13 décembre 2021
Le McKnight Endowment Fund for Neuroscience a sélectionné quatre projets pour recevoir les prix 2022 de Neurobiology of Brain Disorders. Les prix totaliseront $1,2 million sur trois ans pour la recherche sur la biologie des maladies du cerveau, chaque projet recevant $300 000 entre 2022 et 2025.
Les prix de neurobiologie des troubles cérébraux (NBD) soutiennent la recherche innovante de scientifiques américains qui étudient les maladies neurologiques et psychiatriques. Les prix encouragent la collaboration entre les neurosciences fondamentales et cliniques pour traduire les découvertes de laboratoire sur le cerveau et le système nerveux en diagnostics et thérapies visant à améliorer la santé humaine.
« C'est passionnant d'avoir l'opportunité de sélectionner certains des meilleurs neuroscientifiques du pays et de soutenir leurs recherches novatrices », a déclaré Ming Guo, MD, Ph.D., président du comité des prix de la neurobiologie des troubles cérébraux, professeur de neurologie & Pharmacologie à UCLA David Geffen School of Medicine et directeur du centre de vieillissement à UCLA. « Les lauréats de cette année mènent des recherches sur les maladies et les affections qui affectent des millions de patients. Leurs travaux se concentrent sur les problèmes respiratoires et le circuit cérébral, la toxicomanie, les interactions intestin-cerveau sous-jacentes à l'anorexie, et le comportement alimentaire hédoniste et l'obésité. En comprenant la neurobiologie des maladies, nous ouvrons la porte à de nouvelles façons de prévenir et de traiter ces troubles cérébraux. »
Les prix sont inspirés par les intérêts de William L. McKnight, qui a fondé la Fondation McKnight en 1953 et voulait soutenir la recherche sur les maladies du cerveau. Sa fille, Virginia McKnight Binger, et le conseil d'administration de la Fondation McKnight ont créé le programme de neurosciences McKnight en son honneur en 1977.
Plusieurs prix sont décernés chaque année. Les quatre lauréats de cette année sont :
- Lisa Beutler, MD, Ph.D., professeur adjoint de médecine en endocrinologie, Feinberg School of Medicine, Northwestern University, Chicago, IL
Disséquer la dynamique intestin-cerveau sous-jacente à l'anorexie : le Dr Beutler cherche à documenter les circuits neuronaux intestin-cerveau affectés dans l'anorexie inflammatoire, identifier les causes de la perturbation de ces circuits et découvrir des substrats neuronaux qui peuvent aider à surmonter la maladie. - Jeremy Day, Ph.D., Professeur agrégé, Département de neurobiologie, École de médecine Heersink, Université d'Alabama – Birmingham ; et Ian Maze, Ph.D., Professeur – Départements de neurosciences et de sciences pharmacologiques, Directeur – Centre d'ingénierie de l'épigénome neuronal, Icahn School of Medicine à Mount Sinai, New York City
Tirer parti de l'épigénomique unicellulaire pour la manipulation ciblée d'ensembles activés par des médicaments : les Drs. Day et Maze étudient les fondements épigénétiques de la toxicomanie, identifiant les ensembles neuronaux qui ont été détournés par les expositions à la drogue, prédisposant ainsi les individus à la rechute. - Stéphane Lammel, Ph.D., professeur agrégé de neurobiologie, Université de Californie – Berkeley
Régulation médiée par la neurotensine du comportement alimentaire hédonique et de l'obésité : Les travaux du Dr Lammel se concentrent sur les processus neuronaux et les régions cérébrales impliqués dans le comportement alimentaire excessif en présence d'aliments riches en calories et leur régulation. - Lindsay Schwarz, Ph.D., professeur adjoint en neurobiologie du développement, St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, TN
Identifier les circuits cérébraux qui relient respiration et état cognitif : Le Dr Schwarz vise à identifier les neurones liés à la respiration qui sont activés sélectivement par des signaux physiologiques et cognitifs et à cartographier les régions cérébrales avec lesquelles ils se connectent.
Avec 106 lettres d'intention reçues cette année, les prix sont très compétitifs. Un comité de scientifiques distingués examine les lettres et invite quelques chercheurs sélectionnés à soumettre des propositions complètes. En plus du Dr Guo, le comité comprend Sue Ackerman, Ph.D., Université de Californie, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Ph.D., Faculté de médecine de l'Université de Pittsburgh ; Robert Edwards, MD, Université de Californie, San Francisco ; Andre' Fenton, Ph.D., Université de New York ; Tom Lloyd, MD, Ph.D., École de médecine Johns Hopkins ; et Harry Orr, Ph.D., Université du Minnesota.
Mise à jour des récompenses 2023 : Le calendrier de soumission et de sélection pour les Prix de neurobiologie des troubles cérébraux est en train de changer. La date limite pour les lettres d'intention pour les prix 2023 sera annoncée à la mi-2022.
À propos du Fonds de dotation McKnight pour les neurosciences
Le fonds de dotation McKnight pour les neurosciences est une organisation indépendante financée exclusivement par la fondation McKnight de Minneapolis, dans le Minnesota, et dirigée par un conseil d’éminents neuroscientifiques de tout le pays. La Fondation McKnight soutient la recherche en neurosciences depuis 1977. La Fondation a créé le Fonds de dotation en 1986 afin de concrétiser l’une des intentions du fondateur William L. McKnight (1887-1978), l’un des premiers dirigeants de la société 3M.
Le Fonds de dotation décerne trois types de récompenses chaque année. En plus des prix de neurobiologie des troubles cérébraux, il s'agit des prix McKnight Innovations technologiques en neurosciences, qui fournissent des fonds de démarrage pour développer des inventions techniques pour faire progresser la recherche sur le cerveau; et les McKnight Scholar Awards, qui soutiennent les neuroscientifiques dans les premières étapes de leur carrière de chercheur.
biographie
Lisa Beutler, MD, Ph.D., professeur adjoint de médecine en endocrinologie, Feinberg School of Medicine, Northwestern University, Chicago, IL
Disséquer la dynamique intestin-cerveau sous-jacente à l'anorexie
L'alimentation est au cœur même de la survie d'un animal, il n'est donc pas surprenant que l'intestin et le cerveau soient en communication constante pour coordonner un apport alimentaire approprié et un poids corporel stable. Cependant, en présence d'inflammation, ce système peut se détériorer. L'une des caractéristiques de l'anorexie associée à l'inflammation (à ne pas confondre avec l'anorexie mentale) est la diminution de l'appétit, qui peut être suffisamment grave pour provoquer une malnutrition. Les thérapies actuelles – y compris la nutrition par voie intraveineuse et les sondes d'alimentation intestinales – peuvent réduire la qualité de vie et avoir des conséquences collatérales importantes.
Le Dr Beutler vise à utiliser des techniques avancées d'observation et de manipulation neuronales pour disséquer les mécanismes sous-jacents impliqués dans l'anorexie associée à l'inflammation. L'équipe de Beutler utilisera l'imagerie calcique pour révéler les effets des cytokines individuelles (signaux libérés pendant l'inflammation) sur des groupes spécifiques de neurones liés à l'alimentation. Son groupe utilisera également des outils génétiques de pointe pour tenter de contourner les signaux inappropriés « ne pas manger » qui résultent d'une inflammation grave. Enfin, elle étudiera comment des modèles spécifiques de maladies inflammatoires modifient la réponse neuronale à l'apport en nutriments.
Les recherches de Beutler seront les premières à étudier ces processus spécifiques à ce niveau de détail dans un organisme vivant. En identifiant des cibles neurologiques précises de la libération de cytokines et en déchiffrant comment cela module l'appétit, Beutler espère identifier des cibles thérapeutiques pour la malnutrition associée aux maladies inflammatoires. De plus, son laboratoire vise à créer une feuille de route de la signalisation immunitaire intestin-cerveau qui pourrait avoir des implications majeures non seulement pour le traitement de l'anorexie à médiation inflammatoire, mais plus largement pour les futures recherches sur l'alimentation et le métabolisme.
Jeremy Day, Ph.D., Professeur agrégé, Département de neurobiologie, École de médecine Heersink, Université d'Alabama – Birmingham ; et Ian Maze, Ph.D., Professeur – Départements de neurosciences et de sciences pharmacologiques, Directeur – Centre d'ingénierie de l'épigénome neuronal, Icahn School of Medicine à Mount Sinai, New York City
Tirer parti de l'épigénomique unicellulaire pour une manipulation ciblée d'ensembles activés par des médicaments
La toxicomanie est un problème grave tant pour les individus que pour la société dans son ensemble. Bien qu'il y ait eu des recherches importantes sur la compréhension et le traitement de la toxicomanie, 60% des personnes traitées subiront une rechute. En fait, l'envie de drogue peut en fait augmenter avec le temps, incubant chez ceux qui ont été dépendants même sans autre exposition à la drogue. Le Dr Day et le Dr Maze visent à étudier la toxicomanie à un nouveau niveau – en explorant les effets épigénétiques de la consommation de drogues sur des cellules spécifiques au niveau d'une seule cellule, et comment celles-ci peuvent prédisposer un sujet à une rechute.
Des recherches préliminaires ont montré que l'exposition aux médicaments au fil du temps modifie la façon dont les gènes sont exprimés. Essentiellement, les médicaments peuvent détourner des éléments de régulation génétique connus sous le nom d'« activateurs », qui, lorsqu'ils sont activés, provoquent l'expression de certains gènes dans les cellules du cerveau qui motivent le sujet à rechercher ces médicaments. Day et Maze ont conçu un projet pour identifier ces activateurs d'une manière spécifique au type cellulaire qui sont activés (ou non réduits au silence) par la cocaïne - un stimulant bien compris et recherché - puis créer et insérer des vecteurs viraux dans des cellules qui ne deviendront actives que dans la présence de cet amplificateur non silencieux. En utilisant cette stratégie, le vecteur viral exprimera sa cargaison uniquement dans des ensembles cellulaires affectés par la cocaïne et permettra aux chercheurs d'activer ou de désactiver de manière optogénétique ou chimiogénétique les cellules affectées.
Avec cela, Day et Maze perturberont les ensembles pour étudier leurs effets sur le comportement de recherche de drogue dans un modèle de rongeur d'auto-administration volontaire de cocaïne. Leurs travaux s'appuient sur des avancées récentes dans la capacité de cibler des cellules individuelles et de petits groupes de cellules, plutôt que des populations entières de cellules ou de types cellulaires, comme cela a été l'objet de recherches antérieures. Maintenant qu'il est possible de se concentrer sur le rôle joué par des cellules spécifiques, l'espoir est que de meilleurs traitements puissent être développés qui s'attaquent aux racines génétiques de la dépendance et des rechutes, et sans les effets secondaires négatifs de la manipulation de populations de cellules cérébrales plus grandes et moins ciblées.
Stéphane Lammel, Ph.D., professeur agrégé de neurobiologie, Université de Californie – Berkeley
Régulation médiée par la neurotensine du comportement alimentaire hédonique et de l'obésité
Le cerveau est obsédé par la recherche et la consommation de nourriture. Lorsque de la nourriture riche en calories est trouvée – rare dans la nature – les animaux la consomment instinctivement rapidement. Pour les humains ayant un accès facile à des aliments riches en calories, l'instinct conduit parfois à une suralimentation, à l'obésité et à des problèmes de santé connexes. Mais la recherche a également montré que dans certains cas, la volonté de se nourrir d'aliments riches en calories peut diminuer lorsque ces aliments sont toujours disponibles. Le Dr Lammel cherche à identifier les processus neuronaux et les régions cérébrales impliqués dans un tel comportement alimentaire et sa régulation.
Au fil des ans, des études ont établi un lien entre l'alimentation et l'hypothalamus, une partie ancienne et profonde du cerveau. Cependant, les preuves indiquent également un rôle pour les centres de récompense et de plaisir du cerveau. Les recherches préliminaires de Lammel ont révélé que les liens du noyau latéral accumbens (NAcLat) à l'aire tegmentale ventrale (VTA) sont essentiels à l'alimentation hédoniste - l'activation de ce lien conduit de manière optogénétique à une alimentation accrue d'aliments riches en calories, mais pas d'aliments réguliers. D'autres recherches ont identifié l'acide aminé neurotensine (NTS) comme un acteur de la régulation de l'alimentation, en plus d'autres rôles.
Les recherches de Lammel visent à cartographier les circuits et les rôles des différentes parties du cerveau qui conduisent les animaux à manger de manière hédoniste ainsi que le rôle du NTS, qui est exprimé dans le NAcLat. Les sujets reçoivent un régime normal ou un régime de gelée riche en calories, et l'activité sur la voie NAcLat-à-VTA est enregistrée et mappée sur les comportements alimentaires. Il suivra également les changements au fil du temps avec une exposition prolongée à la nourriture hédoniste. D'autres recherches examineront les changements dans la présence du NTS dans les cellules et comment sa présence en différentes quantités affecte la fonction cellulaire. En comprenant les voies et les mécanismes moléculaires impliqués dans l'alimentation et l'obésité, ce travail peut contribuer aux efforts futurs pour aider à gérer l'obésité.
Lindsay Schwarz, Ph.D., professeur adjoint en neurobiologie du développement, St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, TN
Identifier les circuits cérébraux qui relient la respiration et l'état cognitif
La respiration est automatique chez les animaux, mais contrairement à d'autres fonctions essentielles comparables – rythme cardiaque, digestion, etc. – les animaux peuvent contrôler consciemment la respiration. La respiration est également liée à l'état émotionnel et mental d'une manière bidirectionnelle : les déclencheurs émotionnels peuvent provoquer des changements dans la respiration, mais il a également été démontré que changer consciemment la respiration influence l'état d'esprit. Dans ses recherches, le Dr Schwarz vise à identifier les neurones liés à la respiration qui sont activés sélectivement par des signaux physiologiques et cognitifs et à cartographier les régions cérébrales avec lesquelles ils se connectent. Cette recherche peut s'avérer utile pour étudier une variété de troubles neurologiques où la respiration est affectée, tels que le syndrome de mort subite du nourrisson (SMSN), l'apnée centrale du sommeil et les troubles anxieux.
Schwarz vise à tirer parti des progrès du marquage neuronal pour étudier ces neurones qui, situés profondément dans le tronc cérébral, ont traditionnellement été difficiles à isoler et à enregistrer in vivo. Mais avec le marquage d'activité, Schwarz peut identifier les neurones activés pendant la respiration innée par rapport à la respiration active. Pour ces derniers, les sujets sont conditionnés à un stimulus stressant qui les fait geler et altérer leur respiration. Les chercheurs peuvent ensuite examiner les neurones marqués pour identifier ceux qui étaient actifs chez les sujets conditionnés et déterminer s'ils se chevauchent avec les neurones actifs pendant la respiration innée.
Un deuxième objectif est d'identifier l'identité moléculaire des neurones liés à la respiration qui ont été activés lors du conditionnement pour comprendre plus précisément quelles cellules font partie du circuit respiratoire. Enfin, après avoir identifié ces neurones, Schwarz utilisera des approches de vecteurs viraux développées par d'autres chercheurs pour déterminer à quelles parties du cerveau ces cellules activées se connectent. L'identification des liens entre les états cérébraux et la respiration, le chevauchement des circuits respiratoires conscients et inconscients et le lien entre la respiration et certaines maladies peuvent jeter les bases de meilleures thérapies ainsi qu'une meilleure compréhension de la façon dont nos fonctions les plus fondamentales sont câblées.
