Germán Sumbre scrute l’activité cérébrale des poissons zèbres

04 juillet 2017

L’activité cérébrale des poissons zèbres commence à livrer ses secrets à Germán Sumbre, directeur de recherche Inserm à l’Ecole Normale supérieure. Deux financements du Conseil européen de la recherche, en 2009 (ERC Starting Grant) et 2016 (Consolidator Grant), lui ont en effet permis d’étudier leur dynamique neuronale avant et après une stimulation sensorielle ou encore au repos, pour découvrir ce qui se passe dans la tête de ces poissons modèles…

Germán Sumbre

Comment réagit le cerveau à la vue d’un objet ? Comment encode-t-il la perception de ce signal ? Qu’est ce qui change alors au niveau de l’activité des neurones ? Ce sont ces questions qui ont amené Germán Sumbre à déposer une demande de financement auprès du Conseil européen de la recherche (ERC), en 2009. Il est alors jeune chercheur et vient de décrocher un poste à l’Inserm. La même année, l’obtention d’un financement ATIP-Avenir lui a permis de créer son équipe au sein de l’Institut de biologie de l’Ecole Normale supérieure. 

Pendant son post-doctorat à l’université de Berkeley aux Etats-Unis, il a travaillé sur la perception temporelle chez le poisson zèbre. En soumettant ces poissons à des stimuli visuels à différents intervalles de temps, il a constaté une très grande variabilité de l’activité neuronale et a décidé de s’y intéresser. Pour cela, il propose à l’ERC de découvrir si l’activité intrinsèque du cerveau module la réponse sensorielle. Autrement dit, il souhaite décrire le fonctionnement spontané du cerveau qui précède la vue d’un objet, et savoir s’il modifie l’activité induite par l’observation de celui-ci. Il continuera à travailler chez le poisson zèbre, seul modèle vertébré permettant d’observer l’activité neuronale en direct dans l’ensemble du cerveau, chez un animal intact et au cours de l’action. 

Convaincu par le projet, l’ERC lui accorde environ deux millions d’euros pour cinq ans. Le chercheur recrute alors simultanément quatre étudiants en post-doctorat. "Ils travaillaient sur des projets parallèles, avec des approches pluridisciplinaires. Cela a généré énormément d’interactions et a permis des résultats beaucoup plus fructueux que si ces embauches s’étaient succédées. C’est l’un des immenses avantages d’un financement au montant si conséquent", clarifie Germán Sumbre. Le chercheur et son équipe effectuent de nombreuses expériences sur l’activité neuronale spontanée, mais aussi en réponse à différents stimuli visuels, illusions optiques ou stimuli gustatifs. Peu à peu, ils décrivent les phénomènes neuronaux observés. 

Un second projet financé, sur l’activité cérébrale au repos et les mouvements spontanés

En 2014, alors que le financement de l’ERC touche à sa fin, Germán Sumbre décide de monter un second projet : il souhaite désormais étudier l’activité spontanée du cerveau au repos, en l’absence de toute stimulation sensorielle, et la survenue de mouvements spontanés. "Le cerveau est actif en permanence, même quand l’animal est isolé du monde extérieur. Et ce n’est pas seulement ce qu’on pourrait appeler un bruit de fond : c’est une vraie et riche activité électrique au repos. Deux questions se posent par ailleurs : comment un comportement spontané est codé du point de vue neuronal et quels mécanismes permettent l’émergence d’une activité neuronale prédictive du mouvement ?", interroge le chercheur. La pertinence et le sérieux de ses travaux ont fait mouche et l’ERC lui accorde un second financement, pour la période 2016-2021.

Germán Sumbre a déjà décrit une structure très claire, temporelle et spatiale, de cette activité au repos.  Des travaux qui n’auraient pas connu une telle avancée sans l’ERC. "Cela a tout changé, me permettant d’explorer plusieurs dimensions en parallèle, d’acheter l’équipement nécessaire aux manipulations... Mais les financements de l’ERC sont aussi synonymes d’une certaine visibilité pour le laboratoire. C’est tout cela qui permet de faire de la recherche de haut niveau", conclut-il. 

En savoir plus sur Germán Sumbre et ses travaux

Germán Sumbre dirige l’équipe Neuroéthologie du poisson-zèbre au sein de l’unité 1024 Inserm/CNRS/ENS, à Paris.

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