Development and activity of in vitro neuronal networks : learning organic chemistry through games
Développement et activité de réseaux de neurones in vitro : enseigner la chimie organique par le jeu
par Vignes Maéva sous la direction de Viovy Jean-Louis et de Brugg Bernard
Thèse de doctorat en Biophysique
École doctorale Interdisciplinaire Européenne Frontières du Vivant

Soutenue le Friday 22 November 2013 à Université Paris Descartes ( Paris 5 )

Sujets
  • Biophysique
  • Jeux éducatifs
  • Microfluidique
  • Optogénétique
  • Réseaux neuronaux (physiologie)

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Mots clés
Réseaux de neurones, Microfluidique, Biophysique, Micro-patterns, Optogénétique, Jeux éducatifs
Resumé
Ma thèse comporte deux grandes parties, la première en biophysique et la seconde en science de l'éducation. La première partie présente des travaux à la frontière entre neurobiologie et microfluidique. Le but de ces travaux est de pouvoir reconstruire et étudier des réseaux complexes de neurones in vitro avec une topologie de connections synaptiques bien contrôlées. Une série de micro-structures mécanique et/ou chimique ont été étudiées pour leur capacité à (i) positionner les corps cellulaires des neurones, (ii) orienter la pousse des neurites, et (iii) différencier les axones des dendrites. Un premier réseau comportant trois populations de neurones connectées en série a été reconstruit à l'intérieur d'un circuit microfluidique. Ce réseau qui mime la voie perforante de l'hippocampe pourra être exploité pour des études en physiologie ou en neuro-dégénerescence. Une méthode entièrement optique de stimulation et d'observation de l'activité neuronal a été mise au point. Elle ouvre de nouvelles portes pour étudier des processus cognitifs complexes dans des systèmes simplifiés in vitro. La seconde partie de mon travail a permis le développement et l'étude de jeux pédagogiques pour l'apprentissage de la chimie en licence. Ces jeux, qui peuvent selon les cas remplacer un cours ou une séance d'exercices, donnent des résultats prometteurs pour l'aide à la compréhension et à la mémorisation de concepts tels que la géométrie des molécules ou la réactivité entre molécules organiques.