Équipe Julien Bouvier

Circuits neuronaux et contrôle moteur

En bref

Nos recherches visent à décrypter les circuits neuronaux qui contrôlent les mouvements et assurent leur adaptabilité. Nous nous intéressons en particulier à l’activité locomotrice – la marche – et à la respiration, deux comportements vitaux dont les principes fondamentaux sont bien conservés entre espèces. Nos projets actuels visent à identifier les neurones et connectivité qui permettent à la respiration et la marche de s’adapter dynamiquement à des changements internes ou externes, comme le passage du repos à l’exercice ou pendant des ajustements posturaux ou de direction. Nous développons une stratégie multidisciplinaire combinant traçages neuro-anatomiques viraux, génétique chez la souris, et investigations fonctionnelles par électrophysiologie, optogénétique et analyses du comportement.

Nous recrutons en 2024 !! Visitez la rubrique « offres d’emploi » !

Pour comprendre les maladies liées au cerveau, nous devons comprendre le fonctionnement des différents réseaux neuronaux qui génèrent des fonctions cérébrales normales. Cela nécessite de déchiffrer les identités des cellules exécutant la fonction localement, ainsi que celle des cellules se trouvant en amont pour en réguler la manifestation. L’équipe aborde cette question sur les comportements moteurs de la respiration et de la marche. Dans ces systèmes, les outils de la biologie du développement sont de plus en plus utilisés pour manipuler (pour tracer, enregistrer, éliminier ou modifier la connectivité ou l’activité) des sous-types neuronaux sur la base de leur histoire commune d’expression de gènes de développement spécifiques. Cela débloque progressivement l’accès à des types cellulaires homogènes, bien qu’intégrés dans des architectures complexes. En combinaison avec des investigations fonctionnelles ex-vivo et in vivo, cela a conduit à des progrès rapides dans l’identification, dans les circuits exécutifs de la marche ou la respiration (souvent appelés CPG pour Central Pattern Generator) de sous-types d’interneurones avec des fonctions dédiées. En revanche, l’architecture neuronale qui se tient en amont des CPG et conditionne et module leur activité reste mal connue. Nous explorons cette question à travers différents projets parallèles qui touchent aux rôles coopératifs de petits contingents de neurones du tronc cérébral et de la moelle épinière dans l’élaboration de comportements respiratoires et locomoteurs adaptatifs.

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Publications choisies

  • Hérent C, Diem S, Usseglio G, Fortin G, Bouvier J. Upregulation of breathing rate during running exercise by central locomotor circuits in mice. Nature Communications, 2023. May 22;14(1):2939. doi: 10.1038/s41467-023-38583-6. Download pdf.
  • Usseglio G, Gatier E, Heuzé A, Hérent C, Bouvier J. Control of orienting movements and locomotion by projection-defined subsets of brainstem V2a neurons. Current Biology, 2020. https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.014. Open-access full text.
  • Schwenkgrub J, Harrell ER, Bathellier B, Bouvier J. Deep imaging in the brainstem reveals functional heterogeneity in V2a neurons controlling locomotion. Science Advances, 2020 Dec 4;6(49):eabc6309. Open-access full text or download pdf.
  • Hérent C, Diem S, Fortin G, Bouvier J. Absent phasing of respiratory and locomotor rhythms in running mice. eLife, 2020. Dec 1;9:e61919. doi: 10.7554/eLife.61919. Full text on eLife or download pdf.
  • Skarlatou S, Hérent C, Toscano E, Mendes C, Bouvier J, Zampieri N. Afadin Signaling at the Spinal Neuroepithelium Regulates Central Canal Formation and Gait Selection. Cell Reports, 2020 Jun 9;31(10):107741. doi: 10.1016/j.celrep.2020.107741. Pubmed link. Open-access full text.
  • Bouvier J*#, Caggiano V*, Leiras R, Caldeira V, Bellardita C, Balueva K, Fuchs A, Kiehn O#. (*co-first and # co-corresponding). Descending Command Neurons in the Brainstem that Halt Locomotion. Cell. 2015 Nov 19;163(5):1191-1203. Full text available on Cell website.

2023

Mai: identification de circuits nerveux permettant d’augmenter la ventilation pendant une activité physique.

Lorsque nous courrons, une augmentation immédiatement de la respiration est absolument nécessaire pour assurer l’homéostasie malgré la demande énergétique accrue. Les bases neuronale de cette « hyperpnée à l’exercice » sont pourtant longtemps restées très spéculatives. Dans cette étude publiée dans Nature Communications, nous avons caractérisé deux voies neuronales par lesquelles le réseau locomoteur central peut réguler à la hausse la fréquence respiratoire chez les souris qui courent.

 

Janvier: nous sommes très fiers et très reconaissants de recevoir le financement « ERC Consolidator Grant » pour le projet : « Multi-omics characterization of descending motor circuits in the brainstem ». Différentes offres de postdoctorat ou d’ingénieur sont déjà ouvertes, n’hésitez pas à parcourir la section « offre d’emploi » !

2022

Décembre 2022: Giovanni Usseglio a soutenu sa thèse de Doctorat, intitulée « Brainstem circuits for locomotor and orienting movements: a functional and connectivity study of V2a neurons ». Bravo à lui pour avoir brillemment présenté son travail et répondu à plus de 3h de questions !

 

Julien reçoit la Médaille de Bronze du CNRS pour ses travaux récents sur l’organisation des circuits moteurs. Retrouvez aussi son portrait vidéo sur YouTube. Un grand merci au CNRS pour cette récompense et la cérémonie qui s’est tenue en novembre dernier!

 

 

 

 

 

 

En Juillet, nous avons organisé le 1er symposium satellite de la FENS, dédié aux jeunes chercheurs travaillant sur les circuits neuronaux moteurs. 

Treize jeunes chercheurs de nombreux laboratoires, y compris le nôtre, y ont présenté leurs recherches sur les types neuronaux de la moelle épinière, l’organisation des voies descendantes motrices et les bases neurales des comportements moteurs adaptatifs.

Le symposium s’est tenu dans nos murs, avec le soutien de l’Institut, et a rassemblé plus de 90 participants!

 

 

 

 

 

 

Mars: l’équipe reçoit la subvention et le label « Equipe FRM ».

En effet, chaque année, la Fondation Recherche Médicale (FRM) apporte un soutien fort et durable à des équipes proposant un programme de recherche innovant en biologie avec des applications potentielles en santé. Cette année, une cinquantaine de projets ont été retenus, dont le nôtre qui porte sur l’étude des voies descendantes motrices dans le contrôle moteur et la récupération après lésion de la moelle épinière.

 

 

 

2021

Décembre : Julien soutient son HDR (Habilitation à Diriger des Recherches), de l’Université Paris-Saclay.

L’HDR est un diplôme universitaire nécessaire pour postuler non seulement au professorat des universités mais aussi aux emplois de direction de recherche des EPST, ainsi que pour assurer la direction d’une thèse ou pour siéger comme rapporteur de thèse.

 

 

 

July: new preprint for the lab on bioRxiv!
We just uploaded our recent findings on the linker circuits between respiratory and locomotor central networks. Brilliant work done by former PhD student Coralie Hérent!

 

 

July: 2 new projects funded by ANR in the team.
We are part of two funded projects by the french National Agency for Research, from the AAPG2021 and the CRCNS 2021 calls, dedicated to brainstem/spinal cord circuits in controlling locomotion and orientation in health and following spinal cord injury!

 

 


January: Coralie Hérent obtains her PhD.
Brilliant defense of her work titled: Respiratory adaptation to running exercise: a behavioural and neuronal circuits study in mice”. What an exciting day and enriching 4+ years of work in the lab !

 

 

2020


January: A new ANR grant starts for our lab!
The lab is part of an 3 partite collaboration to study the functional connectomics underlying postural control, funded by the National Agency for Research.

 

 

December 2020: the last paper of the year is out!!
DOI: 10.1126/sciadv.abc6309. Or download pdf here.
This work is from a great collaboration with Brice Bathellier’s lab. We pioneered pioneered the use of deep-brain maging with the Inscopix miniscope to image the activity of deep brainstem neurons in vivo during locomotion.

December 2020: first paper for PhD student Coralie Hérent!!
These results challenge the concept that breathing and locomotor rhythms are coupled in a relatively fixed manner during running, and introduce the mouse model as part of the toolbox to investigate how breathing is augmented during running exercise.

 

Oct. 2020: the very first published work of the lab, by PhD student Giovanni Usseglio is now online!
https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.014. Get the full text here.
Using viral tracings, circuit optogenetics and chemogenetic silencing, we identify the reticulospinal neurons that command multiple motor actions linked to orientation and locomotion.

 

June 2020: the lab contributed important new findings!
Open-access full text.
The first paper with contribution from our PhD student Coralie Hérent is out!! Check out this exciting study examining the impact of axonal signaling during development on the left-right coordination of limb mouvements in mice. A fruitful collaboration with the group of Niccolò Zampieri, who led this research!

 

September 2020: PhD Student obtains a doctoral fellowship!
Edwin Gatier obtains the 3-year doctoral fellowship from our graduate school, ED568 BIOSIGNE. Welcome Edwin and let’s do great science!

 

En 2024, nous proposons plusieurs offres d’emploi financés :

Ingénieur d’études, de recherches, ou Postdoctorant H/F pour l’étude de la diversité génétique des voies descendantes motrices par analyse transcriptomique.

Dans le cadre d’un financement européen ERC, nous recherchons un.une postdoctorant.e ou Ingénieure d’Etudes ou de Recherches, motivé.e pour travailler sur un projet portant sur la diversité génétique de neurones du tronc cérébral impliqués dans la motricité. Nous combinerons marquages viraux de ces populations et séquançage du transcriptome sur noyaux uniques, chez la souris.

Le profil idéal attendu pour ce poste est d’être tétenteur d’un doctorat – ou d’un Master 2 pour le poste d’ingénieur d’études – et d’avoir une expérience dans une ou plusieurs des approches ci-dessous:

  • Biologie moléculaire: dissociation cellulaires, tri par FACS, séquençage sur cellules/noyaux uniques.
  • Analyse bioinformatique de données génomiques.
  • Travail expérimental sur lignées génétiquement modifiées
  • Chirugie stéréotaxique

La curiosité, la débrouillardise et la capacité à communiquer et à travailler en équipe sont aussi requis.

Le poste est pourvu avec financement pour 2 ans, avec extentions jusqu’à 5 ans envisageable selon l’avancement du projet, et peut commencer dès l’été 2024.

Les candidat.es intéressé.es doivent envoyer à Julien Bouvier:

  • Une lettre de motivation (2 pages maximum), mettant en avant le travail passé et l’intérêt pour nos projet;
  • Un CV détaillé;
  • Pour le postdoctorat: les coordonnées de 2 références.

Ingénieur d’études ou Ingénieur de recherches H/F en analyse de données et ingénierie

Nous recherchons une personne motivée, avec un intérêt pour l’analyse de donnée en neuroscience et maîtrisant la programmation (par ex sous Python, R, Matlab, JavaScript). La personne doit être astucieuse, persévérante, connaître les plateformes de dissémination des codes informatique (par ex Github), et capable de prendre des initiatives pour faire avancer le projet.  Deux types de données seront exploitées, en lien avec les circuits nerveux contrôlant les mouvements : des images issues de microscopie à fluorescence, et des données cinématiques et comportementales. Il s’agira en particulier :

  • D’exploiter, en l’aval du travail expérimental, des données issues de suivi des mouvements de l’animal par suivi vidéo par Deep Learning, ou par Motion Capture, pour en extraire des métriques pertinentes à la locomotion.
  • Procéder à des classifications supervisées et non-supervisées des différents types de comportements exprimés par l’animal.
  • Mettre en place des boucles fermées pour le pilotage de certains instruments de mesureet leur couplage à des techniques optogénétiques ou d’imagerie fonctionnelle.
  • Participer à l’implémentation, et assurer la maintenance et le dépannage, d’outils d’acquisition de différents types de signaux dans le laboratoire.
  • De former les autres utilisateurs de l’équipe au fonctionnement des outils qui seront produits.

Le profil idéal attendu pour ce poste est d’être tétenteur Master 2 ou d’un diplôme d’ingénieur, incluant une ou plusieurs des spécialités suivantes : optique, acquisition et traitement du signal, apprentissage automatique, machine-vision, mathématiques appliquées, électronique de contrôle et de mesure, conception mécanique. Une conaissance des méthodes d’analyse supervisée et non-supervisée appliquées à l’analyse de séries temporelles sera un vrai avantage. Le.la candidat.e devra également :

  • Maitriser la programmation sous Python et/ou Matlab,
  • Avoir la curiosité pour l’ingénierie appliquée aux neurosciences.
  • Etre astucieux.se et persévérant.e, savoir travailler en équipe, connaître les plateformes de dissémination des codes informatique, de veille bibliographique, et être capable de prendre des initiatives pour faire avancer le projet.

Le poste est pourvu avec financement pour 1 an minimum et peut commencer dès l’été 2024.

Les candidat.es intéressé.es doivent envoyer à Julien Bouvier:

  • Une lettre de motivation (2 pages maximum), mettant en avant le travail passé et l’intérêt pour nos projet;
  • Un CV détaillé;
  • Si possible, les coordonnées d’une personne référente.

 

Doctorants, postdoctorants et personnel technique :

Etudiants en Licence et Master :

  • Aurélie Tibaut, Janvier-Juin 2024. Etudiante en M2 Sciences, Technologies, Santé, Sciences Sorbonne Université
  • Mathilde Gonin, Septembre-Décembre 2023. Etudiante en M1 Biologie, Sup’Biotech Paris.
  • Gabrielle Voiriot, Septembre-Décembre 2023. Etudiante en M1 Biologie, Sup’Biotech Paris.
  • Jean-Baptiste Sabatier, Avril-Juin 2023. Etudiant en L2 Biologie, Université Paris-Saclay.
  • Adrien Barralis, Mai-Juillet 2022. Etudiant en M1 BIP, Sorbonne Université.
  • Manon Papadiamandis, Avril/Mai 2022. Etudiante en L2, Chimie & Sciences de la vie, Université Paris-Saclay.
  • Aurélie Jouy, Mai/Juin 2021. Etudiante en M1, Université Paris-Saclay.
  • Clara Depond, Juin/Juillet 2021. Etudiante en L2, Sup’Biotech Paris.
  • Juliette Mondy, Juin/Juillet 2019. Etudiante en L2, Sup’Biotech Paris.
  • Manimega Vidjeacoumar, Juin 2018. Etudiante en L2, UPMC Paris.

Publications of the team or with team members :

  • Hérent C, Diem S, Usseglio G, Fortin G, Bouvier J. Upregulation of breathing rate during running exercise by central locomotor circuits in mice. Nature Communications, 2023. May 22;14(1):2939. doi: 10.1038/s41467-023-38583-6. Download pdf.
  • Usseglio G, Gatier E, Heuzé A, Hérent C, Bouvier J. Control of orienting movements and locomotion by projection-defined subsets of brainstem V2a neurons. Current Biology, 2020. https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.014. Open-access full text.
  • Schwenkgrub J, Harrell ER, Bathellier B, Bouvier J. Deep imaging in the brainstem reveals functional heterogeneity in V2a neurons controlling locomotion. Science Advances, 2020 Dec 4;6(49):eabc6309. Open-access full text or download pdf.
  • Hérent C, Diem S, Fortin G, Bouvier J. Absent phasing of respiratory and locomotor rhythms in running mice. eLife, 2020. Dec 1;9:e61919. doi: 10.7554/eLife.61919. Full text on eLife or download pdf.
  • Skarlatou S, Hérent C, Toscano E, Mendes C, Bouvier J, Zampieri N. Afadin Signaling at the Spinal Neuroepithelium Regulates Central Canal Formation and Gait Selection. Cell Reports, 2020 Jun 9;31(10):107741. doi: 10.1016/j.celrep.2020.107741. Pubmed link. Open-access full text.

Previously published work of the team leader:

  • Caggiano V*, Leiras R*, Goñi-Erro H, Masini D, Bellardita C, Bouvier J, Caldeira V, Fisone G, Kiehn O (2017). Midbrain circuits that set locomotor speed and gait selection. Nature. doi:10.1038/nature25448. Full text available from PMC. Abstract on Nature Website.
  • Wu J, Capelli P, Bouvier J, Goulding M, Arber S, Fortin G (2017). A V0 core neuronal circuit for inspiration. Nat Commun. Sep 15;8(1):544. doi: 10.1038. Full text available.
  • Bellardita C, Caggiano V, Leiras R, Caldeira V, Fuchs A, Bouvier J, Löw P, Kiehn O. (2017) Spatiotemporal correlation of spinal network dynamics underlying spasms after spinal cord injury. eLife, Feb 13 ;6. Full text available from eLIFE or PMC.
  • Hernandez-Miranda LR, Ruffault PL, Bouvier J, Murray AJ, Morin-Surun MP, Zampieri N, Cholewa-Waclaw JB, Ey E, Brunet JF, Champagnat J, Fortin G, Birchmeier, C (2017). Genetic identification of a hindbrain nucleus essential for innate vocalization. Proc. Natl. Acad. Sci U.S.A. Jul 25 ;114(30):8095-8100. Full text available.
  • Bouvier J, Caggiano V, Leiras R, Caldeira V, Bellardita C, Balueva K, Fuchs A, Kiehn O (2015). Descending Command Neurons in the Brainstem that Halt Locomotion. Cell. 2015 Nov 19 ;163(5):1191-1203. doi : 10.1016/j.cell.2015.10.074. Full text available from PMC.
  • Bouvier J (2014). Neurons in motion : genetics reveal a dual organization of locomotor networks controlling left-right alternation. Médecine/Sciences, Feb ;30(2):121-4. Full text (french) available from Médecine/Sciences.
  • Talpalar AE*, Bouvier J*, Borgius L, Fortin G, Pierani A, Kiehn O (2013). Dual-mode operation of neuronal networks involved in left-right alternation. Nature Aug 1 ;500(7460):85-8. Pubmed
  • Thoby-Brisson M, Bouvier J, Glasco DM, Stewart ME, Dean C, Murdoch JN, Champagnat J, Fortin G, Chandrasekhar A (2012). Brainstem Respiratory oscillators develop independently of neuronal migration defects in the Wnt/PCP mouse mutant looptail. PLoS ONE, 7(2) : e31140. Full text.
  • Ramanantsoa N, Hirsch MR, Thoby-Brisson M, Dubreuil V, Bouvier J, Ruffault P-L, Matrot B, Fortin G, Brunet JF, Gallego J, Goridis G (2011). Breathing without CO2 Chemosensitivity in Conditional Phox2b Mutants. Journal of Neuroscience, Sep ; 31 (36) : 12880-12888. Full text.
  • Bouvier J, Thoby-Brisson M, Renier N, Dubreuil V, Ericson J, Champagnat J, Pierani A, Chédotal A, Fortin G (2010). Hindbrain Interneurons and Axon Guidance Signaling Critical for Breathing. Nature Neuroscience, Sep ;13(9):1066-74. Pubmed
  • Bouvier J, Autran S, Dehorter N, Katz DM, Champagnat J, Fortin G, Thoby-Brisson M (2008). Brain-derived neurotrophic factor enhances fetal respiratory rhythm frequency in the mouse preBötzinger complex in vitro. European Journal of Neuroscience, Aug ;28(3):510-20. Pubmed.