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Paul De Koninck,
Ph.D.

Professeur, Département de Biochimie, Microbiologie et Bio-Informatique, Université Laval

Directeur, Axe de Neurosciences cellulaires et moléculaires, Centre de recherche CERVO


Découvertes sur les mécanismes moléculaires qui contrôlent les connexions entre les neurones et le développement des circuits neuronaux permettant l’apprentissage et la mémoire

Le professeur Paul De Koninck et son équipe étudient le développement de connexions entre les neurones, nommées synapses, et leur remodelage en réponse à des stimulations.  Ces mécanismes de remodelage des circuits neuronaux sont à la base de l’apprentissage et de la mémoire.  Leur régulation est d’autant plus importante que des niveaux anormaux d’activité neuronale peuvent mener à des désordres comme la maladie d’Alzheimer ou la schizophrénie.

Grâce à des technologies de pointe en neurophotonique, qui utilisent la lumière pour mesurer et contrôler l’activité des neurones, les travaux du professeur De Koninck ont mené à une meilleure compréhension des mécanismes utilisés par les neurones pour décoder les signaux qui se propagent dans les circuits neuronaux. 

Le professeur De Koninck est un expert dans le développement d’approches qui permettent de localiser et suivre les dynamiques spatio-temporelles de molécules et de protéines à l’intérieur de neurones vivants. Son équipe de recherche développe activement des méthodes pour observer les molécules synaptiques à leur échelle moléculaire grâce à des méthodes de nanoscopie optique. Ces approches permettent de percer les processus moléculaires complexes qui se produisent dans les neurones et synapses du cerveau normal ou atteint de maladies ou suite à des traitements médicaux. 


Le laboratoire de Paul De Koninck étudie les mécanismes cellulaires et moléculaires qui permettent au neurone de décoder les activités électriques et synaptiques des circuits neuronaux du cerveau et de remodeler ses synapses afin de s'adapter à l'information qu'il reçoit. Plusieurs de ces mécanismes contrôlent les changements à court et à long terme sur la connexité des circuits neuronaux, permettant au cerveau d'apprendre et de mémoriser. Comme modèle expérimental, son équipe utilise des cultures neuronales de rongeurs dans lesquelles ils étudient la transmission, la signalisation et le remodelage synaptiques. Ils utilisent et développent plusieurs méthodes de neurophotonique à haute résolution spatiale et temporelle pour observer et manipuler les protéines et molécules impliquées dans la transmission synaptique. Ils combinent plusieurs de ces méthodes, notamment la microscopie confocal et multi-photonique, la nanoscopie optique, l’imagerie vidéo, l’imagerie de molécule unique, et autres méthodes avancées (e.g. FRET, FLIM, STED, PALM, TIRF), ainsi que l’électrophysiologie (Patch Clamp), la biochimie et biologie moléculaire.

Les travaux de recherche en neurophotonique du laboratoire contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux de communication neuronale, soutenant l’apprentissage et la mémoire, et nécessaires aux fonctions cognitives. Plusieurs gènes et protéines étudiées dans le laboratoire sont impliqués dans des maladies du cerveau menant à plusieurs syndromes cognitifs et neurodégénératifs.


El Fatimy R, Davidovic L, Tremblay S, Jaglin X, Dury A, Robert C, De Koninck P, Khandjian EW (2016). Tracking the Fragile X Mental Retardation Protein in a Highly Ordered Neuronal RiboNucleoParticles Population: a Link Between Stalled Polyribosomes and RNA Granules. Plos Genetics 12(7): e1006192. doi:10.1371/ journal.pgen.1006192
Gross GG, Straub, C, Perez Sanchez J, Dempsey WP, Junge JA, Roberts RW, Trinh LA, Fraser SE, De Koninck Y, De Koninck P, Sabatini BL, Arnold, DB (2016). An E3-ligase-based method for ablating inhibitory synapses. Nature Methods, doi:10.1038/nmeth.3894
Labrecque S, Sylvestre J-P, Marcet S, Mangiarini F, Bourgoin B, Verhaegen M, Blais-Ouellette S, De Koninck P (2016). Hyperspectral multiplex single particle tracking of different receptor subtypes labelled with quantum dots in live neurons. J. Biomed. Opt. 21(4), 046008, doi: 10.1117/1.JBO.21.4.046008
Lavoie-Cardinal F, Salesse C, Bergeron E, Meunier M, De Koninck P (2016). Gold nanoparticle-assisted all optical localized stimulation and monitoring of Ca2+ signaling in neurons. Scientific Reports (Nature Publishing) 6:20619
Doré K, Labrecque S, Tardif C, and De Koninck P (2014). FRET-FLIM investigation of PSD95-NMDA receptor interaction in dendritic spines; control by calpain, CaMKII and Src family kinase. Plos One, 9(11): e112170.
Dury AY, El Fatimy R, Tremblay S, Rose TM, Côté J, De Koninck P, Khandjian, EW (2013). Nuclear Fragile X Mental Retardation Protein is localized to Cajal bodies. PLOS Genetics. e1003890
Lemieux M, Labrecque S, Tardif C, Labrie-Dion E, Lebel E, De Koninck P (2012). Translocation of CaMKII to dendritic microtubules supports the plasticity of local synapses. J. Cell Biol., 198: 1055-73.
El Gaamouch F, Buisson A, Moustie O, Lemieux M, Labrecque S, De Koninck P*, Nicole O* (2012). Interaction between ?CaMKII and GluN2B controls ERK-dependent plasticity. J. Neurosci 32:10767-10779. *co-corresponding authors
Pagès S, Côté D, and De Koninck P (2011). Optophysiological approach to resolve neuronal action potentials with high spatial and temporal resolution in cultured neurons. Front Cell Neuroscience 5: 20.
Dupont-Therrien O, Aubé B, Pagès S, De Koninck P, Côté D (2011). Wide-field multiphoton imaging of cellular dynamics in thick tissue by temporal focusing and patterned illumination. Biomed Opt Exp 2: 696-704.
Pi H-J, Otmakhov N, El gaamouch F, Lemelin D, De Koninck P and Lisman JE (2010). CaMKII control of spine size and synaptic strength: role of phosphorylation states and nonenzymatic action. PNAS 107:14437-42.
Opazo P, Labrecque S, Tigaret C, Wiseman PW, De Koninck P*, Choquet D* (2010). CaMKII triggers the diffusional trapping of surface AMPARs through phosphorylation of Stargazin. Neuron, 67:239-52. *co-corresponding authors
Bayer K-U, LeBel E, McDonald GL, O’Leary H, Schulman H & De Koninck P (2006). Regulated reversible and persistent binding of CaMKII to postsynaptic sites and NR2B. J. Neurosci. 26:1164-74.
Hudmon A, LeBel E, Roy H, Sik A, Schulman H, Waxham N & De Koninck P (2005). A mechanism for CaMKII clustering at synaptic and non-synaptic sites based on self-association. J. Neurosci. 25:6971-6983.
Bayer K-U, De Koninck P Leonard AS, Hell JW & Schulman H (2001). Interaction with the NMDA Receptor locks CaMKII in an Active State. Nature 411: 801-805.
De Koninck P & Schulman H (1998). Sensitivity of CaM kinase II to the frequency of Ca2+ oscillations. Science 279: 227-230.


Mots-clés: 
neurosciences moléculaires, plasticité synaptique, hippocampe, neurophotonique, optical imaging, nanoscopie optique, apprentissage et mémoire

Paul De Koninck

 
 
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