Maëla Paul, doctorante en neurobiologie développementale

21 septembre 2021

Comment les neurones se connectent-ils entre eux ? Tel est l’objet de recherche de Maëla Paul, doctorante au Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB) du Collège de France.

Maële Paul

Qu'est-ce que la neurobiologie développementale ?

Cette science regroupe deux grandes thématiques : les neurosciences et la biologie du développement. Les chercheurs essayent de comprendre comment le système nerveux se développe. La période depuis le stade embryonnaire jusqu’au stade jeune adulte est une période cruciale où tout se joue. On sait aujourd’hui qu’une erreur dans ce programme pourra être à l’origine de troubles neurodéveloppementaux qui n’apparaîtront pour certains qu’à l’âge adulte.
Le cerveau est, je trouve, l’organe le plus intéressant du corps parce qu’il reste le plus mystérieux. En 2021, encore énormément d’éléments nous échappent pour le comprendre entièrement. Avant, nous étions très limités en termes d’outils permettant l'étude du cerveau, mais actuellement nous sommes en plein essor technologique à l’origine de nombreuses découvertes, même s'il reste encore beaucoup de choses à explorer.
À l'intérieur de ce vaste champ de recherche, je m'intéresse plutôt à la manière dont les neurones se connectent entre eux au cours du développement du cerveau.

Comment êtes-vous arrivée à cette discipline ?

Initialement, je voulais devenir vétérinaire. Après mon baccalauréat scientifique, je suis partie en faculté de biologie à l'université Paris-Saclay, où j'ai effectué deux années de licence. Une de mes chargées de travaux dirigés m'a parlé d'une occasion d'entrer à l'École normale supérieure (ENS), après ma deuxième année de licence. Je ne pensais pas que mon niveau était suffisant au vu des exigences de cette école, mais j'ai tout de même postulé et j'ai été admise. J'ai passé là-bas trois superbes années. Au cours de mon master 1, j'ai effectué un stage de six mois en neurobiologie développementale dans un grand laboratoire à New York, à l'université de Columbia. Cette expérience a été exceptionnelle et m'a confortée dans l'idée de faire un master 2 ainsi qu’une thèse dans ce domaine.

À quoi ressemble votre environnement de travail ?

Je suis dans un laboratoire à taille humaine. Je préfère cette configuration plutôt qu'un énorme laboratoire, car cela permet d'entretenir un lien privilégié avec son directeur de thèse qui sait se rendre disponible : c'est précieux pour un chercheur qui débute. Ma directrice de thèse, Fekrije Selimi, est aussi la directrice du laboratoire. D'ailleurs, aujourd'hui, il y a de plus en plus de femmes directrices de recherche contrairement à il y a vingt ans. Cela m'a beaucoup motivée : en tant que femme, on a beaucoup d'autocensure, on se dit que l'on n'est pas capable ou que l'on ne fait pas partie des meilleurs alors qu'il suffit simplement que quelqu'un croie en nous.
Nous sommes trois doctorants au laboratoire qui travaillons sur des thématiques reliées. Pour ma thèse, je travaille en trinôme avec une ingénieure de recherche et une ingénieure d'étude, car nous avons un projet très ambitieux. C'est assez confortable pour moi d’avoir ce support technique et scientifique, c'est une chance pour un doctorant de pouvoir travailler sur un projet de groupe, d'avoir des interactions variées, de confronter ses idées… C’est ce qui fait avancer les projets de recherche !

Travail en laboratoire (Maëla Paul)

Quel est votre sujet de recherche ?

Je travaille sur le cerveau, et plus particulièrement sur le cervelet, une structure qui se situe à l'arrière du crâne, juste au-dessus de la nuque, et qui est importante pour la motricité fine. Par exemple, si vous pouvez vous toucher précisément le bout du nez ou marcher droit, c'est grâce au cervelet. Plus la recherche avance et plus on se rend compte que le cervelet est aussi engagé dans des processus cognitifs comme le langage et la compréhension. Il n’est donc pas étonnant qu’il ait été lié à des maladies telles que l'autisme ou la schizophrénie. Dans ces maladies, il est aujourd’hui reconnu que les neurones se connectent mal entre eux. Pour déterminer l’origine de ces mauvaises connexions, il faut déjà comprendre ce qui est à la base des bonnes connexions. C’est dans ce contexte que je m'intéresse à un neurone du cervelet en particulier, la cellule de Purkinje. Celle-ci reçoit des connexions de deux autres familles de neurones, les neurones de l’olive inférieure et les cellules en grain. Ces deux types de neurones vont se connecter sur la cellule de Purkinje, chacun sur son propre territoire. On retrouvera ce modèle dans n’importe quel cerveau sain et pour toutes les cellules de Purkinje.

Comment ces connexions s'établissent-elles parmi les 100 milliards de neurones ?

C’est la question à laquelle j’essaie de répondre au cours de ma thèse. Pour le moment, j'ai identifié un certain nombre de gènes qui pourraient être impliqués dans la reconnaissance entre les deux familles de neurones qui m’intéressent et leur cible, la cellule de Purkinje. Je m'applique maintenant à enlever ces gènes du génome de ces neurones spécifiquement. J'utilise pour ça la technique révolutionnaire CRISPR-Cas9, dont les inventrices ont été récompensées du prix Nobel en 2020. Grâce à l'enzyme CRISPR-Cas9, que l'on peut comparer à des ciseaux génétiques, on peut couper précisément des portions d’ADN et ainsi enlever des gènes qui nous semblent intéressants. Ensuite, cela me permet d'étudier si en l'absence de ces gènes, les deux familles de neurones se connectent correctement ou non à la cellule de Purkinje. Si les neurones se connectent mal, le gène est important, sinon il ne l’est pas.

Cellule de Purkinje au microscope

Image prise au microscope d’une cellule de Purkinje rendue verte grâce à l’expression d’une protéine fluorescente (GFP). Les neurones olivaires ont été marqués en rouge et innervent la cellule de Purkinje en établissant des points de contact, les synapses.

Concrètement, comment se déroule votre vie de chercheuse ?

Mes journées au laboratoire sont très différentes les unes des autres. Mes expériences sont très variées, aucune ne se ressemble, toutefois certaines peuvent durer jusqu'à deux mois, ce qui demande un peu de patience !
La recherche reste fastidieuse, certaines techniques peuvent mettre plusieurs mois, voire années, avant de marcher, puis il faut répéter les manipulations plusieurs fois pour s'assurer de leur validité.
Au Collège de France, on a des plateformes pour nous épauler, notamment la plateforme d'imagerie. Grâce à cette dernière, on dispose d'une grande diversité de microscopes et d'une équipe de physiciens doués qui apportent un vrai soutien technique. Et puis en dehors de ça, je fais partie de l'association ChADoC (Chercheurs Associés et Doctorants du Collège de France). Il y a une très bonne ambiance avec les autres membres, on parle de science en général, mais aussi de notre quotidien au labo. C'est super de pouvoir échanger ensemble pour relativiser les échecs et célébrer les réussites !

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Maëla Paul travaille au CIRB, dans l'équipe Souris, molécules et synaptogenèse dirigée par Fekrije Selimi. Sa thèse s'intitule : « Caractérisation de l’identité moléculaire présynaptique de la fibre grimpante ».

Photos © Patrick Imbert
Propos recueillis par Océane Alouda