prolifératives, puis effectué des analyses de ChIP-seq (Chromatin ImmunoPrecipitation-sequencing) afin de mesurer l’état d’activation des promoteurs et des éléments amplificateurs, en se basant sur l’abondance de la marque d’activation épigénétique H3K27ac. RESULTATS : Les analyses bio-informatiques confirment que les microglies prolifératives ont des programmes épigénomique et transcriptionnel différents des microglies non-prolifératives. De plus, les facteurs de transcriptions des familles KLF et MEF2 semblent être impliqués dans la coordination de la prolifération des microglies. Enfin, nous montrons aussi que les programmes épigénomique et transcriptionnel des microglies prolifératives dans un contexte de neurodéveloppement sont différents de ceux des microglies qui prolifèrent dans un contexte neuro-inflammatoire. CONCLUSION : Ainsi, le programme épigénomique associé à la prolifération microgliales est « contexte-dépendent ». 2. OPTOGENETIC-MEDIATED SPATIOTEMPORAL CONTROL OF α-SYN AGGREGATION TO STUDY PARKINSON'S DISEASE BERARD MORGAN1, Sheta Razan1, Turmel Roxanne1, Alpaugh Mélanie1, Lamontagne Jérome1, Denis. Soulet1, Francesca Cicchetti1, Edward A. Fon2, Abid Oueslati1. 1Centre de recherche du CHU de Québec – Université Laval. 2Montreal Neurological Institute, McGill University, Canada. α-synuclein (α-syn) aggregation into insoluble deposits, referred to as Lewy bodies (LBs) is the paramount pathological hallmark of Parkinson’s disease (PD) and related α-synucleinopathies. However, how these aggregates affect neuronal homeostasis leading to neurodegeneration remains elusive. This gap in knowledge is mainly due to the lack of proper cellular and animal models to undertake such investigations. AIMS: We have addressed this limitation by developing a light-inducible protein aggregation system (LIPA). This application is based on the use of a mutant form of the Arabidopsis thaliana photoreceptor cryptochrome 2 (CRY2), which when stimulated with blue light, mutant CRY2 undergoes rapid, reversible and robust protein clustering or aggregation. The use of this application allows for real-time induction of α-syn inclusions formation with remarkable spatial and temporal resolution in both cell culture and in vivo paradigms. METHODS: We used a gene therapy approach, based on the use of adeno-associated virus (AAV), to overexpress our LIPA system directly into the brains of naive mice. For the delivery of the blue light necessary for the induction of the aggregation and propagation of α-syn, we used implantable micro-devices developed by Amuza Inc. RESULTS: We report that the LIPA-induced aggregates auto- perpetuate for several days after transient blue light induction, and faithfully mimic several authentic features of LBs in vivo and in cell culture. Moreover, optogenetically induced α-syn aggregation in mouse midbrains compromised the nigrostriatal transmission and induced a significant dopaminergic neuronal loss and behavioural impairment. CONCLUSION: Our system provides a novel, dependable and invaluable tool to generate, visualize and dissect the role of protein aggregates in PD and possibly other neurodegenerative disorders. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 13
3. EXPLORATION DU POTENTIEL PRO-ANGIOGENIQUE DES PERICYTES DANS LA REPARATION DE L’UNITE NEUROVASCULAIRE SUITE AUX ACCIDENTS VASCULAIRES CEREBRAUX BERNARD MAXIME, ElAli Ayman, Axe neurosciences, CHU centre de recherche de Québec (CHUL) CONTEXTE: Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent une cause majeure de décès et de handicap au Canada. Au cours des dernières années, des recherches ont été effectuées afin de trouver de nouvelles approches thérapeutiques dont l’angiogenèse thérapeutique qui pourrait être promu par les péricytes, et contribuent à la stabilité de l’unité neurovasculaire (UNV). De plus, les péricytes possèdent une grande plasticité et seraient capables de se différencier en cellules de différentes lignées en conditions pathologiques. Du fait de ces propriétés, les péricytes seraient impliqués dans des mécanismes de remodelage de l’UNV après un AVC et constituent une cible intéressante afin de développer de nouvelles interventions thérapeutiques. OBJECTIFS: Mes objectifs sont d’étudier le rôle de PDGF-D qui est impliqué après un AVC dans les mécanismes de survie et d’angiogenèse, de comprendre les mécanismes amenant à la reprogrammation des péricytes dans le but de promouvoir l’angiogenèse, et transplanter des péricytes afin de restaurer l’ensemble des fonctions de l’UNV. MÉTHODES: Une culture primaire de péricytes humains à été utilisée. Une hybridation in situ a été réalisé afin de caractériser l’expression de PDGF-D. Un AVC a été induit chez la souris via l'occlusion transitoire de l'artère cérébrale moyenne, et des péricytes ont été transplantées dans le cerveau via la voie intranasale. RESULTATS: Un AVC induit l’expression de Kruppel-like factor-4 (KLF4), impliqué dans la reprogrammation des cellules pluripotentes. Les péricytes reprogrammés exposés à un milieu endothéliale conditionné développent des traits endothéliaux. Les cellules transplantées migrent vers le site de la lésion en utilisant la vasculature comme échafaudage. Leur recrutement est accompagné par une régression de la lésion et une diminution des déficits neurologiques. CONCLUSION: La transplantation des péricytes semble renforcer le système vasculaire au niveau du site la lésion grâce à une angiogenèse contrôlée. Les péricytes contribuent activement à la réparation de l’intégrité du tissu cérébral après un AVC. L’ensemble des résultats suggèrent ainsi que les péricytes constitue un nouvel outil pour le développement de nouvelles thérapies dans le cadre des AVC. 4. MACHINE LEARNING APPROACHES APPLIED TO QUANTITATIVE VOLUMETRIC IMAGE ANALYSIS OF THE ZEBRAFISH BRAIN BERNATCHEZ RENAUD, Bilodeau Anthony, Issihaka Siti Samiya, Lemieux Mado, Leclerc Gabriel, De Koninck Paul, Lavoie-Cardinal Flavie. CERVO Brain Research Center. OBJECTIVES: Automatic analysis of volumetric microscopy images of the zebrafish brain can be difficult due to the presence of both dense and sparse regions, undesirable foreground and highly variable intensity and contrast. We propose a deep learning approach for high throughput segmentation and counting of neurons in such images. METHODS: Volumetric images of dopaminergic neurons marked with DAT-GFP were taken using a two-photon excitation microscope. A total of 30 volumetric images, in which a variable number of slices were manually labeled were used to train a convolutional neural network (U-Net) to both segment and count the dopaminergic neurons in the whole brain volume. A testing dataset was used to compare the U-Net segmentation to the more classical Random Forest approach using various metrics. We developed an algorithm to count cells in three dimensions based on the two-dimensional output of the network. RESULTS: A qualitative visual analysis of the segmentation masks shows that the neural network clearly surpasses the random forest and is less prone to false positives. We used our method to count dopaminergic cells in the pretectum of the zebrafish brain, and preliminary results show a count that is within 10% of that of the expert. CONCLUSION: The U-Net architecture is a promising avenue for cell segmentation as it performs better than a random forest using the same images for training. A high number of false positives suggests that improvements could be made on the training dataset. We show that a 2D network can be used to successfully count cells in 3D. This method will be applied to high throughput analysis of dopaminergic neuron distribution to investigate the effects of gut microbiota on the zebrafish brain. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 14
5. NONINVASIVE PAINLESS PERIPHERAL STIMULATION TO IMPROVE BRAIN AND HAND FUNCTION IN SPASTIC HEMIPARETIC CHILDREN BIENJONETTI ISABELLA, Cyril Schneider. Neurosciences division of CRCHU de Québec - Université Laval, Noninvasive neurostimulation laboratory. INTRODUCTION: Spastic hemiparesis in children is commonly related to cerebral palsy (CP) following a neonatal unilateral brain lesion. Sensorimotor disorders of the body parts contralateral to brain lesion include muscle weakness and exaggeration of muscle resistance to stretch and reflexes. Repetitive peripheral magnetic stimulation (rPMS) are applied directly over muscles to generate massive flows of proprioceptive information and influence cortical motor excitability to improve sensorimotor control. It is hypothesized that rPMS of the common fingers extensor muscle (EDC) on the paretic side will influence neuroplastic phenomena thus improving motor learning. OBJECTIVES: The study focuses on hand function in CP and aims (1) to test the immediate clinical changes of a single rPMS session over the paretic EDC, as compared to sham after-effects and to normative values; (2) decipher the underlying mechanisms of changes by studying M1 plastic changes; (3) verify if the clinical changes are maintained 30 days later. METHODS: This study involves 16 children with spastic hemiparesis CP tested in a sham and a verum rPMS session, at 2 months apart. The overall manual function is assessed (ABILHAND-Kids questionnaire) at the beginning of each session and 30 days later. Hand motor control is tested at pre-and post-stimulation in each session by fingers/wrist ranges of motion, grip strength, fingers/wrist flexors resistance and reflex to stretch. Transcranial magnetic stimulation (TMS) of M1 test plastic changes associated with clinical changes. ANTICIPATED RESULTS: The study probes whether rPMS is of therapeutic interest for being proposed as an adjuvant procedure in CP rehabilitation to accelerate or exceed gains already reached. Brain and hand function improvements are expected owing to our previous studies having shown a significant impact of rPMS on ankle control and gait in adults with chronic stroke and in children with CP. CONCLUSION: The new knowledge provided here on brain sensorimotor plasticity in CP and on the influence of noninvasive painless magnetic muscle stimulation is of great interest to improve the efficacy of hand function rehabilitation in CP. 6. WEAKLY SUPERVISED LEARNING FOR SEMANTIC SEGMENTATION OF NEURONAL PROTEINS IN SUPER-RESOLUTION MICROSCOPY IMAGES BILODEAU ANTHONY, De Koninck Paul, Lavoie-Cardinal Flavie. Centre de recherche CERVO. OBJECTIVE High throughput quantitative analysis of optical microscopy images is very challenging due to the complexity and heterogeneity of the detected structures. In this context, features such as the morphology, the organization, or the size of biological structures need to be localized, identified and characterized. One strategy to quantitatively analyze microscopy images is to manually classify and segment the structures of interest. This time consuming process is not adapted to high throughput analysis and limits the information that can be retrieved from a large experimental dataset. METHODS We propose to use a weakly supervised deep learning approach, where the retrieval of annotations is less time consuming, for automatic segmentation of neuronal proteins in optical microscopy images. We trained a deep convolutional neural network to recognize simultaneously multiple neuronal structures of interest in microscopy images using solely whole image binary labels for training. We then extracted and combined low- and high-level learned features into a feature space to generate a precise semantic segmentation map of the structures of interest. RESULTS As a proof of concept, we show how our approach can be applied to the precise segmentation of handwritten digits in a crafted dataset. We tested our approach on a super-resolution microscopy image dataset of F-actin nanostructures in cultured hippocampal neurons. Increased segmentation performances were obtained in comparison to conventional weakly supervised deep learning methods. Our proposed approach not only reduces the labelling time by 10 folds, but also achieves similar annotation accuracy to a precisely manually labelled dataset. CONCLUSION The proposed technique alleviates the labelling task and allows to precisely identify and locate different biological structures in optical microscopy images. It improves the achieved precision for the automated analysis of the activity-dependent remodelling of F-actin nanostructures in hippocampal neurons. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 15
7. ALTERATION OF THE CORTICOACCUMBAL PATHWAY TRIGGERS ANXIETY AND ANHEDONIA IN CHRONICALLY STRESSED FEMALE MICE BITTAR THIBAULT, Hernandez Silva Jose Cesar, Lavigne Andrée-Anne, Quessy Francis, Arsenault Eric, Morency Daphnée, Cherasse Yoan, Proulx Christophe, and Labonté Benoit. CERVO Brain Research Centre, Université Laval Québec City, Canada BACKGROUND. Males and females respond differently to chronic stress. Chronic stress has been shown before to impact the molecular programs controlling neuronal activity and behavioral responses to stress in a sex-specific fashion. The medial prefrontal cortex (mPFC) is part of a complex circuit controlling stress response by sending projections to different limbic structures. Among them, the nucleus accumbens (NAc) is known to drive reward- seeking behaviors. However, little is known about how the corticoaccumbal pathway is contributing to depressive- like behaviors following chronic stress exposure in males and females. METHODS. Chronic variable stress (CVS) was used to induce depressive-like behaviors in male and female mice. We injected retrograde adeno-associated viruses encoding a fluorophore in the NAc of males and females to label this pathway and assess the spontaneous activity of pyramidal neurons projecting to the NAc specifically. We used chemogenetic to modify the activity of these neurons and validate their contribution to the expression of depressive-like behaviors in a sex-specific fashion. RESULTS. CVS induced depressive-like behaviors in males and females. Our viral approach allowed us to identify mPFC neurons projecting to the NAc. Stressed females exhibited a significantly higher frequency in spontaneous excitatory postsynaptic currents and a reduced frequency of inhibitory postsynaptic currents in NAc-projecting neurons. Conversely, we observed only a decreased frequency in inhibitory postsynaptic currents in stressed males. Activation of the NAc-projecting neurons in the mPFC coupled with a subchronic stress was sufficient to trigger anxiety and anhedonia in female mice. On the contrary, inhibition of these neurons after 21 days of CVS rescued the anxiety and anhedonia triggered by chronic stress in females. CONCLUSION. Our results suggest that chronic stress impacts the corticoaccumbal pathway differently in males and females through sex-specific functional adaptations. Alteration of the corticoaccumbal pathway may be controlling anxious and anhedonic behaviors in stressed females. 8. FUNCTIONAL IMAGING OF DEVELOPING BRAIN IN A GUT-BRAIN AXIS ZEBRAFISH MODEL BOILY VINCENT, Lemieux Mado, Byatt Gabriel, Légaré Antoine, Paquet Marie-Ève, Moineau Sylvain, Hardy Simon, De Koninck Paul. Centre de recherche CERVO, Département de biochimie, microbiologie et bio-informatique, Département de physique, génie physique et optique, Centre de référence pour virus bactériens Félix d'Hérelle, Département d'informatique et génie logiciel, Université Laval. OBJECTIF: The microbiota recently emerged as a key regulator of the gut-brain axis. Alterations in the microbiota ecosystem equilibrium can induce negative effects on host health, including possible consequences on brain development and function. We seek to characterize the influence of different gut microbiota states on neuronal circuits dynamics. MÉTHODES : The larval zebrafish was identified as a suitable model, offering many advantages : optical transparency during the first two weeks of life providing ideal conditions for non- invasive microscopy and optogenetics; rapid and external development allowing for quick, high throughput longitudinal studies; simple microbiota monitoring and manipulation. Brain circuit activity is measured in larval zebrafish that express a genetically-encoded calcium sensor that serves as a proxy of activity in almost every neuron nucleus. A scanning resonant two-photon microscope is used to acquire images at any depth in the zebrafish brain with subcellular resolution. A piezo objective scanner enables swift volumetric sweeping of the brain for quasi-simultaneous recording at multiple depths. The addition of a LCD screen allows for visual stimulation paradigms in order to evoke responses in various neuronal circuits. Several tools are being implemented to extract and measure parameters of these responses, to be studied according to different microbiota states. RÉSULTATS : Neuronal activity could be recorded at a frequency of 3.86 Hz for up to 7 planes, and responses to visual stimuli were evoked. Volumetric images were registered to the Z Brain atlas, which enabled the projection of region identity boundaries on the activity recordings, thus allowing the assignment of individual neurons to known anatomical regions. CONCLUSION : Larval zebrafish brain multiplane scanning resonant two-photon calcium imaging with visual stimulation was successfully implemented and should allow for the detection and characterization of microbiota-induced changes in neuronal circuits dynamics. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 16
9. SPINAL CORD STIMULATION AND SENSORY PERCEPTION IN CHRONIC PAIN PATIENTS: A MULTICENTER STUDY BORDELEAU MARTINE, Carrondo Cottin Sylvine, Cantin Léo, Canuel Jean-François, Prud’Homme Michel, Centre de recherche du CHU de Québec – Université Laval, Québec, Québec, Canada. Gaudin Daniel, Alnemari Ahmed, Atallah Joseph, University of Toledo Medical Center, Toledo, Ohio, United States. Fugère François, Fournier-Gosselin Marie- Pierre, Centre Hospitalier de l'Université de Montréal, Montréal, Québec, Canada. Vollert Jan, Pain Research, Imperial College London, London, United Kingdom; & Neurophysiology, Center of Biomedicine and Medical Technology Mannheim CBTM, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Germany. OBJECTIVE: Tonic spinal cord stimulation (SCS) is currently used to treat neuropathic pain. With this type of stimulation, an implantable pulse generator generates electrical paresthesia in the affected area through one or more epidural leads. The goal of this study was to evaluate the impact of tonic SCS on the sensory perception of chronic pain patients using quantitative sensory testing (QST). METHODS: Forty-eight patients (mean age 57) with chronic leg pain due to failed back surgery syndrome or complex regional pain syndrome treated with SCS were recruited from three research centers. Test procedures included two sessions (stimulation ON or OFF), with measures of detection thresholds for cold, heat, touch, vibration, and of pain thresholds for cold, heat, pressure, the assessment of dynamic mechanical allodynia as well as temporal pain summation. Three different areas were examined: the most painful limb covered with SCS-induced paresthesia (target area), the contralateral limb and the ipsilateral upper limb. Wilcoxon signed-rank tests were used to compare the mean difference between On and Off for each QST parameter at each area tested. P-values < 0.05 were considered significant. RESULTS: Regarding the mean difference between On and Off, patients felt less touch sensation at the ipsilateral area ( 0.4±0.9g, p-value = 0.0125) and were less sensitive at the contralateral area for temporal pain summation ( 4.9±18.1 on visual analogue scale 0–100, p-value = 0.0056) with SCS. CONCLUSION: It is not clear that the slight changes observed were clinically significant and induced any changes in patients’ daily life. Globally, our results suggest that SCS does not have a significant effect on sensory perception. 10. EXPLORING THE ROLE OF MIR-138 IN THE ONSET OF ALZHEIMER’S DISEASE BOSCHER EMMANUELLE, Goupil Claudia, Hébert Sébastien S. Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval, CHUL, Axe Neurosciences, Québec, Canada. Faculté de médecine, Département de psychiatrie et de neurosciences, Université Laval, Québec, Canada. BACKGROUND: With the exception of rare mutations in APP, PSEN1, PSEN2 genes causing autosomal dominant early-onset Alzheimer’s disease EOAD (ADEOAD), little is known about the genetic factors underlying most (90- 95%) EOAD cases. We recently identified copy number variations (CNVs) in microRNA (miR) genes that could contribute to risk for EOAD, including a duplication of the MIR138-2 locus. Interestingly, miR-138 is increased in the cerebrospinal fluid of sporadic AD patients and associated with memory performance in the human population. OBJECTIVES: To better understand the role and impact of miR-138 on AD development. METHODS: We performed overexpression studies in neuronal cells and mice to reproduce artificially the increased MIR138- 2 gene dosage. For in vivo studies, miR-138 was delivered by intracerebroventricular injections at birth (P0) using an optimized adeno-associated virus (AAV). RESULTS: We will provide a detailed assessment of miR- 138-dependent genes (e.g., Fermt2, Bace1, GSK3b and APP) and AD pathological markers (amyloid, tau) in the various biological models. On note, our in vivo model displays 1.5 to 2-fold overexpression of miR-138, as seen in EOAD. CONCLUSIONS: This study suggests that increased gene dosage of MIR138-2 could contribute to AD risk by regulating different biological pathways implicated in amyloid and tau metabolism, consistent with growing literature. In vivo, studies suggest an important impact of modest miR-138 overexpression in the mammalian brain. These results further strengthen the role of miRNA imbalance in the onset of AD. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 17
11. CONDITIONAL GENERATIVE ADVERSARIAL NETWORKS FOR RESOLUTION ENHANCEMENT IN FLUORESCENCE MICROSCOPY BOUCHARD CATHERINE, Lavoie-Cardinal Flavie (Centre de recherche CERVO, Université Laval), Gagné Christian (Laboratoire de vision et systèmes numériques, Université Laval) OBJECTIF: Les microscopes optiques à super-résolution ont franchi la limite imposée par la diffraction de la lumière, ouvrant la voie à l’étude de structures biologiques qui n’avaient jamais pu être observées directement auparavant. Ces systèmes d’imagerie sont toutefois limités par de longues durées d’acquisition et le risque d’endommager la structure observée par photoblanchiment, ce qui fait de la microscopie optique classique un outil encore crucial, même en neurosciences. Nous cherchons à développer une méthode permettant de décrypter des images de basse résolution pour percevoir les détails non-résolus, tirant ainsi profit de l’efficacité d’acquisition de la microscopie conventionnelle et limitant le nombre d’acquisitions à effectuer avec un microscope à super-résolution, sans perte d’information. MÉTHODES: L’approche proposée utilise l’apprentissage profond en exploitant un réseau génératif adversarial conditionnel pour générer des images de super-résolution à partir d’images de basse résolution. Une stochasticité est intégrée au réseau pour quantifier la confiance de celui-ci en son rendement, informant l’utilisateur quant à la validité des images générées. RÉSULTATS: Les résultats préliminaires obtenus démontrent qu’un réseau entraîné sur des images d’actine peut apprendre à distinguer les régions qui contiennent des anneaux d’actine de celles qui contiennent une autre structure nanoscopique. Ce réseau réussit à reproduire fidèlement la structure périodique d’actine, espacée par 180 nm, seulement à partir d’une image de microscopie confocale. CONCLUSION: Le réseau génératif développé reproduit fidèlement les détails nanoscopiques d’images de microscopie conventionnelle, permettant d’informer son utilisateur quant à la présence de structures d’intérêt dans le champ de vue et de le guider sur la nécessité d’effectuer des analyses à l’aide d’un outil plus complexe comme un microscope à super-résolution. 12. L’OSTÉOPROTÉGÉRINE AMÉLIORE LA FORCE ET LA RÉGÉNÉRATION ET DIMINUE L’INFLAMMATION SUITE À UNE BLESSURE MUSCULAIRE INDUITE PAR L’INJECTION DE CARDIOTOXINE BOUREDJI ZINEB, Dounia Hamoudi, Anteneh Argaw, and Jérôme Frenette. Centre de recherche du CHU de Québec - Université Laval (CR-CHUQ-CHUL), Axe Neurosciences, Université Laval, Québec, QC, Canada G1V 4G2 OBJECTIF. Les tissus musculaires et osseux communiquent étroitement via des cytokines sécrétées de part et d’autre. La voie métabolique RANK/RANKL/OPG joue un rôle crucial dans le remodelage de l’os et l’inhibition de RANKL par l’ostéoprotégérine (OPG) permet de prévenir l’ostéoporose. Les travaux ultérieurs du laboratoire ont démontré que des injections quotidiennes d'OPG-Fc restaurent complètement la fonction du muscle extensor digitorum longus (EDL) chez les jeunes souris dystrophiques mdx, un modèle de dystrophie musculaire de Duchenne (DMD). Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels agirait l’OPG demeurent peu connus. MÉTHODES. Afin de déterminer ces mécanismes permettant l’augmentation de la force musculaire dans le cas d’une blessure musculaire, une injection intramusculaire de cardiotoxine au niveau du muscle soléaire a été réalisée chez les souris RANKdel/fl (délétion de RANK musculaire) ou des C57/10J âgées de 3 mois. Les souris C57/10J ont été traitées durant 7 jours au PBS, à l’anti-RANKL [4 mg/kg/3j] ou à l’OPG-Fc [1 mg/kg/j]. Les propriétés contractiles des muscles soléaires ont été mesurées ex vivo. Par la suite, les dommages aux fibres, le nombre de noyaux centraux et les cellules satellites activées, l’expression de myosine embryonnaire ainsi que l’étendue de l’ infiltration leucocytaires ont été révélés par immunohistochimie et immunofluorescence sur coupes histologiques. RÉSULTATS. Le traitement à l’OPG-Fc durant 7 jours augmente la force maximale isométrique (29%) et la force spécifique (30%) des muscles blessés. Aucun gain n’est observé suivant un traitement à l’anti-RANKL ou encore la délétion spécifique de RANK musculaire. De plus, le traitement à l’OPG-Fc durant 7 jours diminue significativement les dommages musculaires et l’infiltration leucocytaires et augmente la proportion des noyaux centraux, le nombre de cellules satellites activées et l’expression de myosine embryonnaire. CONCLUSION. L’OPG-Fc est un protecteur novateur de l'intégrité musculaire qui agirait via des voies signalétiques indépendantes de l’interaction RANKL/RANK dans la régénération musculaire. . Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 18
13. IS THIS PROGRESSIVE APHASIA? UNBLURRING THE LINE BETWEEN LINGUISTIC AND EXECUTIVE DEFICITS IN A CASE OF NEURODEGENERATIVE APRAXIA OF SPEECH BOUVIER LIZIANE, Monetta Laura, Catherine Brodeur, Vitali, Paolo, Martel-Sauvageau Vincent. CIRRIS, CERVO, Université Laval, CIUSSS. GOALS: Neuronal degeneration in degenerative disease tends to follow functional networks, rather than random patterns. Nonetheless, neuroimaging might bring only partial information about the underlying deficits of the clinical manifestations when the affected network includes regions implicated in several cognitive functions. This is the case in primary progressive apraxia of speech (PPAOS), a neurodegenerative disease affecting motor speech programming, in which degeneration might spread to regions also involved in syntax processing and executive functions. The objective of this study was to determine the underlying deficits of late- appearing syntactic errors in a case of PPAOS. METHODS: This case-study reports the cognitive evolution of a 72 years-old female with a diagnosis of PPAOS, one year to three years post-onset. Assessment of motor speech, language and cognition was performed every six months over 18 months. RESULTS: At the first time of evaluation, the participant presented a profile of progressive primary apraxia of speech with predominant prosodic difficulties; concomitant orofacial apraxia and writer's cramp, but preserved language skills. The equivocal presence of slowdown in processing speed, dysarthria and upper limbs apraxia was also noted. Over time, she progressively developed spastic dysarthria, with equivocal hypokinetic signs, had slightly increased articulatory difficulties and increased phono-respiratory coordination difficulties. At the last follow-up, she had moderate-to-severe motor speech deficits, but also complained of lexical access and discourse comprehension difficulties. The evaluation revealed no language impairment per se, but a significant decrease in verbal fluency, inhibition and verbal working memory. CONCLUSION: We report the evolution of a participant with degenerative apraxia of speech over 18-months, with progressive non-linguistic deficits that mimicked syntactic deficits. In this case, neuroimaging could not fully discriminate the underlying deficits, underscoring the importance of an in-depth evaluation of language and cognitive abilities to complement neuroimaging data. 14. ROLE OF AUTOPHAGY IN NEURONAL MIGRATION UNDER NORMAL AND PATHOLOGICAL CONDITIONS BRESSAN CEDRIC1,2, Snapyan Marina1,2, Gagnon Dave 1,2, Labrecque Simon1,2, Klaus Johannes3, De Koninck Paul1,2, Robertson Stephen P. 4, Parent Martin1,2, Cappello Silvia3, Saghatelyan Armen1,2. 1CERVO Brain Research Center, Quebec City, QC, Canada G1J 2G3; 2Université Laval, Quebec City, QC, Canada G1V 0A6; 3Max Planck Institute of Psychiatry, Munich, 80804, Germany; 4Dunedin School of Medicine, University of Otago, Dunedin, New Zealand. OBJECTIVE: Cell migration is ATP dependent process with dynamic morphological remodeling leading to the formation of protein aggregates and organelle damage. Here we evaluated the role of autophagy, a catabolic pathway that maintains cellular homoeostasis, and its link to energy level in neuronal migration. METHODS: We used mouse rostral migratory stream as a model system and optically monitored autophagy and energy variations in neuroblasts. RESULTs: The ATP/ADP ratio dropped during migratory phases and recovered to its baseline level during stationary periods. Time lapse monitoring of autophagy also showed an active flux with increased density of autophagosomes during neuroblasts’ stationary phases. Blocking AMPK, an energy level sensor and autophagy activator, or genetic impairment of autophagy in neuroblasts led to decreased cell migration. By contrast, blocking AMPK in autophagy-deficient neuroblasts had no effect on migration suggesting the involvement of energy levels in autophagy activation. We next asked if autophagy is altered in disorders linked to neuronal migration defects. Mutations in genes encoding for cadherin ligand/receptor DCHS1 and FAT4 lead to periventricular heterotopias in humans. We observed an impairment of autophagy in human organoids with mutated FAT4 and DCHS1 genes as well as alterations in the migration of mutated human progenitor cells concomitant to a decrease in the number of lysosomes. CONCLUSION: Altogether, we show that autophagy may be activated because of energetic needs and is required for cell migration under normal and pathological conditions. Journée de la recherche en neurosciences 18 novembre 2019 19
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