Anthony Holtmaat est Professeur ordinaire au Département des neurosciences fondamentales, où il occupe la Chaire IRP Professeur Alain Rossier et codirige l’École doctorale de neuroscience lémanique. Au bénéfice d’une formation en neuroscience moléculaire et cellulaire, il s’est spécialisé dans les circuits synaptiques neuronaux. Son laboratoire étudie les mécanismes par lesquels les entrées sensorielles et l’apprentissage modifient les synapses des circuits corticaux. Ses travaux sur les fondements de la plasticité corticale pourraient fournir un cadre conceptuel utile à la compréhension de la fonction corticale impliquée dans divers troubles psychiatriques.

La santé mentale dépend de l’interaction complexe entre de nombreux processus cérébraux. Notre compréhension des mécanismes qui sous-tendent les aberrations qui s’y produisent et mènent à des troubles psychiatriques reste incomplète. Anthony Holtmaat attribue en partie cette situation à la nature distribuée de la plupart des troubles psychiatriques. Il estime que pour en améliorer notre compréhension, il est essentiel de se concentrer sur une composante spécifique d’un trouble, par exemple les fausses perceptions dans la schizophrénie ou l’hypersensibilité dans l’autisme, et de considérer cette composante comme faisant partie d’un continuum de fonctions cérébrales normales. En disséquant les mécanismes des circuits des traits comportementaux clés, il envisage d’identifier les lieux possibles de dysfonctionnements synaptiques.

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Intégration synaptique de l’entrée sensorielle et du contexte dans le cortex cérébral

Le cortex intègre les données sensorielles entrantes avec les flux d’informations internes du cerveau pour former une réponse perceptive appropriée. En d’autres termes, la perception sensorielle dépend fortement du contexte sensoriel qui résulte des états internes du corps et du cerveau, des niveaux de motivation et d’attention, et de l’environnement de l’individu. Le laboratoire d’Anthony Holtmaat a l’intention d’analyser la manière dont les flux d’informations influent sur les dendrites des cellules pyramidales du cortex. Leurs diverses entrées synaptiques ont des propriétés structurelles, moléculaires et spatiales distinctes et ces propriétés sont importantes pour la manière dont les synapses s’influencent mutuellement et pour la manière dont elles dirigent l’activité neuronale. Certaines des distinctions moléculaires et fonctionnelles entre les synapses ont d’ailleurs été identifiées comme les signatures de certains troubles psychiatriques tels que la schizophrénie et l’autisme. Le laboratoire d’Anthony Holtmaat a donc pour objectif d’étudier la pertinence de ces distinctions pour l’activité dendritique et neuronale. Pour ce faire, son laboratoire combinera des outils optogénétiques, l’imagerie calcique, des analyses comportementales, ainsi que des manipulations génétiques et pharmacologiques.

Le contrôle de la peur par les circuits corticaux préfrontaux

Anthony Holtmaat et son laboratoire étudient le rôle de divers interneurones dans le contrôle du cortex préfrontal (CPF), une structure cérébrale impliquée dans les fonctions exécutives du cerveau et la capacité d’un individu à faire face au stress. Les différents types d’interneurones remplissent diverses fonctions et exercent un contrôle sur l’activité des neurones pyramidaux. Anthony Holtmaat et ses collaborateurs ont découvert qu’un type d’interneurones du CPF, les cellules neurogliales, augmentent leurs activités pendant l’apprentissage de la peur. Étant donné que ces cellules peuvent jouer un rôle central dans la modulation et l’intégration des informations multisensorielles d’une part et de l’activité interne du cortex d’autre part, elles pourraient être impliquées dans le fonctionnement et le dysfonctionnement des circuits de la peur. Pour ce projet, le laboratoire d’Anthony Holtmaat envisage d’investir plus en détail le rôle de ces cellules neurogliales et d’autres types d’interneurones dans l’anxiété, dont l’apprentissage de la peur est un élément central.