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113 | 2014
Annuaire du Collège de France 2012-2013
Résumé des cours et travaux 113e année
Professeurs honoraires

Communications cellulaires, 1975-2006

Jean-Pierre Changeux
p. 852-855

Texte intégral

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Un modèle hiérarchique de groupes cohérents de gènes pour le développement du cerveau

Tsigelny I.F., Kouznetsova V.L., Baitaluk M., Changeux J.P.

1Nous décrivons une stratégie d’analyse des données disponibles dans la littérature sur l’expression des gènes cérébraux qui se fonde sur le concept d’un codage génétique par groupes de gènes cohérents sous le contrôle de facteurs de transcription (TFs). Un modèle hiérarchique des distributions d’expression géniques au cours du développement du cerveau a permis d’identifier des ensembles de gènes supposés fonctionner comme unités codantes. L’analyse des voies de signalisation et processus concernés montre des distributions d’expression géniques distinctes sur le plan temporel en relation avec la neurogenèse et la synaptogenèse. Nous avons identifié un arbre hiérarchique de réseaux de TFs qui déterminent les distributions des gènes exprimés pendant le développement du cerveau. Quelques « TFs maitres » au sommet de la hiérarchie règlent l’expression de groupes de gènes sous-jacents. L’augmentation/diminution de l’activité de quelques TFs maitres peut expliquer les paradoxes soulevés par le déterminisme génétique de pathologies cérébrales comme les troubles du « spectre de l’autisme » et de la schizophrénie. Notre analyse montre que les réseaux gène–TF communs en relation directe avec ces troubles se présentent avec deux maxima d’expression, l’un prénatal et l’autre postnatal précoce au cours du développement. Ce résultat est en accord avec l’observation que les premiers signes du trouble cérébral apparaissent pendant la période prénatale, se développent dans la période postnatale puis atteignent leur phénotype neural et comportemental ultime à des âges distincts chez le schizophrènes et chez le enfant autistes. Nous proposons une nouvelle stratégie de conception de médicament basée sur les distributions d’expression des TFs concernés. Des ligands ciblant des TFs spécifiques peuvent être conçus pour affecter spécifiquement l’évolution pathologique du (des) gène (s) mutés chez des sujets génétiquement prédisposés en les administrant aux stades adéquats du développement cérébral.

Altération de l’interaction paralimbique dans le comportement d’addiction

Thomsen K., Joensson M., Lou H.C., Møller A., Gross J., Kringelbach M.L., Changeux J.P.

2L’introduction de la magnéto-encéphalographie a rendu possible l’étude de la signalisation électromagnétique dans les structures corticales paralimbiques profondes comme les cortex préfrontal médian/ cingulaire antérieur (ACC) et pariétal médian/ cingulaire postérieur (PCC). La conscience de soi et le contrôle de soi ont été attribués à l’activité de ces territoires. Afin de mettre à l’épreuve l’hypothèse que celle-ci est altérée chez les joueurs pathologiques avec un contrôle de soi modifié, nous avons étudiés ces joueurs, avec ou sans abus de stimulants (tabac) et avec âge et sexe sous contrôle. Nous avons trouvé que les joueurs pathologiques étaient plus impulsifs que les témoins dans une tâche go-no-go stop-signal et avons attribué ce changement d’activité au système paralimbique : les joueurs pathologiques ont une synchronisation réduite au repos dans le domaine gamma élevé (55-100 Hz) comparé aux témoins et ne montrent pas d’accroissement de la synchronisation gamma au repos avec la tâche, comme observé avec les témoins. L’analyse de sous-groupes a révélée que les joueurs pathologiques sans histoire d’abus de stimulants ont une réduction de puissance dans le PCC pendant la tâche stop-signal comparée à celle des témoins et des joueurs avec un abus antérieur de stimulant. D’autre part, les joueurs avec une histoire d’abus de stimulant avaient une puissance jusqu’à quatre fois plus élevée dans l’ACC qu’au repos comparés aux témoins. En conclusion, les joueurs pathologiques ont une impulsivité plus élevée et des anomalies fonctionnelles du système paralimbique, qui ne peuvent pas être expliquées par une histoire d’abus de substances stimulantes. De plus, l’abus antérieur de substances stimulantes a un effet prononcé sur l’amplitude des activités oscillatoires des systèmes ACC et PCC, suggérant des détériorations à long terme consécutifs à l’exposition répétée à des drogues dopaminergiques. Ces conséquences seront étudiées plus en détail dans des études longitudinales.

Principales conférences

Conférences nationales sur invitation

3Conférence : « Relations entre la science et l’art », à l’université populaire du Havre, Le Volcan, Le Havre, 1er octobre 2012.

Conférence : « Le cerveau de l’Homme », à la mairie de Malakoff, « La science se livre », Malakoff, 12 octobre 2012.

Conférence : « BIOVISION » organisée par l’université de Lyon et la Cité des sciences, Paris : « Le Human Brain Project européen : De quoi s’agit-il ? », Lyon/Paris, 23 mars 2013.

Conférence grand public au Centre des congrès de Lyon « Reparing & Improving Humans » « Décrypter le cerveau – Quelle évolution future de l’humanité ? », Lyon, 25 mars 2013.

Conférence plénière Forum des sciences cognitives, Faculté de médecine des Cordeliers, « L’accès à la conscience : de la biologie moléculaire à la cognition », Paris, 30 mars 2013.

Conférence organisée par le Centre culturel Arthémuse : « Les sciences du cerveau peuvent-elle rendre compte de la personne humaine ? » à Briec, Quimper, 4 avril 2013.

Conférence : « La beauté dans le cerveau » Mairie de Malakoff, « La science se livre », Malakoff, 6 avril 2013.

Conférence organisée par Le Point au Futurapolis, le Centre Pierre Baudis : « Entre éthique et science ; les défis qui nous attendent », Toulouse, 13 avril 2013.

Conférence sur « Historique du concept d’Allostérie » à la Faculté de médecine de Cochin, Paris, 18 avril 2013.

Conférence : « Historical perspective », au Colloque International « Allosteric interactions in cell signaling and regulation » organisé par l’Institut Pasteur/EMBO, Paris, 14 mai 2013.

Conférences internationales sur invitation

4« Book reading lecture : The Truth, the Good the Beautiful : a neuronal approach » at MBLWHOL library, Marine Biological Laboratory, Woods-Hole Mass USA , 15 juillet au 15 août 2012.

IIAS lecture « Allosteric receptors: from molecular biology to conscious processing » Tokyo, Japon, 5 décembre 2011.

Séminaire « Access to consciousness and its pharmacology », RIKEN Brain Institute, Japon, 6 décembre 2011.

Shosaku Numa Memorial lecture « Allostery, signal transduction & drug design » Kyoto University, Kyoto, Japon, 8 septembre 2012.

Conférence plénière « Allosteric Regulation of Cell Signalling » au Spanish National Cancer Research CNIO : « Allosteric mechanisms of signal transduction », à Madrid, Espagne, 17-19 septembre 2012.

Réunion : « On general anesthesia » organisé par ESA Headquarters à Bruxelles, 20 février 2013.

Conférence dans le cadre de la Collaboration avec le Collège de France : « Toward a molecular biology of consciousness : how higher brain functions emerge from signal transmission mechanisms » organisé par La Maison Française d’Oxford et Pr Christopher Frith All Souls College : Oxford, 8 mai 2013.

EMD-Millipore lecture n° 1 : « The concept of allostery & the allosteric properties of the nicotinic acetycholine receptor: implications for brains diseases & drug design » UCSD, La Jolla Californie, États-Unis, 22 mai 2013.

EMD-Millipore lecture n° 2 : « Nicotine addiction from genetically modified mice to conscious experience », UCSD, La Jolla Californie, États-Unis, 22 mai 2013.

Workshop : « Creativity and the Brain » Kavli Brain & Mind Institute, UCSD, La Jolla Californie, États-Unis, 6 juin 2013.

Workshop : « Mapping the Human Brain » : « Ethical issues », Department of Pharmacology and Kavli Brain & Mind Institute UCSD, La Jolla Californie, États-Unis, 16 Juillet 2013.

Publications

5« The origins of allostery : from personal memories to material for the future », Changeux J.P., J. Mol. Biol., 2013, 425, 1396-406.

« Altered paralimbic interaction in behavioral addiction », Thomsen K., Joensson M., Lou H.C., Møller A., Gross J., Kringelbach M.L., Changeux J.P., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2013, 110, 4744-9.

« A hierarchical coherent-gene-group model for brain development », Tsigelny I.F., Kouznetsova V.L., Baitaluk M., Changeux J.P., Genes Brain Behav., 2013, 12, 147-65.

« The nicotinic acetylcholine receptor : the founding father of the pentameric ligand-gated ion channel superfamily », Changeux J.P., J. Biol. Chem., 2012, 287, 40207-15.

« Co-activation of VTA DA and GABA neurons mediates nicotine reinforcement », Tolu S., Eddine R., Marti F., David V., Graupner M., Pons S., Baudonnat M., Husson M., Besson M., Reperant C, Zemdegs J., Pagès C., Hay Y.A., Lambolez B., Caboche J., Gutkin B., Gardier A.M., Changeux J.P., Faure P., Maskos U., Mol. Psychiatry, 2013, 18, 382-93.

« Conscious processing : implications for general anesthesia », Changeux J.P., Curr. Opin. Anaesthesiol, 2012, 25, 397-404.

« Structure and pharmacology of pentameric receptor channels : from bacteria to brain », Corringer P.J., Poitevin F., Prevost M.S., Sauguet L., Delarue M., Changeux J.P., Structure, 2012, 20, 941-56.

Distinctions

6Japanese Society for the Promotion of Science (JSPS) Award for Eminent Scientists, 2011-2012.

Governor of the Florey Institute for Neuroscience & Mental Health, Melbourne, Australia since 2012.

EMD-Millipore lectures UCSD, La Jolla Californie, États-Unis, 22 mai 2013.

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Pour citer cet article

Référence papier

Cours et travaux du Collège de France. Annuaire 113e année, Collège de France, Paris, avril 2014, p. 852-855. ISBN 978-2-7226-0329-5

Référence électronique

Jean-Pierre Changeux, « Communications cellulaires, 1975-2006 », L’annuaire du Collège de France [En ligne], 113 | 2014, mis en ligne le 15 août 2014, consulté le 26 avril 2017. URL : http://annuaire-cdf.revues.org/2679

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Auteur

Jean-Pierre Changeux

Membre de l’Institut (Académie des sciences)

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Droits d’auteur

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