3.7 Investigation optogénétique de l'influence du microbiote sur le développement du cerveau et l'épigénétique

Co-leaders

Paul De Koninck, Sylvain Moineau

Co-chercheurs

Daniel Côté, Alexander Culley, Nicolas Derome, Arnaud Droit, Marie-Éve Paquet, Grant Vandenberg

Collaborateurs hors UL

Robert Campbell (U. Alberta), Patrice Couture (INRS)

Résumé du projet

Le microbiote intestinal de l'humain et autres vertébrés joue un rôle central pour la santé. Or, lorsque l'hôte subit un stress physiologique, l'équilibre de cet écosystème microbien est rompu, permettant la prolifération de microorganismes opportunistes. Ceux-ci déclenchent des effets négatifs sur l'hôte, incluant des infections et des perturbations physiologiques. Au cours du développement de l'hôte, un microbiote instable pourrait aussi induire des conséquences sur le développement du cerveau, affectant la santé mentale. L'intensification des activités humaines fait subir aux écosystèmes nordiques des changements environnementaux majeurs qui altèrent les systèmes hôte-microbiotes. La relation entre ces systèmes complexes est encore très mal connue. La caractérisation des interactions hôte-microbiote et leurs impacts sur la santé mentale nécessite de développer en laboratoire des modèles et des outils avec lesquels nous pouvons contrôler avec précision les variables pertinentes pour l'environnement.

Notre objectif est de développer un modèle poisson zèbre avec lequel nous pouvons contrôler les facteurs qui modulent les interactions fonctionnelles hôte-microbiote et de mesurer leur impact sur l'évolution du microbiote, le fonctionnement du cerveau et l'expression des gènes de l'hôte. Nos objectifs spécifiques sont:

i) développer des outils moléculaires pour contrôler la croissance microbienne avec l'optogénétique;

ii) mettre au point l'imagerie optique multispectrale de la co-évolution de plusieurs souches bactériennes;

iii) étudier l'impact de la nutrition, de xénobiotiques, de phages et de souches bactériennes sur le microbiote intestinal, le développement et le fonctionnement des réseaux neuronaux, et sur la régulation épigénétique des fonctions cérébrales.

Le projet proposé comprendra une approche transdisciplinaire combinant la physiologie du poisson, l'optogénétique pour le contrôle et le suivi de la microflore intestinale, l'optogénétique pour l'observation de la fonction neuronale, ainsi que la génomique et la transcriptomique pour analyser notamment les transferts horizontaux de gènes entre souches bactériennes, et finalement des analyses épigénétique sur l'hôte.