NutriMind: Brain nutrient-sensing and cognitive trajectory from development to aging

Chef d'équipe : Sophie Layé, DREX INRAE sophie.laye@inrae.fr

Chef d'équipe adj : Xavier Fioramonti, DR INRAE xavier.fioramonti@inrae.fr

Présentation de l'équipe

L'objectif général de l'équipe NutriMind est de comprendre comment les molécules d'origine alimentaire (nutriments, micronutriments, molécules odorantes, métabolites bioactifs du microbiote intestinal) influencent les interactions neuro-immunes et les réseaux neuronaux, la cognition, les comportements émotionnels et alimentaires. Pour comprendre comment la détection des nutriments dans le cerveau influence le fonctionnement du cerveau, nous développons des approches translationnelles et intégratives in vitro (neurones et microglie humains et murins dérivés d'iPSC), in/ex vivo (comportement, électrophysiologie, imagerie, approches cellulaires et moléculaires dans des modèles de souris nutritionnelles et transgéniques) ainsi que dans des cohortes humaines (complément alimentaire, cognition, approches moléculaires et cellulaires). Ces connaissances visent à développer des stratégies nutritionnelles basées sur les nutriments pour prévenir et/ou retarder le déclin cognitif dans une stratégie de nutrition personnalisée. Nos principaux objectifs sont de comprendre :

1) les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents à l'effet comportemental des acides gras polyinsaturés (AGPI) et de leurs métabolites (oxylipines, éthanolamides), de la vitamine A, des polyphénols, du fructose, des molécules alimentaires odorantes, des métabolites dérivés du microbiote et des molécules alimentaires complexes

2) les mécanismes neurobiologiques des comportements alimentaires altérés dans le contexte d'une alimentation déséquilibrée

3) les interactions neuro-immunes, le profil de la microglie et l'activité dans le cerveau en développement et vieillissant dans des conditions nutritionnelles contrôlées

4) les mécanismes neuroprotecteurs des molécules d'origine alimentaire sur le déclin cognitif dans des modèles précliniques

5) et de définir des stratégies nutritionnelles basées sur les molécules d'origine alimentaire pour prévenir/retarder le déclin cognitif lié à l’âge et les troubles neurodéveloppementaux chez l'homme

La découverte des mécanismes impliqués dans les effets néfastes ou protecteurs de la nutrition sur le développement et le vieillissement cérébral permettra : d'identifier de nouveaux biomarqueurs pour stratifier les sujets à risque de troubles neurodéveloppementaux ou de déclin cognitif ; définir de nouvelles stratégies nutritionnelles protectrice/correctrice dans une démarche de nutrition personnalisée; générer des données solides pour les recommandations alimentaires afin de promouvoir le développement optimal et le vieillissement sain du cerveau ; comprendre comment les nutriments/molécules odorantes contribuent à la régulation de la neurobiologie de la prise alimentaire.

Axes de recherche

Axe principal : axe 8 Nutrition et santé mentale 

Axes secondaires : axes 1 (Biologie cellulaire et développement des cellules du Système nerveux et des synapses), 5 (Cerveau, cognition et comportement), 6 (Pathologies psychiatriques), 7 (Maladies neurodégénératives et autres maladies neurologiques), 9 (Neurotechnologies)

Chercheurs

Jean-Christophe Delpech, CRCN INRAE

David Jarriault, CRCN INRAE

Corinne Joffre, DR2 INRAE

Charlotte Madore-Delpech, CRCN INRAE

Véronique Pallet (Professeur Bordeaux INP)

Anabelle Redonnet (Maître de conférences Université de Bordeaux)

Techniciens - Ingénieurs

Milan Boulaire, CDD IE Bordeaux INP

Flavie Crespo, CDD IE INRAE

Juliette Dupont, CDD IE INRAE

Sarah Kharbouche, CDD IE INRAE

Heena Lad, CDD IR INRAE

Morgane Martin, CDD IE UB

Maguelonne Preffault de Latour, CDD AI UB

Alexandra Sere, TR Université de Bordeaux

Marjorie Varih, CDD IE INRAE

Post-docs

Liam Barry-Carroll

Serena Bondad

Mathilde Chataigner

Mathilde Huart

Camille Mougin

Doctorants

Adeline Coursan

Emie Debenay

Louise Eygret

Flore Marchaland

Ivan Marniquet

Marie Martin 

Pauline Monguillon

Anaïs Taoufik

Sélection de publications

1. Madore C., Leyrolle Q., Morel L., Rossitto M., Greenhalgh A.D., Delpech J.C., Martinat M., Bosch-Bouju C., Bourel J., Rani B., Lacabanne C., Thomazeau A., Hopperton K.E., Beccari S., Sere A., Aubert A., De Smedt-Peyrusse V., Lecours C., Bisht K., Fourgeaud L., Gregoire S., Bretillon L., Grant N. J., Badaut J., Gressens P., Sierra A., Butovsky O., Tremblay M.E., Bazinet R.P., Joffre C., Nadjar A. and Layé S. Essential omega-3 fatty acids tune microglial phagocytosis of synaptic elements in the developing brain, Nature Comm, 2020, 11(1):6133.
2. Bazinet R and Layé S., Polyunsaturated fatty acids and their metabolites in brain function and disease, Nature Reviews Neuroscience, 2014, 15(12):771-85
3. Lafourcade M, Larrieu, T., Mato S, Duffaud A, Sepers M, Matias I, De Smedt V, Labrousse V, Bretillon L, Matute C, Rodr√≠guez-Puertas R, Layé S # and Manzoni O# (#, equal contribution), Nutritional Omega-3 deficiency abolishes endocannabinoid mediated neuronal functions, Nature Neuroscience, 2011, 14(3):345-50. 
4. Fulton S, Décarie-Spain L, Fioramonti X, Guiard B, Nakajima S. The menace of obesity to depression and anxiety prevalence. Trends Endocrinol Metab., 2022, 33(1):18-35.
5. Bouyakdan K, Martin H, Liénard F, Budry L, Taib B, Rodaros D, Chrétien C, Biron É, Husson Z, Cota D, Pénicaud L, Fulton S, Fioramonti X, Alquier T. The gliotransmitter ACBP controls feeding and energy homeostasis via the melanocortin system. J Clin Invest., 2019, 129(6):2417-2430.
6. Chataigner M, Mortessagne P, Lucas C, Pallet V, Layé S, Mehaignerie A, Bouvret E, Dinel AL, Joffre C, Dietary fish hydrolysate supplementation containing n-3 LC-PUFAs and peptides prevents short-term memory and stress response deficits in aged mice. Brain Behav Immun, 2021, 91:716-730.
7. Chataigner M, Martin M, Lucas C, Pallet V, Layé S, Mehaignerie A, Bouvret E, Dinel AL, Joffre C, ,Fish Hydrolysate Supplementation Containing n-3 Long Chain Polyunsaturated Fatty Acids and Peptides Prevents LPS-Induced Neuroinflammation. Nutrients, 2021, 13(3):824.
8. Joffre C., Dinel A.L., Chataigner M., Pallet V., Layé S., N-3 polyunsaturated fatty acids and their derivates reduce neuroinflammation during aging. Nutrients, 2020, 12:647.
9. Merle, L., Person, O., Bonnet, P., Grégoire, S., Soubeyre, V., Grosmaitre, X., & Jarriault, D., Maternal high fat high sugar diet disrupts olfactory behavior but not mucosa sensitivity in the offspring. Psychoneuroendocrinology, 2019, 104, 249-258.
10. Ikezu S., Yeh H., Delpech J.C., Woodbury E.M., Van Enoo A.A., Ruan Z., Sivakumaran S., You Y.,Holland C., Guillamon-Vivancos T., Yoshii-Kitahara A., Botros B.M., Madore C., Chao P-h., Desani A., Manimaran S., Kalavai SV, Johnson E.W., Butovsky O., Medalla L., Luebke I.J., Ikezu T. (2021), Inhibition of colony stimulating factor 1 receptor corrects maternal inflammation-induced microglial and synaptic dysfunction and behavioral abnormalities, Mol. Psychiatry, 2021 26:1808.doi: 10.1038/s41380-020-0671-2 
11. Delpech JC, Herron S, Botros MB, Ikezu T. Neuroimmune Crosstalk through Extracellular Vesicles in Health and Disease. Trends Neurosci. 2019 42(5):361-372. 
12. Delpech JC, Pathak D, Varghese M, Kalavai SV, Hays EC, Hof PR, Johnson WE, Ikezu S, Medalla M, Luebke JI, Ikezu T. Wolframin-1-expressing neurons in the entorhinal cortex propagate tau to CA1 neurons and impair hippocampal memory in mice. Sci Transl Med. 2021 15;13(611):eabe8455.