L'imagerie calcique révèle l'activité de potentiels d'action simples des cellules de Purkinje cérébelleuses : applications et limites de la méthode pour la recherche sur l'activité nerveuse in vivo
Somatic calcium imaging reveals simple spike activity of cerebellar Purkinje cells : applications and limitations to in vivo research
par Jorge Enrique RAMÍREZ BURITICÁ sous la direction de Brandon STELL
Thèse de doctorat en Physiologie
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Wednesday 01 August 2018 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Activité nerveuse supérieure
  • Cervelet
  • Imagerie

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Mots clés
Cervelet, Imagerie calcique, Cellule de Purkinje, Potentiel d'action simple
Resumé
Le cervelet est impliqué dans la coordination des mouvements, et il traite l'information sensorimotrice au niveau du cortex cérébelleux avant d'envoyer le résultat de ce traitement aux autres régions du cerveau. Comme toute l'information traitée par le cervelet converge sur les cellules de Purkinje (CP), la perspective d'enregistrer l'activité nerveuse de populations bien identifiées de ces cellules est un enjeu crucial pour la compréhension du traitement d'information par le cervelet. Dans cette thèse, nous montrons que des enregistrements par imagerie calcique somatique des cellules de Purkinje peuvent fournir une image fidèle de l'activité de potentiels d'action simples sodium dépendants (SS), sans souffrir de contamination significative provenant de fluctuations calciques dendritiques liées à des potentiels d'action complexes (CS). En utilisant cette approche nous avons développé des méthodes permettant l'enregistrement de changements de rythmes de décharge de potentiels SS dans des cellules de Purkinje dans des tranches de cerveau et in vivo. Dans des tranches de cervelet, nous avons effectué des enregistrements simultanés de groupes de cellules de Pukinje, et nous avons ainsi montré une organisation spatiale remarquable de pauses de l'activité nerveuse des cellules de Purkine à l'intérieur d'un plan sagittal. Nous avons de plus montré que cette organisation résulte de l'activité du réseau de cellules inhibitrices présynaptiques, puisque le blocage de récepteurs ionotropiques au GABA abolit la synchronicité entre cellules voisines. En ce qui concerne les expériences in vivo, nous avons testé la faisabilité de notre méthode d'imagerie pour inférer l'activité des cellules de Purkinje en utilisant l'indicateur calcique génétique GCaMP6f. Bien que la fluorescence de cet indicateur soit une fonction complexe de la concentration en calcium, nous avons pu développer une méthode qui permet une estimation quantitative des changements du rythme de décharge de potentiels SS dans les cellules de Purkinje. Cette méthode est susceptible d'ouvrir des perspectives nouvelles pour l'étude de l'activité nerveuse du cortex cérébelleux in vivo.