Présentation de la FRC « Institut de Neurobiologie Alfred Fessard »
Depuis sa construction à la fin des années soixante, le bâtiment 32/33
du campus de Gif est entièrement consacré à l'étude du système nerveux.
L’INAF et les Neurosciences sur le Campus CNRS de Gif-sur-Yvette
Le nom du Campus CNRS de Gif-sur-Yvette évoque une référence historique implicite à Marie Curie et à ses travaux pionniers sur la radioactivité. Une partie importante des recherches menées sur ce Campus, qui est un des centres les plus grands au CNRS dans le domaine des Sciences du Vivant, concerne aujourd’hui principalement la biologie et la chimie, et un groupe important de chercheurs s’intéresse plus particulièrement à l’organe qui contrôle nos perceptions et nos souvenirs, nos rêves et nos émotions : le cerveau.
L’introduction des Neurosciences sur le Campus CNRS de Gif-sur-Yvette date du début des années 1970. Quatre unités de recherche spécialisées dans les sciences du cerveau sont actuellement regroupées au sein d’une structure fédératrice, l’Institut de Neurobiologie Alfred Fessard (INAF), dirigée par Philippe VERNIER.. Elles accueillent 180 chercheurs, techniciens, postdoctorants et étudiants.
Le nom de l’Institut honore celui qui fut le « grand-père » des Neurosciences françaises, Alfred Fessard, professeur au Collège de France et l’un des premiers explorateurs du fonctionnement électrique (ou électrochimique) des structures cérébrales.
Son rayonnement scientifique a été si important que la plupart des directeurs de laboratoires universitaires ou CNRS en France travaillant dans le domaine de Neurosciences ont été à un stade précoce de leur carrière collègues ou disciples de ce grand maître.
C’est également sur ce site qu’un postdoctorant autrichien particulièrement brillant, Eric Kandel, a découvert sous la direction d‘un autre scientifique Giffois éminent, Ladislav Tauc, les bases cellulaires du comportement chez un mollusque marin, l’Aplysie.
Ces travaux devaient lui permettre de devenir Prix Nobel en 2000, mais la postérité a oublié que les découvertes majeures furent faites sur le site de Gif !
Par la suite, d’autres éminents scientifiques, comme Robert Naquet et Jean-Didier Vincent, ont mené avec leurs collaborateurs des recherches originales sur le fonctionnement du cerveau, qu’il soit en sommeil, actif ou paroxismique (épilepsie), en intégrant la dépendance génomique ou environnementale, et les influences modulatrices des émotions.
Grâce à l’avancée des techniques et le soutien permanent du CNRS (qui permet des prises de risque importantes), les recherches menées à l’INAF sont devenue multi-échelles : les connaissances actuelles des relations structure/fonction relatives au cerveau vont du microscopique (le gène, la molécule, la synapse) au macroscopique (les réseaux neuronaux, les fonctions cognitives). Ces recherches nécessitent des compétences interdisciplinaires, de la biologie aux systèmes complexes, de la neurophysiologie à la neuroinformatique et la physique.
Une première dimension de ces recherches concerne la formation du cerveau chez l’embryon dont le laboratoire “Développement, Evolution, Plasticité du Système Nerveux“ (DEPSN) étudie, sous la direction de Philippe Vernier, les mécanismes fondamentaux, de la conception à sa naissance. La thématique est centrée sur le rôle des gènes qui coopèrent au développement des différentes régions du cerveau (Figure 1). La comparaison de ces mécanismes chez plusieurs espèces d’animaux (poissons, amphibiens, oiseaux, mammifères) montre aussi comment le cerveau des animaux s’est diversifié au cours de l’évolution pour s’adapter à des modes de vie très variables. Ces recherches ont de multiples applications, dans le domaine du cancer par exemple, mais aussi des malformations de la tête et du cerveau et des maladies neurodégénératives. L’INAF dispose par ailleurs d’une plateforme technique performante (AMAGEN, partenariat INRA-CNRS) qui développe des méthodes de visualisation des gènes chez des animaux aquatiques. Ces animaux servent de modèles pour de nombreux processus biologiques et pathologiques.
A l’échelon de la cellule nerveuse, le laboratoire de NeuroBiologie Cellulaire et Moléculaire (NBCM), dirigé par Gérard Baux, a une grande expertise dans l’étude du fonctionnement des synapses, zones de contact où les neurones communiquent entre eux, mais aussi avec les cellules gliales ou musculaires (Figure 2). Ces synapses jouent un rôle essentiel dans les fonctions neurales et peuvent présenter un dysfonctionnement à la base des maladies neurodégénératives (Parkinson, Alzheimer). A côté de ces recherches fondamentales, le NBCM étudie l’action de médicaments et de toxines sur les synapses et a déposé de nombreux brevets (2 à 3 par an) qui lui ont permis de créer une entreprise innovante de biotechnologie, Faust Pharmaceuticals. Le NBCM collabore avec la plupart des grandes associations de soutien à la recherche (ARC, AFM, Ligue contre le cancer, FRC) :
A un niveau intégratif plus élevé, celui des réseaux neuronaux, le laboratoire de Neurobiologie Génétique et Intégrative (NGI), sous la conduite de Jean Champagnat, étudie les gènes qui contrôlent les « horloges cérébrales », groupes de neurones rythmiques circadiens ou respiratoires. Cette stratégie nécessite de comprendre à la fois le niveau microscopique (par exemple, l’importance de la dégradation de molécules spécifiques, à des moments précis) et le niveau intégré des ensembles neuronaux : par exemple, l’association nécessaire de plusieurs oscillateurs qui chacun marquent un moment particulier, le matin ou le soir, l’inspiration ou l’expiration (Figure 3). Il s’agit aussi d’élucider comment les circuits cérébraux sont mis en marche, car des gènes actifs au début de la grossesse peuvent influencer la qualité de toute la vie post-natale. Le dérèglement des oscillateurs (par mutation génétique, anomalie embryonnaire, vieillissement, maladie neuro-dégénérative) est la cause d’insomnies, de somnolences diurnes, d’apnées du sommeil et de morts subites des nouveaux-nés. Les enjeux sont donc importants pour la santé publique et mobilisent généticiens, physiologistes, biologistes du développement et cliniciens à l’échelon européen.:
Au niveau le plus intégré, l’Unité de Neurosciences Intégratives et Computationnelles (UNIC), dirigée par Yves Frégnac, cherche à extraire des principes généraux de plasticité (adaptation fonctionnelle) et de fonctionnement (intégration récurrente) du cerveau sensoriel. Les recherches sont centrées sur une connaissance multi-échelle de la dynamique des réseaux corticaux (le siège de nos perceptions conscientes), qu’elle soit vue en électrophysiologie intracellulaire et imagerie synaptique fonctionnelle, au niveau d’une cellule, ou par imagerie cérébrale, au niveau d’une ou plusieurs aires corticales. Dans ce laboratoire interdisciplinaire, biologistes, ingénieurs et physiciens unissent leurs efforts pour comprendre l’émergence de processus cognitifs « macroscopiques », tels que la perception à partir du comportement électrique élémentaire des synapses et des neurones (comme dans un jeu de « lego »). Ces travaux expérimentaux et théoriques sont combinés dans une approche hybride (une forme de cybernétique) où les neurones biologiques sont connectés en temps réel avec des neurones et synapses virtuels, modélisés sur ordinateur. Le champ d’application de ces recherches est large et intéresse aussi bien les sciences cliniques (neuroprosthétique) que les sciences de l’information et de la technologie (informatique, calcul analogique, électronique neuromimétique). Les projets en cours développés au sein d’un large partenariat européen (rassemblant biologistes, microélectroniciens, physiciens, et mathématiciens) ont pour but à long-terme d’offrir de nouvelles bases technologiques et conceptuelles pour les architectures de calcul de demain, s’inspirant de l’organisation et du fonctionnement du vivant (Figure 4)
Les chercheurs du CNRS de Gif participent avec leurs collègues enseignants-chercheurs à l’enseignement des Neurosciences sur les différents campus parisiens, de Paris VI à Paris XI, et dans les Ecoles d’ingénieur sur le plateau de Saclay (Ecole Supérieure d’Electricité et Ecole Polytechnique). Ils s’impliquent également de façon très active aux Journées Nationales de la Science. Les quatre laboratoires de l’INAF organisent chaque année, à tour de rôle, les Conférences de Neurobiologie Ladislav Tauc (Figure 5). Ces conférences internationales, qui sont ouvertes gratuitement à un public large de chercheurs, postdoctorants et d’étudiants, fournissent l’occasion unique de rencontrer et d’interagir directement avec des spécialistes du monde entier sur les thèmes de pointe couverts sur le Campus de Gif. Ces conférences donnent lieu à des numéros spéciaux interdisciplinaires du Journal of Physiology (Paris) (www.elsevier.com/locate/jphysparis).
Fonctionnement de la FRC
Les 4 UPRs fondatrices de la FRC « Institut de Neurobiologie Alfred Fessard » ont choisi de créer des services communs regroupés dans un plateau technique directement sous la responsabilité du Directeur de la FRC. Ces services comprennent :
Une assistante de direction - gestionnaire
Un ACMO
Un vaguemestre
Une bibliothèque
Un atelier de mécanique
Un service d'informatique
Un atelier d'art graphique
Un atelier de photographie
Une laverie
Une plateforme d'imagerie (microscope électronique, microscope multiphotons)
La FRC a également la responsabilité de la gestion de l'animalerie commune du campus de Gif sur Yvette. Cette animalerie « déssert » actuellement 9 laboratoires du campus de Gif sur Yvette et une entreprise privée "incubée" sur le CNRS sur le campus.
contacts
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Assistante de Direction : Suzie PAGEL
Ingénieurs réseau : Bernard MARTIN, Nordine BENAKCHA
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Graphisme : Lydie COLLET
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Responsable éditorial et administratif: Philippe VERNIER
Responsable technique : Bernard MARTIN
Hébergeur : CNRS DR4
Accès :
Institut de Neurobiologie Alfred Fessard
CNRS - Bâtiment 32-33
1, avenue de la Terrasse 91198 Gif-sur-Yvette Cedex
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