Une formation pour illuminer le cerveau

Cette formation CNRS, intitulée Contrôle tout-optique du fonctionnement du cerveau grâce à l’optogénétique et la microscopie multi-photon, est disponible depuis 2018 et instruit chaque année près de 15 doctorants, post-doctorants, chercheurs et ingénieurs venant du monde entier.

L’équipe Microscopie de modulation du front d’onde, à laquelle appartiennent les deux physiciennes, a été parmi les pionnières dans l’utilisation de la mise en forme holographique du front d’onde en neurosciences. Cette technique, connue sous le nom d’holographie générée par ordinateur (Computer-Generated Holography), repose sur l’utilisation de dispositifs à cristaux liquides. Elle permet de moduler avec précision la phase d’un faisceau laser afin de générer une carte de phase correspondant au motif lumineux souhaité, rendant possible l’illumination sélective d’une ou plusieurs cellules, ou de structures sous-cellulaires, dans un cerveau intact.

Initialement proposée par l’équipe pour le contrôle de l’activité neuronale, en combinaison avec la technique de la photolyse de neurotransmetteurs cagés, puis avec l’optogénétique, l’holographie couplée à l’excitation biphotonique est aujourd’hui devenue la technique la plus largement utilisée en neurosciences pour le contrôle des circuits neuronaux avec une résolution au niveau de la cellule unique.

Les participants à cette formation découvrent ainsi les principes de l’holographie dans ses différentes variantes, ainsi que des méthodes optiques innovantes pour l’imagerie de l’activité neuronale, présentées par des leaders mondiaux de la photonique. Les cours d’optique de l’école sont complétés par une série de modules consacrés à la présentation des outils moléculaires les plus avancés pour l’imagerie et l’optogénétique, animés par des spécialistes mondiaux en biologie moléculaire, et portent également sur l’étude des stratégies d’expression virale.

La formation combine des cours théoriques sur l’optique, des démonstrations expérimentales et des travaux pratiques au cours desquels les participants manipulent des équipements optiques et construisent leurs propres dispositifs holographiques. Ils assistent également à des expériences tout-optique, in vitro et in vivo, utilisant les microscopes de l’équipe et la plateforme d’optogénétique installée à l’institut avec le soutien de l’IHU FOReSIGHT pour la vision et de la société 3i.

L’objectif est de fournir aux participants les compétences nécessaires pour appliquer ces techniques à leurs projets de recherche, favorisant ainsi l’innovation dans le domaine des neurosciences.