Félicitations aux récipiendaires du prix Cerveau en tête 2017

Recipient
Andrew Kaplan (Prix Cerveau en tête Marlene-Reimer de l’année) Étudiant au doctorat, Institut et hôpital neurologiques de Montréal Kaplan A, Morquette, B, Kroner A, Leong S, Madwar C, Sanz R, Banerjee SL, Antel J, Bisson N, David S, Fournier AE (2017). Small-molecule stabilization of 14-3-3 adaptor protein-protein interactions stimulates axon regeneration. Neuron. 2017 Mar 8;93(5):1082-1093.e5. Une lésion à la moelle épinière change la vie à jamais. Contrairement aux os fracturés ou à la peau coupée, la moelle épinière ne cicatrise pas après avoir subi une lésion, et sa fonction n’est pas restaurée. La moelle épinière transmet les signaux entre le cerveau et le reste du corps par un réseau de fins prolongements appelés axones, un peu comme des câbles électriques. Ces axones ne repoussent pas naturellement après avoir été sectionnés, ce qui rompt la communication entre le cerveau et le reste du corps et entraîne une paralysie et une perte sensorielle. Cependant, nous avons découvert qu’une classe de petites molécules naturelles tirées d’une souche de champignon pouvait déclencher un mécanisme de réparation favorisant la croissance des axones sectionnés. Nous étudions maintenant ces molécules de façon plus poussée pour maximiser leur capacité à stimuler la croissance des axones et accroître leur potentiel en tant que médicaments réparateurs des lésions de la moelle épinière.
Nicole Burma Candidate au doctorat, Université de Calgary Blocking microglial pannexin-1 channels alleviates morphine withdrawal in rodents. Burma, N.E. et al. Nature Medicine. 23(3): 355-360. 2017. Les opiacés sont de puissants analgésiques très prisés. Cependant, bien qu’ils soient souvent utilisés comme traitement à court terme, ils sont aussi de plus en plus reconnus pour leurs nombreux effets indésirables. Le sevrage est l’un des principaux obstacles à la réduction ou à l’arrêt de la prise d’opiacés et peut conduire à l’utilisation continue de ces produits. Dans le cadre d’une récente étude, nous avons démontré que le canal pannexine-1 (Panx1) est l’un des principaux foyers de sevrage des opiacés et donc une cible inattendue dans le traitement de cet état. Comme le ciblage de cette voie de signalisation n’a aucune incidence sur les effets analgésiques de la morphine, l’inhibition de la Panx1 pourrait être un traitement adjuvant qui n’atténue pas les effets antidouleur des opiacés. Pour valider le principe de la transposition clinique potentielle des traitements ciblant le canal Panx1, nous avons démontré l’atténuation marquée des symptômes de sevrage des opiacés par les inhibiteurs de Panx1 à large spectre probénécid (un médicament contre la goutte) et méfloquine (un médicament contre la malaria), utilisés en contexte clinique. Les résultats que nous avons obtenus changent complètement notre compréhension du sevrage des opiacés.
Lauran Cole Candidate à la maîtrise ès sciences (en neuroscience), Programme de l’AVC pédiatrique de Calgary, Université de Calgary Clinical characteristics, risk factors, and outcomes associated with Neonatal Hemorrhagic Stroke: A population based epidemiological study. Cole L, Dewey D, Letourneau N, Kaplan BJ, Chaput K, Gallagher C, Hodge J, Floer A, Kirton A. JAMA Pediatr. 171(3):230–238. 2017 Une hémorragie du cerveau chez les nouveau-nés qui sont nés à terme entraîne souvent une invalidité permanente. Les mécanismes fondamentaux de l’épidémiologie clinique de l’AVC hémorragique néonatal restent incertains; il est donc difficile d’élaborer des stratégies visant à améliorer les résultats. Nous avions avant tout comme objectif de caractériser l’incidence, les facteurs associés et l’issue de l’AVC hémorragique néonatal. Cette étude cas-témoins fondée sur la population a révélé une incidence d’AVC hémorragique néonatal de 1 naissance vivante sur 6 300. Elle a aussi montré que l’AVC hémorragique néonatal idiopathique était lié de façon indépendante à un jeune âge de la mère, à la primiparité, à un avortement spontané antérieur, à un transfert fœtal difficile et à une petite taille pour l’âge gestationnel. L’issue était mauvaise chez environ 50 % des nourrissons et comprenait un retard du développement sensorimoteur et une épilepsie. L’AVC hémorragique néonatal est plus courant que ce qui avait été auparavant signalé, survenant en réalité chez au moins 1 naissance vivante sur 6 300. Les associations cliniques ne laissent entrevoir aucun mécanisme commun, et les récurrences sont rares. L’issue étant souvent mauvaise, une attention particulière doit être portée à la prévention et à la réadaptation.
Patrick Ciechanski Étudiant à la maîtrise, Université de l’Alberta Transcranial Direct-Current Stimulation Can Enhance Motor Learning in Children. Ciechanski P, Kirton A. Cerebral Cortex. 27(5): 2758-2767. 2017 Cet article traite d’une importante percée dans le domaine de la neuromodulation chez l’enfant. Les résultats obtenus servent de base à une recherche fondamentale visant à établir l’utilité clinique de la stimulation transcrânienne à courant continu (STCC). Nous avons démontré, dans l’une des plus importantes études sur la STCC menées à ce jour, l’efficacité, la sûreté et la tolérabilité de la STCC chez les enfants en bonne santé. Les nouveaux résultats obtenus semblent indiquer que l’utilisation de la STCC pour cibler certaines régions de l’appareil moteur pouvait favoriser la motricité chez les enfants..
Dun Mao Chercheur-boursier en formation postdoctorale, Neurosciences, Baylor College of Medicine, États-Unis Mao, D., Kandler, S., McNaughton, B. L., & Bonin, V. (2017). Sparse orthogonal population representation of spatial context in the retrosplenial cortex. Nature Communications, 8(1), 243. Une bonne orientation dans l’espace et le développement adéquat de la mémoire seraient étroitement liés à l’hippocampe, une partie profonde du cerveau qui en est peut-être l’une des plus étudiées. L’hippocampe doit travailler de concert avec d’autres parties du cerveau pour favoriser ces fonctions cognitives. En surveillant des milliers de neurones, nous avons découvert de nouvelles formes d’activité neurale étonnantes dans le cortex rétrosplénial qui ressemblent à l’activité de l’hippocampe. Nous avons montré que le cortex rétrosplénial contient de l’information importante pour l’orientation dans l’espace, provenant sans doute de l’hippocampe. Ces résultats nous permettront de mieux comprendre comment les réseaux hippocampo-corticaux agissent de concert pour traiter l’information sur l’orientation spatiale et l’utiliser pour favoriser le développement de la mémoire, tant chez les sujets en bonne santé que chez les sujets malades.
Gisella Vetere Boursière de recherche, Hôpital pour enfants de Toronto, Ontario Vetere, G., Kenney, J.W., Tran, L.M., Xia, F., Steadman, P.E., Parkinson, J., Josselyn, S.A., & Franklan, P.W., Chemogenetic Interrogation of a Brain-wide Fear Memory Network in Mice, Neuron 94, 363–374. 2017 C’est dans la mémoire que reposent les connaissances, la conscience et la pensée. Il est donc essentiel de comprendre la mémoire pour bien saisir le fonctionnement du cerveau, tant chez les personnes en bonne santé que chez les personnes malades. Cet article présente une façon novatrice d’analyser la façon dont un vaste réseau de régions du cerveau communiquent entre elles et interagissent après un événement aversif pour le conserver en mémoire et le ramener à la mémoire. Mme Vetere et ses collaborateurs ont utilisé des méthodes computationnelles et expérimentales pour prouver que les régions centrales (celles qui ont plus de connexions fonctionnelles) du réseau de la mémoire jouent un rôle disproportionnel dans le renforcement de la mémoire. L’étude actuelle montre que la méthode d’analyse en réseau permet d’établir un cadre prédictif qui peut être utile pour définir de nouveaux liens entre le cerveau et les comportements. Surtout, cette méthode pourra être utilisée à l’avenir pour prédire quelles régions du cerveau seront atteintes par des maladies cognitives.
Fergil Mills et Andrea Globa Fergil Mills, boursier postdoctoral, Massachusetts Institute of Technology Andrea Globa, spécialiste en développement des affaires, Mitacs Mills F, Globa AK, Liu S, Cowan CM, Mobasser M, Phillips AG, Borgland SL, Bamji SX. Cadherins mediate cocaine-induced synaptic plasticity and behavioral conditioning. Nature Neuroscience Dans cette étude, Fergil Mills et Andrea Globa démontrent que les cadhérines (des molécules d’adhésion) jouent un rôle déterminant dans la médiation des changements de plasticité synaptique et des comportements induits par la cocaïne. La dépendance serait le résultat du renforcement des connexions synaptiques dans la voie biochimique de récompense du cerveau, ce qui entraîne des changements de comportement durables. M. Mills et Mme Globa ont découvert que les cadhérines médient ces changements de force synaptique. De plus, et ce sont là les résultats les plus marquants, ils ont réussi à inhiber les changements de comportement induits par la cocaïne chez des souris transgéniques en manipulant l’adhésion des cadhérines. Leur étude montre que l’apprentissage induit par la drogue peut être manipulé sans compromettre l’apprentissage et la mémoire dans d’autres parties du cerveau. Elle permet aussi de définir les mécanismes par lesquels les mutations de protéines du complexe d’adhésion contribuent à la susceptibilité ou à la résistance à la dépendance chez l’humain.
Robin Kim Pharmacologie, Faculté de médecine, Université de l’Alberta Kim, R.Y., Pless, S.A., and Kurata, H.T. (2017). PIP2 mediates functional coupling and pharmacology of neuronal KCNQ channels. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, E9702–E9711. De nombreux médicaments sont offerts pour traiter l’épilepsie, mais près du tiers des patients ne répondent pas à la pharmacothérapie. La rétigabine est le premier agent anti-épileptique approuvé qui agit en favorisant l’activation des canaux potassiques. Plus particulièrement, elle cible les canaux KCNQ des neurones, qui jouent un rôle déterminant dans la régulation de l’excitabilité neuronale. Dans cette étude, nous démontrons qu’une molécule lipidique appelée PIP2, présente dans toutes les cellules du cerveau, est essentielle aux effets de la rétigabine. En l’absence de PIP2, la rétigabine ne peut plus ouvrir le pore des canaux potassiques KCNQ. Ce phénomène est dû en partie au rôle de « charnière » que joue la PIP2 : elle traduit les effets de la rétigabine se liant à la partie du canal voltage-dépendant en changements structurels qui, au bout du compte, créent l’ouverture du pore. Ces résultats permettent de comprendre la fonction des canaux KCNQ ainsi que les mécanismes d’une nouvelle classe de médicaments qui pourraient être utilisés dans le traitement de divers troubles neurologiques.
Dave Liu Boursier postdoctoral, Janelia Research Campus, Howard Hughes Medical Institute Liu LD & Pack CC. The Contribution of Area MT to Visual Motion Perception Depends on Training. Neuron. 95: 436-446. 2017 Dans cette étude, le Dr Christopher Pack et moi-même avons découvert que la partie du cortex chargée de percevoir les mouvements répond aux stimuli que les animaux sont entraînés à reconnaître. Après un entraînement intensif avec un stimulus, la région du cerveau la plus sensible à ce stimulus sera celle dont le fonctionnement sera privilégié. Il est important de noter que cette région compensera pour celles qui étaient auparavant utilisées dans la perception des mouvements. Cette étude jette les bases d’une nouvelle méthode d’entraînement du cerveau, surtout dans le cas d’une lésion qui en détruit une partie. L’entraînement fondé sur la sensibilité caractéristique des régions du cerveau non endommagées peut permettre d’en améliorer le potentiel afin de compenser pour la fonction de la région endommagée. L’entraînement du cerveau visant à utiliser différentes régions pour une même tâche pourrait, un jour, donner lieu à des traitements non effractifs des lésions au cerveau causées par un AVC ou un traumatisme..
Ina Anreiter M. Sc., Université de Toronto, Département d’écologie et de biologie évolutive, Toronto (Ontario). Anreiter I, Kramer JM, Sokolowski MB. Epigenetic mechanisms modulate differences in Drosophila foraging behavior. PNAS 114(47): 12518–12523. Des êtres de la même espèce ont souvent des comportements très différents dans une même situation. Pourtant, les mécanismes moléculaires qui causent cette différence ne sont pas encore bien définis. Notre étude vise à déterminer comment l’interaction entre deux gènes, le gène foraging (une molécule de signalisation) et le gène G9a (un régulateur épigénétique), médient les différences de comportement d’alimentation et de métabolisme. Le gène foraging et le gène G9a ont conservé leur fonction chez l’humain et pourraient donc avoir une grande incidence sur la santé et la maladie chez l’humain. Plus précisément, les deux gènes sont associés au comportement, au métabolisme et aux fonctions cognitives chez les humains et les mouches. Cette étude présente d’importants nouveaux résultats sur la régulation des variations de comportements. En effet, c’est la première étude à montrer un lien entre le gène G9a et le gène foraging. De plus, elle a permis de recueillir certaines des premières données probantes causales sur la façon dont les régulateurs épigénétiques dépendent des différences génétiques sous-jacentes pour médier le comportement.
Corey Baimel Boursier postdoctoral, Center for Neural Science, Université de New York Baimel C, Lau BK, Qiao M, Borgland SL. Projection-Target-Defined Effects of Orexin and Dynorphin on VTA Dopamine Neurons. Cell Reports. 18: 1346-1355. La motivation est régie par de nombreuses parties du cerveau. Deux importants régulateurs de la motivation sont l’orexine et la dynorphine (des messagers chimiques). Un type de cellule nerveuse spécialisée, les neurones à orexine, peut libérer à la fois de l’orexine et de la dynorphine, qui interagissent alors avec d’autres cellules du cerveau dans tout le cerveau pour en augmenter ou en réduire l’activité. Une interaction particulièrement importante est celle entre ces messagers et les neurones à dopamine présentes dans le mésencéphale, qui favorisent les actions orientées vers un but. Cependant, la façon dont l’orexine et la dynorphine changent l’activité des neurones à dopamine est encore incertaine. Dans notre article, nous essayons de comprendre quelles caractéristiques des neurones à dopamine influent sur leur réaction à l’orexine et à la dynorphine. Nous avons découvert que la réaction à l’orexine et à la dynorphine varie selon les parties du cerveau avec lesquelles les neurones à dopamine communiquent. Nos résultats semblent indiquer que l’orexine et la dynorphine peuvent agir ensemble pour coordonner la façon dont les neurones à dopamine sont activés ou désactivés pour influer sur les actions orientées vers un but..
Katelynn Boerner Boursière postdoctorale en psychologie, Hôpital pour enfants de la Colombie-Britannique Boerner, K.E., Chambers, C.T., McGrath, P.J., LoLordo, V., & Uher, R. (2017). The effect of parental modeling on child pain responses: The role of parent and child sex. The Journal of Pain, 18(6), 702-715 La douleur est souvent héréditaire : les enfants dont un parent souffre de douleur chronique sont plus susceptibles d’en souffrir aussi. Cependant, nos recherches nous ont montré que ce lien n’est pas seulement attribuable à des facteurs génétiques. Un autre facteur qui entre peut-être en compte est la propension des enfants à imiter le comportement de leurs parents. Cette étude visait à évaluer les effets de l’observation d’un parent souffrant de douleur sur la susceptibilité des enfants à souffrir eux-mêmes de douleur. Nos résultats montrent que les enfants ayant observé leurs parents arborer une expression exagérée de douleur se disaient plus anxieux que ceux dont les parents mimaient une douleur plus légère. Nous avons aussi découvert que, chez les enfants dont les parents affichaient une expression exagérée de douleur, les filles semblaient ressentir une douleur plus grande que les garçons. Cette étude nous aide à comprendre le lien entre le modèle de comportement de douleur que représente le parent et la douleur ressentie par l’enfant, ce qui pourrait nous aider à élaborer des traitements pour les familles souffrant de douleur..
Corinne Zinflou Étudiante Ph.D, Centre de recherche du CHU de Québec – Université Laval Zinflou C, Rochette PJ. "Ultraviolet A-induced oxidation in cornea: Characterization of the early oxidation-related events". Free Radical Biology and Medicine. 2017 Jul; vol 108: pp 118-128. PMID: 28342848 Les rayons ultraviolets de type A (UVA) ont un fort potentiel toxique et représentent 95% des rayons UV solaires auxquels les yeux font quotidiennement face. La cornée, la surface antérieure transparente de l’œil, est la partie la plus exposée. Elle filtre une grande portion des rayons UVA, offrant ainsi une protection essentielle pour les structures internes de l’œil. Toutefois, la toxicité des rayons UVA représente un risque important pour la santé de la cornée et plusieurs données suggèrent que ces rayons favorisent le vieillissement prématuré et différentes maladies de la cornée. En examinant les premières manifestations de toxicité provoquées par les rayons UVA au sein de la cornée et en déterminant comment celle-ci répond à cette toxicité, ce projet identifie pour la première fois, les régions cornéennes les plus vulnérables aux UVA et indique par quelles voies les UVA peuvent affecter la santé de la cornée.
Mark Wade Boursier postdoctoral Banting, Harvard Medical School et Hôpital pour enfants de Boston Wade, M., Prime, H., Hoffmann, T.J., Schmidt, L.A., O’Connor, T.G., & Jenkins, J.M. (2017). Birth weight interacts with a functional variant of the oxytocin receptor (OXTR) gene to predict executive functioning in children. Development and Psychopathology. Les fonctions exécutives sont un ensemble de compétences qui permettent aux enfants de faire preuve de souplesse dans la résolution de problèmes, de gérer plusieurs choses à la fois, de planifier, d’organiser et d’inhiber un comportement. Lorsque ces fonctions ne se développent pas normalement, l’enfant risque de présenter des problèmes de comportement plus tard, y compris des comportements perturbateurs et un TDAH. Les fonctions exécutives subissent l’influence de facteurs biologiques et environnementaux, mais la façon dont ces facteurs se combinent pour en modeler le développement reste peu connue. À partir d’un vaste échantillon diversifié d’enfants, j’ai montré qu’un marqueur génétique dans le système de l’ocytocine (qui a une grande incidence sur le fonctionnement social), évalué conjointement avec le poids de l’enfant à la naissance (un indicateur de la croissance du fœtus), permet de prédire les fonctions exécutives des enfants d’âge préscolaire. Les résultats semblent indiquer que les facteurs génétiques influant sur les fonctions exécutives pourraient être modulés par des facteurs prénataux. Ils montrent aussi l’importance de déterminer dès le début du développement quels enfants pourraient, plus tard, avoir des problèmes de comportement, pour veiller à ce qu’ils aient un développement adaptatif.
Drew DeBay Candidat au doctorat, Neurosciences, Faculté de médecine, Université Dalhousie DeBay DR, Reid GA, Pottie IR, Martin E, Bowen CV, Darvesh S. Targeting butyrylcholinesterase for preclinical single photon emission computed tomography (SPECT) imaging of Alzheimer's disease. Alzheimers Dement (NY). 2017 Feb 24;3(2):166-176. Il n’existe actuellement aucun moyen efficace de diagnostiquer avec certitude la maladie d’Alzheimer au cours de la vie. La présence de plaques et d’enchevêtrements sur les clichés d’imagerie du cerveau des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer n’est que peu pertinente, car de semblables phénomènes apparaissent chez environ 30 % des personnes aux capacités cognitives normales. Nous avons montré dernièrement que la butyrylcholinestérase (BChE), protéine qui se trouve généralement en grande quantité dans le cerveau des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer, est un biomarqueur sensible et spécifique de la maladie et pourrait donc permettre de mieux la diagnostiquer. Dans cet article, nous avons conçu un radiotraceur qui cible la BChE dans les imageries du cerveau. Ces imageries ont permis de distinguer efficacement le cliché d’un cerveau atteint de la maladie d’Alzheimer de celui d’un témoin en bonne santé dans un modèle animal. L’imagerie cérébrale réalisée avec un radiotraceur ciblant la BChE chez l’humain permettrait de déceler plus précisément et plus rapidement la maladie d’Alzheimer que les méthodes d’imagerie cérébrale actuelles. Si cette recherche donne les résultats escomptés, elle pourrait changer notre façon de diagnostiquer, de prendre en charge et peut-être même de traiter la maladie d’Alzheimer.
Mirela Ambeskovic Candidate au doctorat, Centre canadien de neuroscience comportementale, Université de Lethbridge Ambeskovic M, Soltanpour N, Falkenberg EA, Zucchi FCR, Kolb B, Metz GAS. Ancestral Exposure to Stress Generates New Behavioral Traits and a Functional Hemispheric Dominance Shift. Cereb Cortex, 1;27(3):2126-2138, 2017. Cet article arrive à point, compte tenu des percées actuelles en neurosciences réalisées grâce à l’épigénétique. Il s’inspire des recherches précédentes montrant que les expériences vécues au début de la vie ont une incidence sur la santé du cerveau et les comportements sains plus tard au cours de la vie. Nous montrons ici qu’un environnement nuisible au début de la vie, par exemple un stress prénatal, a des répercussions non seulement sur la personne qui y est directement exposée, mais également sur l’organisation du cerveau et les traits de comportement de ses descendants. Plus précisément, un stress multigénérationnel cumulatif touchant quatre générations consécutives a entraîné une prévalence manuelle gauche sexuellement dimorphe, une prédominance envers l’hémisphère droit et une atténuation de la motricité fine chez les hommes. Par contre, le stress générationnel a favorisé la résilience et la motricité chez les femmes. Les résultats obtenus pourraient donc expliquer d’où viennent les traits de comportement et la prévalence manuelle apparemment hérités en l’absence de variations de séquence d’ADN, tout en laissant entrevoir des mécanismes épigénétiques. Ces résultats pourraient avoir des répercussions sur d’autres anomalies comportementales et troubles mentaux, surtout chez les populations vulnérables, telles que les itinérants et les migrants.
Vivek Mahadevan Scientifique invité, Section on Cellular and Synaptic Physiology, Bethesda (Maryland) Mahadevan, V., Khademullah, C.S., Dargaei, Z., Chevrier, J., Uvarov, P., Kwan, J., Bagshaw, R.D., Pawson, T. & Emili, A. Native KCC2 interactome reveals PACSIN1 as a critical regulator of synaptic inhibition. Elife 2017 10 13;6 L’acide gamma-aminobutyrique (GABA) est l’un des principaux neurotransmetteurs du cerveau. Il réduit (inhibe) l’activité des neurones. L’efficacité de sa fonction dépend de la protéine KCC2 (un transporteur), qui maintient un faible taux d’ions chlorure dans les neurones. En cas de dysfonctionnement de la protéine KCC2, le chlorure s’accumule. Le GABA n’est alors plus inhibé, ce qui provoque des troubles neurologiques tels que l’épilepsie, la douleur et l’autisme. Bien que la protéine KCC2 soit nécessaire à la fonction inhibitrice des neurones, son fonctionnement demeure en grande partie un mystère. Comme l’activité d’une protéine est déterminée en partie par les autres protéines avec lesquelles elle interagit, Mahadevan et ses collaborateurs ont déterminé quelles protéines interagissent avec la protéine KCC2 – ce qu’ils appellent l’interactome de KCC2. L’interactome de KCC2 fournit un ensemble de protéines qui peuvent être ciblées pour accroître l’activité de la protéine KCC2 et favoriser l’inhibition du GABA. Cette découverte pourrait donner lieu à de nouveaux traitements contre les troubles du cerveau caractérisés par une baisse des capacités inhibitrices des neurones.