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Frédéric Gambino

Lauréat de l'Académie nationale de médecine

Le 15 décembre 2015

Remise des prix  le 15 Décembre à l'Académie de Médecine

16, rue Bonaparte 75006 Paris

PRIX JANSEN— 10 000 €

Monsieur Frédéric GAMBINO, 34ans, CR2 à l’institut des Neurosciences de Bordeaux, pour ses travaux intitulés « Plasticité cérébrale et renforcement des neurones corticaux : mise en évidence de la mémoire des neurones silencieux ».


  
Frédéric Gambino est neurophysiologiste, Chargé de Recherche CNRS au sein de l’Institut Interdisciplinaire de Neuroscience (IINS – UMR5297) dirigé par le Dr Daniel Choquet à Bordeaux. C’est un expert des enregistrements électrophysiologiques in vivo, de l’imagerie biphotonique chronique, et de l’optogénétique chez l’animal éveillé. Ses recherches ont pour objectif de comprendre la façon dont l’apprentissage affecte la dynamique des représentations neuronales corticales à l’origine de comportements complexes comme, par exemple, la prise de décision ou la planification d’une réponse motrice adaptée.
Il obtient son doctorat en Neurosciences en 2009, après 3 années de recherche au sein de l’Institut de Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI) de Strasbourg, dans l’équipe du Dr Bernard Poulain (actuellement Directeur Adjoint Scientifique de l’Institut des Sciences Biologiques du CNRS). Il y apprend l’électrophysiologie synaptique in vitro et montre que la potentialisation synaptique à long-terme (LTP), une étape essentielle de la mémorisation cellulaire, est altérée de façon remarquablement similaire dans plusieurs modèles murins d’autisme et de maladies psychiatriques.
Il se passionne alors pour les bases neurophysiologiques des comportements prédictifs acquis, mais conscient des limites fondamentales des modèles in vitro, décide de poursuivre en 2010 un stage postdoctoral sur des modèles in vivo. Il rejoint alors l’équipe du Prof Anthony Holtmaat à la Faculté de Médecine de Genève, Suisse. Il y obtient une prestigieuse bourse EMBO (2010-2012) et découvre de nouvelles règles ‘métaplastiques’ induites par l’altération des entrées sensorielles (Neuron 2012a,b). En 2012, il est nommé Attaché de Recherche au sein de la même équipe à Genève et supervise un groupe de 3 chercheurs. Frédéric Gambino met alors au point avec ses collaborateurs de nouvelles méthodes innovantes d’imagerie calcique chronique et d’optogénétique chez le rongeur éveillé et anesthésié. Elles lui permettent de contrôler de façon précise et de mesurer l’activité des circuits neuronaux thalamo-corticaux. Il met alors en évidence de nouveaux mécanismes synaptiques non-linéaires recrutés au cours de l’apprentissage (Nature 2014a,b).
Frédéric Gambino rejoint l’IINS en 2014 et est recruté Chargé de Recherche CNRS la même année. Il obtient plusieurs financements majeurs (ANR, Marie-Curie CIG, Chaire d’installation IdEx, Fondation NRJ/Institut de France) qui lui permettent de créer le MIND (‘Multimodal In vivo Neurophysiology Department’) dont il est le coordinateur scientifique. Le MIND est un espace mutualisé de l’IINS qui regroupe de nombreuses compétences in vivo (chirurgie, comportement, imagerie, électrophysiologie, optogénétique) offrant un environnement unique à Bordeaux pour l’étude des mécanismes corticaux de l’apprentissage associatif chez l’animal éveillé.

Abstract
Chez les mammifères, le néocortex constitue une structure remarquablement plastique à l’origine de leurs formidables capacités d’adaptation et d’apprentissage. Cette plasticité corticale dépend de la stabilisation de connexions synaptiques pertinentes au détriment de celles devenues inutiles. Cet équilibre subtil entre formation et perte des synapses serait gouverné par des mécanismes de potentialisation (LTP) et de dépression (LTD) à long-terme de la force synaptique. J’ai en effet montré que chez le rongeur anesthésié, les neurones corticaux pouvaient être potentialisés in vivo de façon artificielle en associant des potentiels d’action somatiques avec des potentiels postsynaptiques évoqués par la stimulation d’une vibrisse (Gambino & Holtmaat, Neuron 2012).

De façon intéressante, cette plasticité synaptique de type STD-LTP (“spike-timing dependent LTP”) peut être facilitée par la diminution des conductances inhibitrices induite par une modification des entrées sensorielles. Mes travaux ont ainsi mis en évidence pour la première fois un rôle “métaplastique” de la désinhibition dans la facilitation de la LTP à l’origine de l’expansion des représentations sensorielles corticales. Pourtant, les neurones corticaux demeurent remarquablement silencieux in vivo, suggérant que cette plasticité STD-LTP ne serait probablement pas la forme dominante de plasticité synaptique chez l’animal éveillé.
Au contraire, nous avons récemment mis en évidence une nouvelle forme de LTP induite pas la stimulation rythmique des vibrisses sans l’aide de potentiels d’action somatiques (Gambino et al, Nature 2014). En combinant de façon inédite des approches optiques, électrophysiologiques, génétiques, pharmacologiques et optogénétiques in vivo, nous avons montré que cette LTP dépendait de potentiels dendritiques “en plateau” générés par l’activation des récepteurs NMDA. Ces “spikes” dendritiques prennent leur origine dans l’activation de voies synaptiques de rétrocontrôle interne entre le thalamus et le cortex nécessaires au contrôle des entrées sensorielles (Gambino et al, Nature 2014). Cette forme de LTP pourrait ainsi être importante dans le recrutement de neurones silencieux faiblement connectés au sein d’un réseau synaptique fonctionnel.

Frederic Gambino / IINS / Université de Bordeaux / Team : Synapse in cognition -
Dernière mise à jour le 05.10.2015