Description du sujet de thèse

Le développement du cerveau implique la prolifération, la différenciation et la migration correctes de cellules neuronales et gliales de dizaines de types différents. Il suppose également la mise en place correcte du connectome, c’est-à-dire l’établissement, chez la souris, de milliers de synapses entre 10⁸ neurones de manière stochastique, mais aussi fiable et reproductible.
Pour étudier ce processus, nous utilisons le développement du noyau médian du corps trapézoïde (MNTB) chez la souris, un noyau composé de quelques milliers de cellules qui inverse les signaux provenant du noyau cochléaire (CN), relié à l’oreille d’un côté, vers les noyaux auditifs controlatéraux.
À travers un marquage fluorescent innovant, des techniques d’imagerie et d’analyse du cerveau de souris d’une part, et la modélisation et des simulations d’autre part, nous étudions de manière quantitative le développement de ce circuit en visant une compréhension mécanistique et intégrée, en conditions normales comme pathologiques. Ce travail est au cœur du projet ANR ConnExp, mené en collaboration entre le LOB et l’Institut de la Vision.

Projet
Ce projet de thèse est centré sur l’analyse de données au sein de ce programme. Des cerveaux de souris, dans lesquels les axones du CN vers le MNTB sont marqués par des couleurs stochastiques à l’aide de la technologie Brainbow, seront imagés grâce à la microscopie ChroMS à grande échelle.
À partir de volumes de plusieurs centaines de Go à To, nous tracerons des centaines d’axones individuels et analyserons les ramifications et trajectoires obtenues afin d’extraire des caractéristiques quantitatives du MNTB au cours de son développement.
Des workflows de traçage semi-automatisés ainsi qu’un pipeline d’analyse ont déjà été mis en place, mais ils devront être adaptés et enrichis.
Le travail inclura également une contribution à la modélisation du processus d’établissement des connexions, ainsi qu’un lien intelligent entre les données expérimentales et les modèles.

Contexte de travail

Cette thèse sera encadrée par Anatole Chessel et s’inscrit dans une collaboration interdisciplinaire de longue date entre biologistes, physiciens et spécialistes de l’informatique, menée entre le Laboratoire d’Optique et Biosciences (LOB) à l’École polytechnique, près de Paris, et l’équipe de Jean Livet à l’Institut de la Vision à Paris. Elle est financée par un projet ANR impliquant ces deux partenaires.

En plus de réunions hebdomadaires entre le doctorant et son encadrant, des réunions régulières avec les collaborateurs, dans le cadre du projet ANR, seront organisées selon les besoins.

Le projet bénéficiera des ressources informatiques du LOB, tant en calcul qu’en stockage, avec la possibilité d’accéder à des ressources supplémentaires, locales ou nationales, si nécessaire.

Contraintes et risques

NA