Équipe Gilles Bonvento
Interactions métaboliques entre neurones et astrocytes
En bref
L’apprentissage de nouvelles informations et le stockage à court et à long terme de ces acquisitions requièrent la mise en place d’une cascade d’événements qui sont coûteux en énergie pour les cellules cérébrales. Outre les neurones, les astrocytes coordonnent les mécanismes moléculaires régulant l’apprentissage, la mémoire et le métabolisme énergétique (Bolanos et Bonvento, Cell Metabolism 2021). Le projet de l’équipe vise à étudier les interactions entre les propriétés métaboliques et de signalisation des astrocytes et la façon dont ces deux propriétés s’intègrent pour permettre la réalisation de tâches cognitives. L’objectif à moyen terme est de déterminer si et comment les altérations de ces processus métaboliques et de signalisation (1) contribuent à la perte de mémoire associée à l’âge, (2) expliquent la trajectoire du déclin cognitif chez les individus et (3) pourraient représenter une cible de prévention efficace.
1. Rôle des astrocytes du Subiculum
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Notre cerveau encode, stocke et récupère nos souvenirs. L’apprentissage induit une augmentation de l’efficacité de la communication synaptique entre les neurones. De plus en plus de preuves expérimentales montrent que l’activité de ces synapses est étroitement contrôlée par les astrocytes qui les entourent. Pourtant, la contribution de ces cellules gliales aux processus de mémorisation reste largement inexplorée. La formation hippocampique joue un rôle essentiel dans l’apprentissage et la mémoire. Les données les plus récentes montrent que le subiculum (SUB), situé entre l’hippocampe et le cortex entorhinal, est un élément clé de cette formation hippocampique.
2. Rôle des astrocytes dans les troubles cognitifs liés à l’âge
Avec l’augmentation de la longévité, les troubles cognitifs sont devenus l’une des principales sources d’invalidité et de dépendance liées à l’âge et représentent un énorme fardeau pour la société. Vingt pour cent des Européens ont 65 ans ou plus et 10 millions de personnes souffrent de démence dans l’UE. Ce nombre devrait atteindre 19 millions d’ici 2050, soit 3 % de la population. Des stratégies préventives et thérapeutiques capables de réduire le risque de ces maladies auraient un impact considérable sur la santé publique. Des progrès significatifs ont été réalisés au cours des 40 dernières années dans la découverte des mécanismes biologiques de l’apprentissage et de la mémoire. Cependant, la signalisation neuronale ne semble fournir qu’une explication partielle de ces processus cognitifs complexes. Des perturbations métaboliques cérébrales précoces ont été signalées des décennies avant l’apparition des déficits de mémoire, mais on ne sait pas encore si et comment elles contribuent aux déficits cognitifs. Notre projet fait l’hypothèse que les processus mnésiques sont coordonnés par les interactions métaboliques neuronales-gliales et que la santé métabolique peut influencer la plasticité cérébrale et la cognition.
| Nous pensons que l’incorporation de la biologie gliale dans les mécanismes cellulaires de l’apprentissage et de la mémoire représente un changement de paradigme significatif dans le domaine qui peut fournir de nouvelles voies de recherche pour aider à résoudre des questions de longue date à la fois dans le cerveau sain et malade. En décryptant les fondements métaboliques cérébraux du vieillissement cognitif, l’ambition primordiale de notre projet est de mettre en lumière de nouvelles voies liées au métabolisme en se concentrant sur les interactions entre les neurones et la glie. Le ciblage de ces voies par des interventions spécifiques augmenterait considérablement les chances de réussite de la prévention. |  |
Chef d’équipe
Gilles Bonvento, Directeur de Recherche DR1 INSERM
Interactions métaboliques entre neurones et astrocytes
« Contributions of astrocytes to cognitive deficits induced by Tau in Alzheimer Disease »
• 2018 – 2021 France Parkinson
« Interaction fonctionnelle entre alpha-synucléine et LRRK2 et son rôle dans les dysfonctionnements mitochondriaux dans la maladie et Parkinson »
• 2020 – 2024 Fondation Alzheimer – Fondation pour la Recherche Médicale (FRM)
« Imaging glycolytic and vascular dysfunction in early Alzheimer Disease »
• 2022 – 2024 Agence Nationale de la Recherche (ANR)
« How energy metabolism shapes our memory: news insights from fly to human »
• 2023 – 2026 Agence Nationale de la Recherche (ANR), PRCI
« Metabolic Imaging of Subiculum in Alzheimer’s Disease »
• 2021 – 2026 Agence Nationale de la Recherche (ANR)
« Investigating the role of the Sideroflexin family of mitochondrial metabolites transporters in iron homeostasis and ferroptosis »
• 2016 – 2017 Fondation Plan Alzheimer
« Role of astrocytic 3-phosphoglycerate dehydrogenase in AD »
• 2013 – 2015 Association France Alzheimer / Fondation de France : Bruno Cauli (CNRS UMR 7102, UMPC), Stéphane Oliet (INSERM U862, Bordeaux)
« Towards a gene therapy targeting astrocytes in AD »
2021
• Astrocyte-neuron metabolic cooperation shapes brain activity. Bonvento G, Bolaños JP. Cell Metab. 2021 Aug 3;33(8):1546-1564. Pubmed DOI: 10.1016/j.cmet.2021.07.006
• Neuronal tau species transfer to astrocytes and induce their loss according to tau aggregation state. Maté de Gérando A, d’Orange M, Augustin E, Joséphine C, Aurégan G, Gaudin-Guérif M, Guillermier M, Hérard AS, Stimmer L, Petit F, Gipchtein P, Jan C, Escartin C, Selingue E, Carvalho K, Blum D, Brouillet E, Hantraye P, Gaillard MC, Bonvento G, Bemelmans AP, Cambon K. Brain. 2021 May 7;144(4):1167-1182. Pubmed DOI: 10.1093/brain/awab011
2020
• Impairment of Glycolysis-Derived l-Serine Production in Astrocytes Contributes to Cognitive Deficits in Alzheimer’s Disease. Le Douce J, Maugard M, Veran J, Matos M, Jégo P, Vigneron PA, Faivre E, Toussay X, Vandenberghe M, Balbastre Y, Piquet J, Guiot E, Tran NT, Taverna M, Marinesco S, Koyanagi A, Furuya S, Gaudin-Guérif M, Goutal S, Ghettas A, Pruvost A, Bemelmans AP, Gaillard MC, Cambon K, Stimmer L, Sazdovitch V, Duyckaerts C, Knott G, Hérard AS, Delzescaux T, Hantraye P, Brouillet E, Cauli B, Oliet SHR, Panatier A, Bonvento G. Cell Metab. 2020 Mar 3;31(3):503-517.e8. Pubmed DOI: 10.1016/j.cmet.2020.02.004
2019
• Astrocytic mitochondrial ROS modulate brain metabolism and mouse behaviour. Vicente-Gutierrez C, Bonora N, Bobo-Jimenez V, Jimenez-Blasco D, Lopez-Fabuel I, Fernandez E, Josephine C, Bonvento G, Enriquez JA, Almeida A, Bolaños JP. Nat Metab. 2019 Feb;1(2):201-211. Pubmed DOI: 10.1038/s42255-018-0031-6
2018
• The striatal kinase DCLK3 produces neuroprotection against mutant huntingtin. Galvan L, Francelle L, Gaillard MC, de Longprez L, Carrillo-de Sauvage MA, Liot G, Cambon K, Stimmer L, Luccantoni S, Flament J, Valette J, de Chaldée M, Auregan G, Guillermier M, Joséphine C, Petit F, Jan C, Jarrige M, Dufour N, Bonvento G, Humbert S, Saudou F, Hantraye P, Merienne K, Bemelmans AP, Perrier AL, Déglon N, Brouillet E.
Brain. 2018 141:1434-1454. Pubmed DOI: 10.1093/brain/awy057
2017
• Current technical approaches to brain energy metabolism. Barros LF, Bolaños JP, Bonvento G, Bouzier-Sore AK, Brown A, Hirrlinger J, Kasparov S, Kirchhoff F, Murphy AN, Pellerin L, Robinson MB, Weber B.
Glia. 2017 Nov 7. Pubmed DOI: 10.1002/glia.23248
• Imaging and spectroscopic approaches to probe brain energy metabolism dysregulation in neurodegenerative diseases. Bonvento G, Valette J, Flament J, Mochel F, Brouillet E.
J Cereb Blood Flow Metab. 2017 Jun;37(6):1927-1943. Pubmed DOI: 10.1177/0271678X17697989
2016
• Complex I assembly into supercomplexes determines differential mitochondrial ROS production in neurons and astrocytes. Lopez-Fabuel I, Le Douce J, Logan A, James AM, Bonvento G, Murphy MP, Almeida A, Bolaños JP.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Nov 15;113(46):13063-13068 Pubmed DOI: 10.1073/pnas.1613701113
• Synaptic scaling up in medium spiny neurons of aged BACHD mice: A slow-progression model of Huntington’s disease. Rocher AB, Gubellini P, Merienne N, Boussicault L, Petit F, Gipchtein P, Jan C, Hantraye P, Brouillet E, Bonvento G.
Neurobiol Dis. 2016 Feb;86:131-139 Pubmed DOI: 10.1016/j.nbd.2015.10.016
2011
• Plasticity of astroglial networks in olfactory glomeruli. Roux L, Benchenane K, Rothstein JD, Bonvento G, Giaume C. (2011)
Proc Natl Acad Sci USA 108(45):18442-18446. Pubmed DOI: 10.1073/pnas.1107386108
2010
• In vivo expression of polyglutamine-expanded huntingtin by mouse striatal astrocytes impairs glutamate transport: a correlation with Huntington’s Disease subjects. Faideau M, Kim J, Cormier K, Gilmore R, Welch M, Auregan G, Dufour N, Guillermier M, Escartin C, Brouillet E, Hantraye P, Déglon N, Ferrante RJ and Bonvento G (2010)
Hum Mol Genetics, 19:3053-3067 Pubmed
DOI: 10.1093/hmg/ddq212
Étudiants étrangers
• Ana AMARAL, Clinigene-EU Network, PhD, 2010
• Robin GUTIÉRREZ, ECOS Chili, 2011
• Rodrigo LERCHUNDI, ECOS Chili, 2012
• Tamara SOTELO, ECOS Chili, 2013
• Cristina DONATO, rotation ENP, 2015
Stagiaires M2
• Karine LE MOINE, DEA de Physiologie et Physiopathologie de la Nutrition Humaine, Paris 7, 1998
• Angélique REGNIER, DEA de Métabolisme énergétique et régulations nutritionnelles, Paris 7, 2001
• Touria NEHIRI, DEA de Métabolisme énergétique et régulations nutritionnelles, Paris 7, 2003
• Nicolas MERIENNE, Master 2 Strasbourg, 2012
• Marianne MAUGARD, Master 2 BIP-UPMC, 2015
• Pierre-Antoine VIGNERON, Master 2 BIP-UPMC, 2017
Doctorants
• Kamel KACEM, thèse de Neurosciences, Paris 6, soutenance 1997
• Nathalie CHOLET, thèse de Physiologie et Physiopathologie de la Nutrition Humaine, Paris 7, soutenance 1999
• Carole ESCARTIN, thèse de Neurosciences, Paris 6, soutenance 20/01/2006
• Angélique COLIN, thèse de Neurosciences, Paris 6, soutenance 17/12/2008
• Mathilde FAIDEAU, thèse de Neurosciences, Paris 6, soutenance 9/12/2009
• Lydie BOUSSICAULT, thèse de Neurosciences, Paris 6, soutenance 21/06/2013
• Juliette LE DOUCE, thèse de Neurosciences, Paris 6, soutenance 14/12/2015
• Marianne MAUGARD, thèse de Neurosciences, Paris-Sud, financement ENS, soutenance 09/2018
• Pierre-Antoine VIGNERON, thèse de Neurosciences, Paris-Saclay, financement FRM, soutenance 10/2020
• Emma AUGUSTIN, thèse de Neurosciences, Paris-Saclay, financement ANR, soutenance 12/2023
Post-docs
• Brigitte VOUTSINOS-PORCHE, Human Frontier Science Program, février 1999-décembre 2001
• Aïcha DOUHOU, contrat CFR-CEA, octobre 2003 – octobre 2005
• Anne-Sophie HERARD, Contrat Imagerie du Petit Animal, décembre 2003-juin 2005
• Claire MARTIN, ANR AstroGLO, octobre 2008 – octobre 2009
• Anne ROCHER, FP7-Marie-Curie, juillet 2010-juillet 2012
• Emilie FAIVRE, ANR MetALZ, avril 2012-novembre 2013
• Pierrick JEGO, Eurotalents CEA, EU, en cours, fin septembre 2017
• Emmanuel THAN-TRONG, Fondation ALZ, septembre 2020-décembre 2023
