28 mai 2020
Le conseil d'administration du McKnight Endowment Fund for Neuroscience est heureux d'annoncer qu'il a sélectionné six neuroscientifiques pour recevoir le McKnight Scholar Award 2020.
Les bourses McKnight Scholar sont décernées à de jeunes scientifiques qui en sont aux premières étapes de la création de leurs propres laboratoires et carrières de recherche indépendants et qui ont démontré un engagement envers les neurosciences. "Les boursiers de cette année illustrent le pouvoir des neurosciences modernes pour élucider la biologie du cerveau et de l'esprit", a déclaré Kelsey C. Martin, MD, Ph.D., présidente du comité des prix et doyen de la David Geffen School of Medicine de l'UCLA. Depuis l'introduction du prix en 1977, ce prestigieux prix en début de carrière a financé plus de 240 chercheurs innovants et stimulé des centaines de découvertes révolutionnaires.
«Tirant parti d'un éventail d'approches méthodologiques dans divers organismes modèles, les 2020 McKnight Scholars font progresser les neurosciences des interactions intestin-cerveau et des liens parent-enfant, déchiffrant la logique de calcul de la planification motrice dans le cervelet et la logique de régulation des gènes de l'inhibition dans le cortex, identifier et caractériser de nouveaux canaux chlorure dans les neurones et utiliser des approches basées sur la structure pour développer de nouvelles thérapies qui ciblent des récepteurs spécifiques de la sérotonine », explique Martin. «Au nom de l'ensemble du comité, je tiens à remercier tous les candidats aux McKnight Scholar Awards de cette année pour leur bourse innovante et leurs contributions aux neurosciences.»
Chacun des six récipiendaires du prix McKnight Scholar recevra 75 000 $ par an pendant trois ans. Elles sont:
Steven Flavell, Ph.D.
Massachusetts Institute of Technology - Cambridge, MA
Élucider les mécanismes fondamentaux de la signalisation intestinale chez C. elegans
Étudier comment les bactéries intestinales influencent l'activité et le comportement du cerveau.
Nuo Li, Ph.D.
Collège de médecine Baylor - Houston, TX
Calculs cérébelleux pendant la planification motrice
Recherche sur le processus par lequel différentes parties du cerveau, y compris le cervelet, se coordonnent pour planifier le mouvement physique.
Lauren O'Connell, Ph.D.
Université de Stanford - Stanford, Californie
Base neuronale des engrammes parentaux dans le cerveau du nourrisson
Étudier ce qui se passe dans le cerveau des animaux en bas âge pendant le lien parental et les effets de ce processus neuronal sur la prise de décision et le bien-être futurs à l'âge adulte.
Zhaozhu Qiu, Ph.D.
Université Johns Hopkins - Baltimore, MD
Découverte de l'identité moléculaire et de la fonction de nouveaux canaux de chlorure dans le système nerveux
Recherche sur les gènes sous-jacents à divers canaux chlorés et leur rôle dans la régulation de l'excitabilité neuronale et de la plasticité synaptique.
Maria Antonietta Tosches, Ph.D.
Université Columbia - New York, NY
L'évolution des modules géniques et des motifs des circuits pour l'inhibition corticale
Explorer l'évolution des circuits neuronaux en étudiant les anciens types de neurones chez les animaux avec un cerveau simple pour déduire les principes fondamentaux de l'organisation et du fonctionnement du cerveau.
Daniel Wacker, Ph.D.
École de médecine Icahn au Mont Sinaï - New York, NY
Accélérer la découverte de médicaments pour les troubles cognitifs grâce à des études structurelles d'un récepteur de sérotonine
Déterminer la structure d'un récepteur de sérotonine spécifique lié à la cognition et utiliser cette structure pour identifier des composés qui peuvent se lier au récepteur d'une manière spécifique pour faire avancer la découverte de thérapies médicamenteuses.
Il y avait 58 candidats pour les McKnight Scholar Awards de cette année, représentant la meilleure jeune faculté de neuroscience du pays. Les professeurs ne sont admissibles au prix que pendant leurs quatre premières années dans un poste de professeur à temps plein. En plus de Martin, le comité de sélection des bourses d'études comprenait Dora Angelaki, Ph.D., Université de New York; Gordon Fishell, Ph.D., Université Harvard; Loren Frank, Ph.D., Université de Californie, San Francisco; Mark Goldman, Ph.D., Université de Californie, Davis; Richard Mooney, Ph.D., École de médecine de l'Université Duke; Amita Sehgal, Ph.D., Faculté de médecine de l'Université de Pennsylvanie; et Michael Shadlen, MD, Ph.D., Columbia University.
Les candidatures pour les prix de l'année prochaine seront disponibles en août et sont dues le 4 janvier 2021. Pour plus d'informations sur les programmes de bourses en neurosciences de McKnight, veuillez visiter le site Web du Fonds de dotation à l'adresse https://www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience
À propos du Fonds de dotation McKnight pour les neurosciences
Le McKnight Endowment Fund for Neuroscience est une organisation indépendante financée uniquement par la Fondation McKnight de Minneapolis, Minnesota, et dirigée par un conseil de neuroscientifiques éminents de partout au pays. La Fondation McKnight soutient la recherche en neurosciences depuis 1977. La Fondation a créé le Fonds de dotation en 1986 pour réaliser l'une des intentions du fondateur William L. McKnight (1887-1979). L'un des premiers dirigeants de la société 3M, il s'intéressait personnellement aux maladies de la mémoire et du cerveau et voulait qu'une partie de son héritage soit utilisée pour aider à trouver des remèdes. Le Fonds de dotation attribue trois types de récompenses chaque année. En plus des McKnight Scholar Awards, ce sont les McKnight Technological Innovations in Neuroscience Awards, qui fournissent des capitaux de démarrage pour développer des inventions techniques pour améliorer la recherche sur le cerveau; et le McKnight Neurobiology of Brain Disorders Awards, pour les scientifiques travaillant à appliquer les connaissances issues de la recherche translationnelle et clinique aux troubles du cerveau humain.
Bourses d'études McKnight 2020
Steven Flavell, Ph.D. Professeur adjoint, The Picower Institute for Learning and Memory, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA
Élucider les mécanismes fondamentaux de la signalisation intestinale chez C. elegans
Ces dernières années, le microbiome de l'intestin - le mélange de bactéries vivant dans le tube digestif - et son impact sur la santé globale ont suscité un intérêt accru. Le Dr Flavell mènera une série d'expériences pour répondre à des questions fondamentales sur la façon dont l'intestin et le cerveau interagissent, comment la présence de certaines bactéries active les neurones et comment cela influence le comportement d'un animal. Cette recherche pourrait ouvrir de nouvelles voies d'enquête sur le microbiome humain et comment il influence la santé et les maladies humaines, y compris les troubles neurologiques et psychiatriques.
On sait peu de choses sur la façon dont l'intestin et le cerveau interagissent mécaniquement - quels neurones sont activés par la présence de bactéries? Que détectent-ils? Quels signaux envoient-ils et où? Et comment le cerveau traite-t-il ces signaux et les transforme-t-il en comportement? La recherche du Dr Flavell s'appuiera sur les découvertes que son laboratoire a faites en étudiant C. elegans ver, dont le système nerveux simple et bien défini peut générer des comportements relativement complexes qui sont facilement étudiés en laboratoire.
Le Dr Flavell et son équipe ont identifié un type spécifique de neurone entérique (neurones tapissant l'intestin) qui n'est actif C. elegans se nourrissent de bactéries. Ses expériences identifieront les signaux bactériens qui activent les neurones, examineront les rôles des autres neurones dans la signalisation intestinale et examineront comment la rétroaction du cerveau influence la détection des bactéries intestinales. Par exemple, les neurones entériques de C. elegans signaler au cerveau quand ils détectent des bactéries, de sorte que le ver peut ralentir et se nourrir. Les expériences identifieront les nuances de ce processus, telles que la façon dont la signalisation et le comportement changent lorsque le ver est plein ou rencontre différents types de bactéries, et ce qui se passe lorsque l'activité des neurones entériques est perturbée. La compréhension de ces processus fondamentaux peut aider les recherches futures à découvrir comment les bactéries intestinales chez l'homme sont liées à des états comportementaux et neurologiques complexes.
Nuo Li, Ph.D., Professeur adjoint de neurosciences, Baylor College of Medicine, Houston, TX
Calculs cérébelleux pendant la planification motrice
Le timing est tout quand il s'agit de déplacer les muscles d'une manière planifiée. La recherche du Dr Li utilise un modèle de souris pour explorer plus en détail que les études précédentes ce que fait le cerveau pendant le temps entre le plan et le mouvement. L'ancienne vue simplifiée du cerveau envisageait le cortex frontal, où le raisonnement a lieu, comme centre de contrôle, et le cervelet, une partie ancienne du cerveau, comme un outil pour envoyer des signaux aux muscles. Cette vision est devenue plus nuancée, les chercheurs postulant que plusieurs parties du cerveau sont impliquées dans la réflexion et la planification.
Le laboratoire du Dr Li a révélé que le cortex moteur latéral antérieur (ALM, une partie spécifique du cortex frontal de la souris) et le cervelet sont bloqués en boucle pendant que la souris planifie une action. On ne sait toujours pas exactement quelles informations sont transmises d'avant en arrière, mais elles sont distinctes du signal qui entraîne réellement les muscles. Si la connexion est interrompue, même pendant un instant lors de la planification, le mouvement sera incorrect. D'un autre côté, le cerveau peut également utiliser ce temps pour convertir la rétroaction en une planification améliorée pour un mouvement ultérieur, la façon dont un joueur de basket-ball s'ajuste après avoir observé un échec.
Les expériences du Dr Li découvriront le rôle du cervelet dans la planification motrice et définiront les structures anatomiques qui le relient à l'ALM. Il cartographiera le cortex cérébelleux et découvrira quelles populations d'un type spécial de cellule utilisé dans le calcul cérébelleux, appelées cellules de Purkinje, sont activées par l'ALM dans la planification motrice, et quels signaux ils envoient d'avant en arrière lors de la planification. Un deuxième objectif explorera le type de calcul dans lequel le cervelet est engagé. L'expérience utilise des souris qui sont entraînées à effectuer une action spécifique quelque temps après avoir observé un signal. En observant quelles parties du cerveau s'activent pendant ce temps d'anticipation où l'animal ne bouge pas mais se prépare à bouger, puis en perturbant ce processus, Li en apprendra plus sur ces processus cérébraux fondamentaux sophistiqués.
Lauren O'Connell, Ph.D., Professeur adjoint de biologie, Université de Stanford, Stanford, Californie
Base neuronale des engrammes parentaux dans le cerveau du nourrisson
Le lien parents / nourrissons est essentiel pour le bien-être de communautés entières, aussi bien chez l'homme que chez l'animal. Non seulement cela favorise la santé physique, mais cela a également un impact sur les comportements et les choix des individus lorsqu'ils atteignent l'âge adulte. Les travaux du Dr O'Connell aideront à identifier comment les souvenirs se forment dans la petite enfance dans le cadre du processus de liaison, traceront ces empreintes de mémoire pour identifier comment elles affectent la prise de décision future et exploreront l'impact neurologique de la rupture de la liaison.
Ce projet utilise un modèle de grenouille empoisonnée, choisi en raison de son comportement de liaison parent / nourrisson vu dans l'approvisionnement alimentaire par les parents. Un avantage supplémentaire du modèle de la grenouille empoisonnée est la physiologie de la grenouille, qui permet une observation claire du comportement neuronal. Le comportement de liaison est ancien et apparaît dans les régions du cerveau qui ont été relativement conservées des amphibiens aux mammifères. Bien que des recherches aient examiné l'impact de la liaison du point de vue des parents, on comprend peu de choses sur la façon dont elle se produit chez les nourrissons ou sur son impact neurologique.
Chez les grenouilles qu'O'Connell étudie, le comportement de liaison comprend une démonstration de mendicité par les têtards, ce qui conduit le parent à fournir des œufs non fécondés pour la nourriture. Recevoir que la nourriture et les soins conduisent le têtard à s'imprimer sur le parent, ce qui affecte à son tour le futur choix de partenaire du têtard: il préférera les compagnons qui ressemblent à l'aidant. O'Connell a identifié des marqueurs neuronaux qui sont enrichis en têtards qui mendient pour la nourriture, et a constaté que ces neurones sont analogues à ceux impliqués dans une gamme de problèmes neurologiques liés à l'apprentissage et au comportement social chez l'homme. Sa recherche explorera l'architecture neuronale impliquée dans la reconnaissance et la liaison du nourrisson avec les soignants, ainsi que l'activité cérébrale lors des choix de partenaire plus tard dans la vie, pour voir comment l'activité neuronale dans chaque processus est liée dans des conditions normales et lorsque la liaison est interrompue.
Zhaozhu Qiu, Ph.D., Professeur adjoint de physiologie et de neurosciences, Université Johns Hopkins, Baltimore, MD
Découverte de l'identité moléculaire et de la fonction de nouveaux canaux de chlorure dans le système nerveux
Les canaux ioniques sont les pierres angulaires du cerveau pour maintenir sa fonction normale. Ils contrôlent le potentiel et l'excitabilité de la membrane neuronale ainsi que la transmission synaptique et la plasticité. Ils sont impliqués dans de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques, et sont donc des cibles médicamenteuses majeures. Une grande partie de la recherche s'est concentrée sur les canaux ioniques conduisant des ions chargés positivement, tels que le sodium, le potassium et le calcium. Cependant, la fonction des canaux ioniques permettant le passage du chlorure, l'ion chargé négativement le plus abondant, reste mal connue.
L'un des défis majeurs est l'identité inconnue des gènes codant pour certains des divers canaux chlorure. En effectuant des tests de génomique à haut débit, le Dr Qiu et son équipe de recherche ont identifié deux nouvelles familles de canaux chlorure, activés respectivement par l'augmentation du volume cellulaire et le pH acide. En utilisant une combinaison de techniques électrophysiologiques, biochimiques, d'imagerie et comportementales, les recherches du Dr Qiu visent à étudier la fonction neurologique de ces nouveaux canaux ioniques en mettant l'accent sur les interactions neurones-glie, la plasticité synaptique, l'apprentissage et la mémoire.
Le Dr Qiu étendra cette approche à d'autres mystérieux canaux chlorés dans le cerveau. Il prévoit également de développer de nouvelles méthodes et de nouveaux outils pour mesurer et manipuler la concentration de chlorure aux niveaux cellulaire et subcellulaire dans les cellules vivantes et les animaux, ce qui représente actuellement un obstacle technique majeur dans ce domaine. Ses recherches fourniront des informations clés sur la façon dont le chlorure est régulé dans le système nerveux. Elle peut conduire à de nouvelles thérapies pour les maladies neurologiques associées à une dérégulation des chlorures.
Maria Antonietta Tosches, Ph.D., Professeur adjoint, Columbia University, New York, NY
L'évolution des modules géniques et des motifs des circuits pour l'inhibition corticale
Il peut être tentant de voir le cerveau comme une prouesse d'ingénierie, conçue de manière optimale pour exécuter ses fonctions complexes. En réalité, les cerveaux modernes ont été façonnés par une longue histoire évolutive, où à tout moment d'un défi évolutif, les composants existants ont été réutilisés, multipliés et diversifiés. Le Dr Tosches mène des recherches pour comprendre ces processus et découvrir quels systèmes neuronaux fondamentaux ont été conservés chez les animaux vertébrés séparés par des centaines de millions d'années d'évolution.
À cette fin, le Dr Tosches explore l'histoire évolutive des neurones GABAergiques, qui jouent un rôle inhibiteur important dans le système nerveux central des mammifères. Ses expériences précédentes ont découvert que les neurones GABAergiques des reptiles et des mammifères sont génétiquement similaires, indiquant que ces types de neurones existaient déjà chez les ancêtres vertébrés; ils partagent également des modules géniques associés à des fonctions neuronales spécifiques dans les deux types de cerveaux. Dans les nouvelles recherches de Tosches, elle déterminera si ces mêmes types de neurones se trouvent dans le simple cerveau des salamandres.
La recherche consiste à séquencer des dizaines de milliers de cellules individuelles de ces salamandres et à comparer les types de cellules GABAergiques trouvés à ceux des souris et des tortues, pour construire une taxonomie unifiée de ces neurones chez les tétrapodes. L'étape suivante consiste à comparer leurs modules géniques pour comprendre les mécanismes génétiques qui ont donné naissance aux sous-types de neurones GABAergiques. Dans un deuxième objectif, Tosches et son équipe enregistreront l'activité des neurones GABAergiques de salamandre avec imagerie in vivo lors d'expériences comportementales, en suivant l'activité de ces neurones lorsqu'ils sont présentés avec des stimuli. Ce travail introduira un tout nouveau modèle animal pour les neurosciences en circuit, ajoutant à notre compréhension du fonctionnement du cerveau à un niveau fondamental.
Daniel Wacker, Ph.D., Professeur adjoint, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY
Accélérer la découverte de médicaments pour les troubles cognitifs grâce à des études structurelles d'un récepteur de sérotonine
La découverte de médicaments pour traiter les troubles neurologiques et cognitifs est un processus complexe et long. De nombreux médicaments ciblent les récepteurs de la dopamine qui sont liés à la dépendance, et certains médicaments sont imprécis et créent des effets secondaires potentiellement dangereux. De plus, certains troubles (la maladie d'Alzheimer en est un exemple frappant) n'ont aucun traitement médicamenteux. Le Dr Wacker propose une nouvelle approche de la découverte de médicaments qui se concentre sur un récepteur spécifique de la sérotonine (qui ne comporte pas les mêmes risques que l'activation du système de dopamine), cartographiant soigneusement la structure de ce récepteur à l'échelle moléculaire et recherchant des composés qui se lier à ce récepteur d'une manière spécifique.
Le récepteur, connu sous le nom de 5-HT7R, a été découvert au milieu des années 1990 et est l'un des 12 récepteurs de sérotonine connus. Il a été identifié comme une cible prometteuse pour les thérapies des troubles cognitifs, mais on en sait peu à ce sujet. Le Dr Wacker propose de mener une étude structurale du récepteur en utilisant la cristallographie aux rayons X sur des échantillons purifiés du récepteur. Il examinera comment les médicaments se lient au récepteur et introduira des mutations dans la structure pour voir comment cela affecte la liaison et l'interaction. Le but est de trouver des composés qui activeront uniquement ce récepteur d'une manière spécifique.
Pour trouver ces médicaments possibles, l'équipe de Wacker effectuera ensuite une recherche informatisée de centaines de millions de composés, en comparant leur structure 3D avec le modèle 3D du récepteur pour ceux les plus susceptibles de «s'adapter». Les meilleurs prospects seront inspectés de plus près et quelques candidats particulièrement prometteurs seront testés en laboratoire. Comparé à un processus traditionnel d'essais de médicaments, qui peut prendre des années, voire des décennies, ce processus informatisé offre la possibilité de présélectionner essentiellement les médicaments en fonction de leur structure et d'accélérer leur développement.
