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Research unit director
Figure 1 - Exemple de culture de neurones in vitro

Figure 2 - Embryon de souris transgénique
Figure 1 - Example of neurons growing in vitro

Figure 2 - Transgenic mouse embryo
Approaches and models

Quatre approches principales sont utilisées dans notre laboratoire. Bien que ces approches soient présentées ici de façon indépendante, elles sont couramment jumelées dans la pratique de nos recherches.

La première approche consiste en la culture de cellules ou de tissus primaires neuronaux in vitro. De par sa relative simplicité, cette approche nous permet de regarder plusieurs aspects moléculaires et cellulaires de la migration et de la guidance axonale de façon directe et en temps réel. Pour ce faire, nous disposons de systèmes de microscopie à la fine pointe de la technologie permettant la culture de cellules ou de tissus vivants et ce, directement sous le microscope. Cette approche nous permet également d’observer nos échantillons de façon continue pendant plusieurs jours et ainsi de suivre en détail leur développement (voir Figure 1).

La deuxième approche consiste en l’utilisation de la génétique de la souris comme modèle pour étudier les mécanismes moléculaires de la guidance axonale. La génération de souris transgéniques et l’inactivation génique conditionnelle (conditional knock-out) nous sont particulièrement utiles pour nous permettre de disséquer ces mécanismes au cours du temps et dans des types neuronaux spécifiques (voir Figure 2).

La troisième approche consiste à étudier la formation de circuits neuronaux in vivo chez la souris à l’aide de protéines fluorescentes encodées génétiquement. Cette technique nous permet de caractériser, à haute résolution spatio-temporelle, le développement de populations spécifiques de neurones ainsi que leur branchement et intégration en circuits neuronaux.

Finalement, bien que la génétique de la souris soit un modèle important pour notre laboratoire, nous utilisons également l’énorme potentiel de la génétique de la mouche (Drosophila) pour répondre à certaines de nos questions.

Multiple approaches are used in our laboratory. Although these approaches are presented here independently from one another, they are regularly combined as we conduct our research. Importantly, by using a combination of in vitro and in vivo approaches, we can address our research questions at the molecular level to understand signaling pathways, and at the organismal level to understand the impact of the molecular changes on the organism.

(1) Cultivating cells or neural primary tissues in vitro. Because of its relative simplicity, this approach lets us to look at several molecular and cellular aspects of cell proliferation, cell migration and axon guidance both directly and in real time. To do so, we use high-tech microscopy systems that allow living cells or tissues to be cultivated directly under the microscope. With this approach, we can also observe our samples continuously over several days, thus following their development in detail (see Figure 1). We have also developed in our lab an axon guidance assay that allows us to measure the turning response of axons to defined gradients of guidance cues.

(2) Mouse genetics as a model for the study of the molecular mechanisms of axon guidance or medulloblastoma formation. For axon guidance, the generation of transgenic mice and the conditional knock-outs are particularly useful for the dissection of these mechanisms over time and within specific neural types (see Figure 2). We also have mouse models for medulloblastoma.

(3) Studying the development of neural circuits in vivo in mice with the help of genetically-encoded fluorescent proteins. This technique allows us to characterize, with a high spatio-temporal resolution, the development of specific populations of neurons as well as their connection and integration to neural circuits.

(4) Complementing the mouse genetics, we also utilise CRISPR-Cas9 and in utero electroporation to manipulate genes directly in the cerebellum during development. To study axon guidance in embryos, we can also manipulate gene expression by electroporation of siRNA into the spinal cord and culturing the embryos ex vivo, in an approach called whole embryo culture.

 

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