NeuroCyto: Cytosquelette Neuronal, fonctions, dysfonctions

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L'équipe NeutoCyto: “fonctions et dysfunctions du cytosquelette neuronal” a démarré en 2017 dans le cadre du programme ATIP du CNRS. Nous sommes des biologistes cellulaires du neurone: nous voulons comprendre comment les neurones sont organisés au niveau cellulaire. Comment se différencient-ils, puis construisent et maintiennent leur arborisation complexe? Comment établissent-ils et conservent-ils leur polarité, avec l'axone et les dendrites permettant d'envoyer et de recevoir des signaux? De nombreux processus contribuent à cette organisation: élaboration de l'architecture cellulaire (grâce au cytosquelette), transport de protéines à l'intérieur de la cellule (avec protéines de diffusion et motrices), ségrégation dans des compartiments distincts (tels que l'axone, les synapses, les épines dendritiques…). Nous appliquons des techniques de microscopie avancées pour observer directement les assemblages moléculaires à l'échelle nanométrique dans les neurones, révélant ainsi comment ils organisent le neurone et façonnent sa physiologie.

Grand public: 

« NeuroCyto: fonctions et dysfonctions du cytosquelette neuronal » est une équipe ATIP au sein de l’Institut de NeuroPhysiopathologie (INP, CNRS-Aix Marseille Université UMR 7051). L’équipe comporte actuellement six personnes, et nous accueillons des étudiants tout au long de l’année. N’hésitez pas à nous contacter si vous êtes intéressé! Notre but est de composer une équipe dynamique pour faire la meilleure science possible en cultivant l’ouverture, l’échange, et l’enthousiasme pour les découvertes petites ou grandes. Nous nous intéressons à la façon dont les neurones s’organisent en tant que cellules : comment font-ils pour se différencier, puis développer et maintenir leur arborisation complexe ? Comment maintiennent-ils leur polarité, avec un axone et des dendrites qui permettent d’envoyer et de recevoir l’information ? La construction de l’architecture cellulaire (grâce au cytosquelette), les mécanismes du transport des protéines (moteurs, diffusion), la compartimentation en éléments distincts (axone, synapses, épines dendritiques…) : de nombreux processus encore largement mystérieux contribuent à cette organisation. Pour mieux les comprendre, l’équipe NeuroCyto applique de nouvelles méthodes de microscopie, notamment la microscopie de super-résolution qui permet d’aller observer les assemblages moléculaires à l’échelle nanométrique directement dans les cellules pour mieux comprendre le fonctionnement neuronal.

Thématiques de recherche: 

Nous nous concentrons actuellement sur l'organisation de l'actine au sein des axones. Nous avons découvert, avec d'autres structures, plusieurs nouvelles structures d'actine axonale, notamment des anneaux d'actine sous-membranaires et les hotspots et trails d'actine intra-axonale. Nous voulons comprendre les fonctions de ces structures et leur pertinence pour des processus physiologiques tels que le transport axonal et le bon fonctionnement des boutons présynaptiques. Pour ce faire, nous tirons parti du modèle de neurones d'hippocampe de rat en culture à faible densité afin de pouvoir visualiser la morphologie complexe des cellules et de suivre des axones individuels. Nous combinons imagerie de cellules vivantes, manipulations ciblées et microscopie à super-résolution pour relier le comportement dynamique des composants axonaux à l'organisation nanoscopique du cytosquelette. 

Nous consacrons d'importants efforts à la mise en œuvre de stratégies innovantes pour l'étiquetage, l'observation et l'analyse de ces processus. Nous sommes des spécialistes de la microscopie de localisation de molécule unique (SMLM) et nous continuons à faire progresser les méthodes, en mettant en œuvre et en testant de nouvelles techniques dès leur apparition. Cela inclut des méthodes de marquage pour une acquisition hautement multiplexée telles que DNA-PAINT, des stratégies d’acquisition automatisées et de nouveaux algorithmes d’analyse d’images.

Enfin, nous explorons la pertinence physiopathologique de notre découverte en étudiant des modèles cellulaires de la maladie d’Alzheimer, dans la mesure où le transport axonal et la fonction présynaptique sont compromis aux premiers stades de la maladie. En utilisant nos connaissances en biologie cellulaire, nous souhaitons mieux comprendre pourquoi cela se produit en étudiant l'organisation à l'échelle nanométrique de l'axone dans les modèles de maladie d'Alzheimer: modèles marins, mais aussi neurones humains obtenus à partir de cellules souches pluripotentes induites.

Partenaires: 

    

A la une

  1. New publication from the NeuroCyto team in Nature Communications: Perform advanced microscopy experiments thanks to NanoJ-Fluidics

    The LEGO Pumpy (or more officially NanoJ-Fluidics) paper is out in Nature Communications! A joint venture between the INP NeuroCyto team and the Henriques lab, this article (previously available as a preprint on bioRxiv) details how to build a fully open-source multi-channel syringe pumps with LEGO and Arduino.

  2. New preprint from the NeuroCyto team: tips and tricks for super-resolution microscopy

    We have a new preprint out! Want to do good super-resolution images? We have put together all our single molecule localization microscopy (SMLM) tips and tricks. This is a methods paper that describes our SMLM workflow, using benchmark samples such as microtubules and clathrin-coated pits. 

  3. New publication from the NeuroCyto team: the NanoJ framework for open-source super-resolution

    The Henriques lab and its collaborators, including the INP NeuroCyto team, have a new paper out in the Journal of Physics D: Applied Physics. This is an overview of the NanoJ framework they are developing for open-source super-resolution in ImageJ/Fiji.

  4. Hotspots seen by STORM
    New publication from the NeuroCyto team in the Journal of Cell Biology: Slow axonal transport of actin via hotspots and trails

    Our latest work (previously on bioRxiv) is now published in the Journal of Cell Biology. We collaborated with the Roy lab (UW Madison, USA) and the Jung lab (Ohio University, USA) to reveal a new mechanism of slow axonal transport, based on our previous discovery of actin hotspots and trails

  5. Christophe at MiFoBio
    Christophe from the NeuroCyto team delivers plenary lecture at MiFoBio 2018

    Christophe was lucky to spend a whole week at the “Microscopie Fonctionnelle en Biologie” aka MiFoBio workshop. Lots of fun attending dozens of cutting-edge workshops, trying super-resolution microscopes, discussing, DJing (!), and presenting the latest work from the lab.

    More on Twitter: #MiFoBio2018

  6. Details of hotspots seen by STORM
    New article from the NeuroCyto Team: Slow axonal transport of actin via hotspots and trails

    The latest work of the NeuroCyto Team (previously on bioRxiv) is now published in the Journal of Cell Biology. We collaborated with the Roy lab to reveal a new mechanism of slow axonal transport, based on the previous discovery of actin hotspots and trails. Hotspots are static actin clusters that appear and disappear within minutes every 3-4 µm along the axon. They generate the assembly of trails, long actin filaments that polymerize along the axon and collapse within seconds.

  7. An image from the NeuroCyto team exhibited on the CNRS "Étonnant Vivant" fresco

Galerie

    • Cover for Leterrier J Neurosci 2018

      Cover for Leterrier J Neurosci 2018 (see publications list below).

    • Cover for Huang et al. J Neurosci 2017

      Cover for Huang et al. J Neurosci 2017 (see publications list below).

    • Cover for Ganguly et al. JCB 2015

      Cover for Ganguly et al. JCB 2015 (see publications list below).

    • 3D-STORM image of an axonal growth cone labeled for actin (depth color-code)

      3D-STORM image of an axonal growth cone labeled for actin (depth color-code)

    • Hippocampal neurons in culture labeled for microtubules (grey) and ß4-spectrin (magenta).

      Hippocampal neurons in culture labeled for microtubules (grey) and ß4-spectrin (magenta).

    • Hippocampal neuron labeled for actin (green), microtubules (blue) and neurofascin (red).

      Hippocampal neuron labeled for actin (green), microtubules (blue) and neurofascin (red).

    • Color-coded time lapse of an hippocampal neuron in culture expressing a fluorescent membrane-targeted protein, showing waves along the neurites (rainbow colors).

      Color-coded time lapse of an hippocampal neuron in culture expressing a fluorescent membrane-targeted protein, showing waves along the neurites (rainbow colors).

    • COS cell labeled for actin (grey), microtubules (red), clathrin (green) and DNA (DAPI).

      COS cell labeled for actin (grey), microtubules (red), clathrin (green) and DNA (DAPI).

    • Hippocampal neuron labeled for actin (STORM image, orange) and synapsin (TIRF image, blue).

      Hippocampal neuron labeled for actin (STORM image, orange) and synapsin (TIRF image, blue).

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