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Champs neuronaux à plusieurs échelles de temps : applications à la modélisation de la dépression corticale
L'objectif de ce projet est de mieux comprendre certaines formes de migraine causée par l’apparition de dépression corticale envahissante (CSD) afin de mieux les combattre. Cette onde de dépolarisation neurale est à l’origine de nombreux états pathologiques du cerveau comme la migraine ou les attaques cérébrales. Pour ce faire, mathématiciens et biologistes travaillent de pair dans l’espoir que leurs recherches puissent s'étendre, dans le futur, à la recherche clinique pour tester de nouveaux protocoles permettant de mieux traiter ces formes de migraine.
Mieux combattre la migraine
Les chercheurs vont construire et analyser un modèle multi-échelle, en lien avec des données expérimentales, pour étudier de plus près ces conditions, en particulier le rôle conjoint des neurones inhibiteurs (ou interneurones) et des cellules gliales, ce qui est novateur. Ce modèle a le potentiel de mieux expliquer les données expérimentales et de parvenir à des prédictions précises des éléments déclencheurs et de comment les contrôler.
Rendre plus réalistes les modèles mathématiques
La composante mathématique est centrale dans ce projet. Il s’agit de développer une théorie des champs neuronaux avec plusieurs échelles de temps, encore inexistante à ce jour. Ce sont des modèles de limites continues de réseaux de neurones qui permettent de rendre compte de l'activité électrique de large populations de neurones et de régions entières du cerveau.
Cependant, s'ils sont bien adaptés à l'analyse mathématique fine, ces modèles sont relativement simplifiés et perdent beaucoup de détails de la réalité biologique. Un premier pas pour les rendre plus réaliste est de leur adjoindre d'autres équations pour prendre en compte des quantités qui varient lentement. Ces variations lentes sont cruciales dans la survenue de phénomènes pathologiques comme ceux liés à la CSD où certaines concentration ioniques (par exemple, le potassium extra-cellulaire) augmentent lentement, jusqu'à passer un seuil et projeter une région entière du cerveau vers un état pathologique.
Déboucher sur de nouveaux protocoles cliniques
Ce projet rassemble des mathématiciens (LJAD, Inria Sophia Antipolis mais aussi l'Université de Nottingham en Angleterre) et un biologiste (IPMC) qui collaboreront pour relier les résultats analytiques et de modélisation aux expérimentations et vice versa, en particulier dans l'identification de paramètres clés pouvant être exploités pour bloquer ces ondes. Il s'inscrit dans le cadre d'une initiative internationale regroupant également le professeur David Terman (Ohio State University, USA), spécialiste de renommée mondiale de modélisation neuronale.
Cette étape de recherche fondamentale pourrait s'étendre dans le futur à la recherche clinique pour tester des nouveaux protocoles permettant de mieux traiter ces formes de migraine tandis que l’envergure du projet ancre durablement cette thématique au sein d'Université Côte d'Azur (UCA).
| L’Académie d’Excellence des Systèmes Complexes soutient ce projet en finançant l’invitation d’un membre extérieur de l’équipe plusieurs mois à Nice. |
* forme de migraine qui se caractérise par une série de symptômes (vision floue, nausées, vertiges vertiges) suivis de violents maux de tête.
Pour en savoir davantage sur ce projet, retrouvez le projet scientifique détaillé en cliquant ici.
Légende : "image renvoyant à un symptôme de migraine avec en fond blanc une simulation du modèle d'initiation préliminaire mis au point par l'équipe de chercheurs travaillant sur ce projet".