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Synaptic Promiscuity in Brain Development

Description du projet

Des connexions neuronales non spécifiques dans le développement du cerveau

Même si le câblage du cerveau obéit à des règles extrêmement précises et reproductibles, la plupart des neurones peuvent néanmoins former des synapses avec les mauvais partenaires. Pourtant, ce phénomène appelé «promiscuité synaptique» entraîne des résultats précis, assure la flexibilité et la solidité du développement et suggère la présence de mécanismes développementaux qui garantissent les bonnes connexions neuronales sur la base d’une formation de synapses non spécifiques. Le projet SynPromiscuity, financé par l’UE, s’appuie sur des travaux antérieurs qui ont démontré l’importance du temps, de la localisation et de la cinétique d’interaction dans le cadre de la spécificité des contacts synaptiques entre neurones. SynPromiscuity évaluera comment les facteurs génétiques et non génétiques affectent les connexions neuronales dans le cerveau en développement de la drosophile (Drosophila). Les résultats apporteront des connaissances fondamentales sur le développement du cerveau ayant des implications cliniques pour les maladies neurodéveloppementales.

Objectif

Precise synaptic connectivity is a prerequisite for the function of neural circuits, yet individual neurons, taken out of their developmental context, readily form unspecific synapses. The goal of this proposal is to understand the roles and requirements of such promiscuous synapse formation during brain development. The observation of promiscuous synapse formation is not at odds with precise outcomes. The developmental program can ensure correct partnerships between neurons that form synapses promiscuously, but to what degree remains largely unresolved. My group has developed live imaging and optogenetic manipulations of dynamic synaptic choice processes in the intact developing fly brain. We found that time, location and the kinetics of filopodial interactions restrict to a remarkable degree the specificity of synaptic contacts between neurons that can form synapses with many partners if not actively prevented from doing so. A second surprise finding that motivates this proposal suggests markedly different connectomes of flies that developed at 18°C and 25°C, including synapse numbers and partnerships. These differences can be traced back to interaction kinetics during development, thus revealing a level of synaptic promiscuity that can be exposed through temperature alone. The time is ripe for a quantitative assessment of the extent to which synaptic connections are the result of developmentally regulated promiscuous synapse formation. The quest to understand the molecular mechanisms of brain wiring has largely focused on guidance cues and synaptic recognition, fields in which great progress continues to be made. This proposal offers to approach the question of synaptic specificity from the much rarer, but complementary perspective of the alternative limiting case, the hypothesis of synaptic promiscuity. SynPromiscuity is devised to balance the risks of a contrarian approach with its relevance for neurodevelopmental precision and plasticity in health and disease.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

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Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-ADG

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Institution d’accueil

FREIE UNIVERSITAET BERLIN
Contribution nette de l'UE
€ 2 296 912,00
Coût total
€ 2 296 912,00

Bénéficiaires (1)