Le site de test du poisson zèbre comprend des experts en génie génétique et en imagerie optimale en direct (confocale, multiphotonique, vidéo-champ) chez le poisson zèbre. L’équipe est spécialisée dans l’imagerie structurelle et fonctionnelle multiplan du cerveau entier du poisson zèbre avec une résolution de neurone unique, ainsi que dans l’imagerie synaptique de neurones individuels dans le cerveau du poisson zèbre. Les œufs sont injectés avec le(s) gène(s) d’intérêt lors de la fécondation avec des plasmides codant pour divers capteurs, tels que ceux développés par nos collègues du Protein Engineering Core. Des tests sont effectués pour vérifier leur expression, leur fonctionnalité et leurs propriétés, ce qui permet d’obtenir un retour d’information rapide et critique sur l’adéquation des outils nouvellement développés pour des applications in vivo dans ce modèle.

Le site d’essai têtard (Xenopus) étudie le neurodéveloppement du Xenopus depuis deux décennies.&nbsp ; Le modèle d’essai commence avec n’importe quel plasmide qui porte la séquence d’une nouvelle protéine fluorescente (FP) ou d’un rapporteur.&nbsp ; Le gène est sous-cloné dans un vecteur d’expression d’ARNm, l’ARNm est synthétisé in vitro et micro-injecté dans des embryons de Xenopus fécondés in vitro au stade de développement d’une ou deux cellules. En utilisant la microscopie à 2 photons in vivo, la fonction du produit du gène peut être évaluée dans n’importe quel organe de l’embryon en développement rapide – typiquement le système nerveux central – et son activité comparée quantitativement à d’autres FP de référence comme le GCaMP6s. L’ensemble du pipeline, de la séquence d’ADN à la caractérisation in vivo du SNC, prend environ deux semaines.

Le site d’expérimentation des invertébrés est largement basé sur le modèle de la drosophile (Drosophila). Les larves de drosophile possèdent un riche répertoire de comportements, répondant à des stimuli spécifiques et utilisant diverses stratégies pour échapper aux stimuli négatifs.&nbsp ; Les comportements d’évasion sont essentiels à la survie et nécessitent des performances optimales.&nbsp ; Pour atteindre de telles performances, le cerveau de la larve doit produire des modèles spatio-temporels spécifiques de sortie appropriés aux modèles correspondants d’entrée.&nbsp ; De telles décisions nécessitent une intégration multisensorielle – un processus difficile à étudier dans un grand système nerveux car la convergence des signaux neuronaux doit être suivie sur de nombreux sites. L’analyse des relations entre les neurones et le comportement combine 1) des outils génétiques pour manipuler les neurones individuels ; 2) un système de suivi du comportement à haut débit qui permet la stimulation contrôlée dans le temps de nombreuses larves se déplaçant librement en même temps ; 3) la reconstruction des neurones TEM ; et 4) des méthodes d’apprentissage de structure non supervisées pour catégoriser les comportements de manière impartiale.

Le site de test des cultures neuronales dérivées d’IPSC s’appuie sur une équipe de personnel hautement qualifié, et comprend un parc de microscopes multimodaux permettant de tester et d’optimiser sans marquage à haut contenu les outils optogénétiques qui sont conçus, produits et conditionnés par les collègues des noyaux d’ingénierie des protéines et de vecteurs viraux du COVF . Ces tests sont réalisés sur des réseaux neuronaux corticaux dérivés d’une biobanque de lignées de cellules pluripotentes induites humaines (hiPSC) hautement phénotypées.

Le nœud de test des organoïdes dérivés de hiPSCs fait partie de l’Unité de découverte précoce de médicaments (EDDU) du Neuro. L’EDDU est spécialisée dans la génération de différents types de cellules cérébrales et d’organoïdes cérébraux 3D pour la découverte fondamentale et translationnelle, avec des flux de travail et l’infrastructure disponible pour l’automatisation, le criblage de petites molécules et le phénotypage de cellules uniques par cytométrie de flux. En collaboration avec des partenaires universitaires et industriels canadiens et internationaux, nous travaillons avec des cellules dérivées de patients de haute qualité, des cellules modifiées génétiquement et des cellules iPSC de contrôle isogénique afin de créer de nouveaux outils et tests pertinents pour les maladies à des fins de découverte. Avec un nombre croissant d’utilisateurs actifs dans le milieu universitaire et dans l’industrie, l’EDDU a connu une croissance régulière au cours des six dernières années, devenant peu à peu une plaque tournante pour la formation de PHQ provenant de laboratoires de tout le Canada sur tout, des iPSC aux essais de découverte.

Le Centre de tissus vivants de ganglions de la racine dorsale et de moelle épinière est situé à McGill. Il est équipé pour tester des outils de transduction virale et d’optogénétique dans des tissus vivants de ganglions rachidiens et de moelle épinière humains prélevés grâce à un partenariat entre le Centre Alan-Edwards de recherche sur la douleur de McGill et Transplant Québec, par l’intermédiaire d’un consortium de donneurs d’organes de plusieurs hôpitaux de Montréal.

Situé au Centre Djavad Mowafaghian pour la santé cérébrale de l’UBC, le site d’imagerie fonctionnelle mésoscopique du cortex de la souris en cage domestique fournit une plateforme d’essai in vivo spécialisée dans la photométrie à fibres, qui permet d’évaluer les sondes dans des régions/noyaux cérébraux spécifiques pendant l’engagement comportemental, en plus d’une expertise dans l’imagerie corticale à large champ à mésoéchelle. Nous combinons ces techniques d’imagerie avec l’évaluation automatisée de la motricité dans des cages domestiques afin de fournir des tests à haut débit de nouveaux réactifs et un phénotypage animal dans des modèles de maladies neurologiques humaines.&nbsp ; Une nouvelle infrastructure en 2022 élargira notre nœud de test pour inclure de nouvelles modalités : L’imagerie à 3 photons et l’imagerie cellulaire à méso-échelle avec l’imagerie à 2 photons à champ de vision ultra-large.&nbsp ; Une forte composante de formation existe au sein du Centre de neuro-imagerie et de neuro-informatique, où un forum technologique hebdomadaire — Databinge, se réunit pour discuter et mettre en œuvre des approches d’analyse de données et une formation avancée. Nous travaillons actuellement à l’extension de Databinge à une plateforme multi-institutionnelle par le biais d’interactions avec la Stratégie canadienne de recherche sur le cerveau, d’autres groupes nationaux et nos partenaires internationaux du Réseau international pour l’informatique bioinspirée (États-Unis, France, Canada).&nbsp ; Le succès récent des concours de la FCI a conduit au développement d’une plateforme d’imagerie multi-échelle appelée iMAP qui permet de tester plusieurs échelles de résolution. L’élaboration récente de principes de science ouverte garantit le partage des données collectées et accroît la transparence de la recherche..

Située au Hotchkiss Brain Research Center (Université de Calgary), l’installation Photométrie/Optogénétique de la signalisation neuroendocrine est composée d’une équipe élargie d’experts en chirurgie cérébrale stéréotaxique chez les rongeurs, en validation in vivo, en photométrie des fibres à l’aide de calcium ou d’autres biocapteurs, en stimulation ou inhibition optogénétique, en imagerie calcique cellulaire in vivo et en diverses procédures comportementales et méthodes de calcul. Le laboratoire Borgland est membre de l’installation centrale d’optogénétique et possède une expertise dans la validation des vecteurs viraux à l’aide de l’immunohistochimie, de l’électrophysiologie des tranches de cerveau et des modèles comportementaux in vivo, en particulier l’apprentissage de la récompense. Le laboratoire Borgland est un site d’essai du COVF et a utilisé plusieurs vecteurs viraux provenant de la plateforme de Laval pour tester la connectivité synaptique dans des préparations de tranches de cerveau in vitro chez les rongeurs et l’apprentissage de la récompense dans des modèles comportementaux in vivo. Les résultats des nouveaux vecteurs sont partagés avec l’équipe COVF..

Situé à la Faculté de médecine (FOM) de l’Université d’Ottawa, le site d’essai sur la libération et la plasticité synaptiques fait partie du noyau de biologie cellulaire et d’acquisition d’images (CBIA) ; (https://med.uottawa.ca/core-facilities/facilities/cbia) il supervise l’utilisation et l’entretien de plusieurs systèmes d’imagerie optique (p. ex. microscopes confocaux et multiphotons ; système STED ; disque rotatif ; logiciel d’imagerie ; postes de travail d’analyse et autres). Le budget d’exploitation de l’ICAB (300 000 $ par an) est basé sur un modèle de recouvrement partiel des coûts, avec des contributions institutionnelles directes de l’Université d’Ottawa et de la FOM qui permettent des frais d’utilisation compétitifs pour la communauté. L’installation de l’AIBC a un vaste mandat, qui comprend la couverture des contrats de service pour l’équipement majeur, la supervision d’un programme d’entretien préventif, la prestation de formation en optique et en imagerie au personnel hautement qualifié et la fourniture de fonds pour l’achat de nouveaux instruments ou de pièces de rechange. L’AIBC fonctionne sous l’égide d’un comité de planification et de priorités et son personnel est composé d’un spécialiste principal en imagerie et d’un technicien en imagerie qui assurent l’activité quotidienne. Le laboratoire Béïque servira de contact officiel entre ce noyau, la communauté neuroscientifique de l’Université d’Ottawa et les membres du COVF. Son laboratoire a développé une expertise dans l’utilisation de techniques électrophysiologiques cellulaires en combinaison avec plusieurs approches optiques (optogénétique et imagerie multiphotonique) pour étudier la dynamique neuronale sur différentes échelles de temps. Le site d’essai de l’Université d’Ottawa permettra de tester expérimentalement les vecteurs viraux et les capteurs optiques chez les rongeurs, à la fois in vivo (imagerie cellulaire lors de tâches d’apprentissage par imagerie 2P ou miniendoscope), et in vitro (étalonnage électrophysiologique des signaux 1 ou 2P). La performance des capteurs nouvellement développés sera examinée plus en détail à l’aide d’outils d’analyse et de simulation de réseau avancés et simultanés par les neuroscientifiques computationnels du Centre de dynamique neuronale de l’Université d’Ottawa.

Situé au Centre de recherche sur le cerveau du CERVO (Université Laval), le site d’optogénétique spinale est composé d’une équipe élargie d’experts en optogénétique, en imagerie et en approches électrophysiologiques chez l’animal anesthésié ou en mouvement libre. Notre objectif est d’offrir à tous les chercheurs qui ont besoin de notre aide un nœud de test pour certifier l’efficacité de leur matériel ou de leurs outils moléculaires pour les expériences d’optogénétique. Pour ce faire, notre noyau est spécialisé dans l’acquisition de signaux calciques, la manipulation neuronale à médiation optogénétique avec des technologies innovantes telles que la micro-endoscopie in vivo, la photométrie combinée ou non avec l’enregistrement électrophysiologique. Notre expertise nous permet d’acquérir et d’analyser le signal d’un large éventail de régions du cerveau jusqu’à la résolution cellulaire chez les rongeurs. En travaillant en étroite collaboration avec la plateforme de vecteurs viraux, nous pouvons valider des outils sur mesure avant de les mettre en œuvre dans des expériences à plus grande échelle, ce qui renforce la boucle de rétroaction entre le site de production et les clients, assurant ainsi l’amélioration constante des outils développés.

Cette installation donne accès à une infrastructure in vivo de pointe et à un savoir-faire technique pour les chercheurs de McGill, du Canada et de l’étranger qui s’intéressent à la neurophysiologie, à la neuro-imagerie, à l’analyse comportementale et à la modélisation des maladies, afin de mener des recherches translationnelles significatives en neurosciences. L’un des principaux objectifs de la plateforme est de combler le  » fossé translationnel  » entre les espèces de rongeurs et les espèces humaines grâce à l’utilisation du modèle du ouistiti commun (Callithrix jacchus). La complexité de l’anatomie cérébrale, de la cognition et du comportement des ouistitis et leur facilité d’accès au génie génétique en font un modèle puissant pour comprendre l’activité cérébrale qui sous-tend le comportement et pour faire face aux troubles et maladies du cerveau. La plateforme de l’HGM rend accessibles des approches de pointe en matière d’administration virale et d’imagerie cellulaire in vivo à l’aide de miniscopes chez les ouistitis. En plus de l’imagerie chez les ouistitis, la plateforme mettra en place une capacité de neurophénotypage comprenant des tests comportementaux, le suivi des mouvements et l’analyse pharmacocinétique pour les études de médicaments. En outre, la plateforme développe également des services pour les injections cérébrales robotisées, l’imagerie par résonance magnétique et l’analyse pharmacocinétique chez les ouistitis. Ainsi, le site d’essai de l’HGM dispose d’une capacité importante pour étudier l’activité neuronale dans le cerveau des primates à l’aide des outils optogénétiques développés par le COVF et offre des services uniques qui n’existent pas ailleurs au Canada.