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Accueil > Forum TERATEC > Ateliers > Atelier 2
Atelier 02 - de 9h00 à 12h30
Technologies HPC et santé
Présidé par Daniel Verwaerde, co-fondateur et président, Teratec
Les fondements neuroanatomiques du métabolisme énergétique cérébral
Par Corrado Calì, PhD, Assistant Professor, Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi (NICO)
Comprendre l'efficacité de calcul du cerveau des mammifères représente, à ce jour, un défi ambitieux. De plus en plus de preuves suggèrent que la clé pour dévoiler ce mystère réside dans son système complexe de gestion de l'énergie. Le besoin en énergie du cerveau, en particulier, semblait dépendre du métabolisme du glucose. Au début des années 90, la découverte que le lactate, un produit intermédiaire du processus métabolique du glucose, joue un rôle central dans l'approvisionnement énergétique des neurones, a entraîné un changement de paradigme dans le domaine. Plus de 20 ans de recherche ont mis en évidence l'importance de la navette lactate, une nouvelle hypothèse décrivant comment la cellule gliale astrocyte agit comme un pont métabolique entre la vascularisation et les neurones (l'unité neuro-glio-vasculaire, ou NGV).
Des preuves de plus en plus nombreuses ont mis en évidence le rôle central du lactate dans la physiologie du cerveau, ainsi que ses avantages dans un certain nombre de conditions pathologiques, notamment l'accident vasculaire cérébral, l'épilepsie et la toxicomanie. Néanmoins, les mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels le lactate exerce sa fonction restent encore peu clairs. Bien que le lactate soit un sous-produit bien connu de la glycolyse, une série d'études récentes ont mis en évidence comment le lactate dérivé du glycogène, un mécanisme de stockage du glucose exprimé spécifiquement dans les astrocytes, joue un rôle central dans l'apprentissage et la mémoire. En suivant cette voie alternative, nous avons décidé d'étudier la localisation du glycogène et d'analyser sa distribution dans plusieurs zones du cerveau et dans différentes conditions physiologiques et pathologiques, afin de déduire les sites possibles d'utilisation du lactate dans le cerveau.
Les arrangements structurels complexes entre les neurites et les processus gliaux peuvent difficilement être résolus avec les méthodes de microscopie conventionnelles. Nous avons donc décidé d'adapter les techniques de micro-connectomique basées sur la microscopie électronique 3D (3DEM) pour extraire des modèles tridimensionnels haute résolution du parenchyme cérébral afin de mener ces évaluations. Nous avons largement tiré parti des techniques de visualisation les plus récentes, et développé des outils de réalité virtuelle (RV) pour effectuer des analyses complexes en 3D.
Cette approche est similaire à celle des premiers observateurs comme Golgi et Ramon y Cayal, qui émettaient des hypothèses sur le rôle fonctionnel des composants du cerveau en fonction de leur morphologie, mais elle a été révisée à l'aide de techniques d'imagerie à bien meilleure résolution et de la visualisation en réalité virtuelle.
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Biographie : Corrado Calì was trained an electronic engineer at Politecnico di Torino, Italy. He completed his MSc in 2006, in the lab of Henry Markram at EPFL (Lausanne, Switzerland), where he became interested in neuroscience. In the same year he joined the lab of Paola Bezzi at UNIL (University of Lausanne, Lausanne, Switzerland), where he got his doctoral degree in 2012. His research was focused in elucidating the physiological role of astroglial cells in the modulation of synaptic transmission, by releasing neuroactive compounds (so called "gliotranmsission"). After one year as postdoctoral fellow in Graham Knott’s lab, where he enriched and deepend his skills in the state-of-the-art electron microscopy techniques, he joined Pierre Magistretti’s lab in KAUST (King Abdullah University of Science and Technology, Thuwal, Saudi Arabia). Here, he investigated the mechanisms of metabolic support of astrocytes to neurons using morphological and 3D imaging approaches. In particular, he pioneered the use of VR (virtual reality) in neuroscience and is actively exploring scientific visualization approaches for explorative analysis of sparse and dense reconstructions of the CNS from serial-section Electron Microscopy. His interests in 3D visualization and augmented reality led him to establish a company, Intravides (Torino, Italy) with a more clinical focus, developing an Augmented Reality medical device to assist and improve neurosurgical training and practice. Since February 2020, he joined the department of Neuroscience of the University of Torino (Italy) as assistant professor of Human Anatomy. |
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