ERC Synergy : Climat en antarctique et Rôle de l’hippocampe dans le cerveau

Crédit photo: à gauche : NASA - GSFC Scientific Visualization Studio Antarctica ; à droite : images de neurones colorés observés par la collaboration de l’Institut de la Vision et du Laboratoire d’optique et biosciences.

Certains projets de recherche sont trop ambitieux pour être menés par un chercheur isolé et demandent des financements sur une durée plus importante que les subventions classiques de recherche pour être menés à bien. Pour répondre à ce besoin et explorer de nouvelles perspectives, le Conseil européen de recherche (ERC) a mis en place un programme très sélectif pour financer chaque année une trentaine de projets soumis par des groupes de 2 à 4 chercheurs accompagnés de leurs équipes de recherches.

Cette année, l’École polytechnique est fière de participer à deux projets prestigieux sélectionnés : le Laboratoire de météorologie dynamique (LMD*) participe à AWACA dont l’objectif est de comprendre le cycle de l’eau en antarctique par une combinaison de mesures et modélisation, et le Laboratoire l’optique et biosciences (LOB*) est impliqué dans HOPE qui vise à apporter un nouvel éclairage sur la fonction cérébrale de l’hippocampe en étudiant la construction de ses circuits grâce à des techniques d’imagerie innovantes.

AWACA : l’eau en antarctique

La calotte glaciaire de l'Antarctique est le plus grand réservoir d'eau douce sur Terre. La contribution de l'Antarctique au niveau de la mer résulte du léger déséquilibre entre la quantité de neige accumulée sur le continent et un flux de glace de même ampleur qui se déverse dans l'océan.

La représentation correcte de la circulation atmosphérique, de la physique du changement de phase de l'eau et de son transport dans les modèles est primordiale pour simuler correctement les précipitations et l'accumulation de neige sur la calotte glaciaire antarctique et, en fin de compte, l'élévation du niveau de la mer. C'est le défi que le projet AWACA souhaite relever.

Christophe Genthon, directeur de recherche au CNRS et Thomas Dubos, professeur à l'École Polytechnique, tous deux du Laboratoire de météorologie dynamique (LMD*), Valérie Masson-Delmotte, directrice de recherche au Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives et contributrice à plusieurs rapports du GIEC, et Alexis Berne, professeur associé au Laboratoire de télédétection environnementale de l’EPFL, conjuguent des expertises reconnues dans des domaines clés au regard de cette ambition : observation, analyse, expérience de terrain et modélisation numérique de l'atmosphère.

Ils visent à déployer des instruments spécialement conçus pour observer l'eau atmosphérique an antarctique, couplés à de nouvelles paramétrisations de la physique pour les modèles climatiques. Cette expertise combinée leur permettra de caractériser et de simuler le cycle de l'eau atmosphérique au-dessus de l'Antarctique dans son ensemble et non par parties (par exemple d'un point de vue dynamique, microphysique ou isotopique) comme cela a été fait jusqu'à présent, afin de revisiter la variabilité climatique passée et de mieux prévoir les conditions climatiques futures au-dessus de l'Antarctique.

> Aller plus loin : 1100 km pour comprendre l'eau atmosphérique en Antarctique

En savoir plus sur les précipitations en antarctique :

https://www.youtube.com/watch?v=42lM1TSAS2M&list=PLyF1e3UM69vLNa9ZStiqH…

HOPE : l’étude de l’hippocampe

Au cœur de notre cerveau, une structure joue un rôle clef dans la mémoire, et plus particulièrement dans l’acquisition et le maintien de nos souvenirs : l'hippocampe. Classiquement considéré comme un « GPS cognitif » pour l’espace et le temps, il est également le siège de notre mémoire épisodique.

Au cours de la dernière décennie, les circuits neuronaux de l'hippocampe ont été mieux décrits, en particulier par l'équipe de Rosa Cossart, directrice de l’Institut de neurobiologie de la méditerranée (Inmed), mais la nature, l'origine et le remodelage de ces circuits au cours du développement et des pathologies restent à comprendre.

D'autre part, les techniques de génie génétique pour colorer les neurones, développées par Jean Livet, directeur de recherche Inserm à l'Institut de la vision, couplées à la microscopie multi-photons développée par l'équipe d'Emmanuel Beaurepaire, directeur de recherche CNRS au Laboratoire d'optique et biosciences (LOB*), ont démontré leur capacité à cartographier précisément l'architecture complexe des circuits neuronaux et leur évolution au cours du développement.

En combinant ces avancées multidisciplinaires exceptionnelles, HOPE vise à répondre à trois questions interdépendantes :

- L’architecture de l’hippocampe adulte est-elle portée par des circuits spécifiques ?
- Les circuits de l’hippocampe sont-ils précâblés ou façonnés par l'expérience ?
- Comment cette structure se réorganise-t-elle en conditions pathologiques ?

HOPE ambitionne d’apporter un éclairage nouveau sur la fonction de l'hippocampe et le rôle de ses circuits neuronaux grâce à la conception d'une méthode nouvelle, non invasive et universelle pour suivre la croissance et la construction de circuits cérébraux situés en profondeur dans le cerveau, depuis leur neurogenèse jusqu’à l'âge adulte, en conditions normales et pathologiques.

En savoir plus sur une des techniques de microscopie utilisées pour le projet :

https://www.youtube.com/watch?v=GpBfC3M6NRg

*LMD : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique, ENS/PSL et Sorbonne Université ; LOB : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique, Inserm