Doctorant Interdisciplaire Dynamique des Fluides / Ecophysiologie (H/F)

Sujet de thèse :
Titre : Adaptation du cerveau à l’hypoxie chez l’éléphant de mer austral
Contexte scientifique et hypothèse :
Le cerveau des mammifères est l'organe dont la demande énergétique basale est la plus élevée. Il est donc extrêmement vulnérable 1/ aux interruptions soudaines de l'apport en oxygène par le sang, qui peuvent induire la mort neuronale en quelques minutes avec des conséquences dévastatrices, ou 2/ à des conditions d’hypoperfusion ou d’hypoxie (sous-oxygénation) cérébrales chroniques, qui conduisent à la neurodégénérescence et au déclin cognitif (démences vasculaires…).
Dans ce contexte, l’IMFT a récemment montré que l’hétérogénéité intrinsèque du système microvasculaire cérébral, des écoulements et des processus de transport associés, provoque l’apparition de microrégions faiblement oxygénées dans le tissu cérébral, préférentiellement localisées dans les zones sous-corticales, même lorsque la perfusion est normale [1]. Plus cette hétérogénéité est grande, moins le système vasculaire peut supporter de stress supplémentaire (e.g. occlusions capillaires, raréfaction vasculaire et/ou hypoperfusion, qui sont typiquement observés dans le vieillissement et de nombreuses pathologies).
Ce résultat suggère que, en contexte de stress, le système microvasculaire pourrait activer des mécanismes compensatoires (e.g. vasoréactivité au temps courts et/ou remodelage chronique des vaisseaux cérébraux) lui permettant de réduire cette hétérogénéité.
Pour explorer cette hypothèse, nous nous appuierons sur un modèle de mammifère marin ayant développé des capacités évolutives exceptionnelles de résistance à l’hypoxie : les éléphants de mer (EM) australs, Mirounga leonina, qui plongent entre 400 et 1 000 m de profondeur pour des durées de 30 minutes à 2 heures (vs. Phoque commun (PC), Phoca vitulina, 20 m, 10 à 20 minutes) [2,3], dont le CEBC a commencé à explorer le système cérébro-vasculaire en conditions naturelles (campagnes à Kerguelen), montrant une augmentation de la densité et de la tortuosité des capillaires cérébraux avec l’âge, en relation avec le changement de mode de vie : terrestre (jeunes) à marin (adultes) [3]. Nous faisons donc l’hypothèse que ce changement phénotypique des vaisseaux cérébraux est suffisant réduire l’hétérogénéité intrinsèque de l’écoulement sanguin et des processus de transport microvasculaires, permettant de maintenir l’oxygénation neuronale pendant les phases d’hypoxie associées aux plongées.
Objectifs :
Le premier objectif est donc d’explorer quantitativement la variabilité des propriétés architecturales des réseaux microvasculaires, entre régions cérébrales (cortex, cervelet et hypothalamus) et au cours de la vie, chez l’EM et le PC, ainsi que les corrélations entre cette variabilité et le niveau d’exposition à l’hypoxie. En effet, l’EM a une vie terrestre jusqu’à 8 semaines après sa naissance, pour ensuite enchaîner des plongées (30 min en moyenne), avec
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