Ici, nous décrivons un protocole pour induire la plasticité à long terme de l’excitabilité intrinsèque neuronale dans les neurones relais du noyau géniculé latéral dorsal maintenu dans des tranches de cerveau ex vivo.
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Article de méthode
Ici, nous décrivons un protocole pour induire la plasticité à long terme de l’excitabilité intrinsèque neuronale dans les neurones relais du noyau géniculé latéral dorsal maintenu dans des tranches de cerveau ex vivo.
Le noyau géniculé latéral dorsal (dLGN) a longtemps été considéré comme un relais de base pour les informations visuelles voyageant de la rétine aux zones corticales, mais des découvertes récentes suggèrent une plasticité fonctionnelle largement sous-estimée des cellules principales dLGN. Cependant, les mécanismes cellulaires à l’origine de ces changements n’ont pas été pleinement explorés. Ici, nous rapportons un protocole pour induire une potentialisation à long terme de l’excitabilité neuronale intrinsèque (LTP-IE) dans les cellules relais dLGN dorsales à partir de coupes cérébrales aiguës de jeunes rats. La plasticité intrinsèque est généralement induite en parallèle de la plasticité synaptique. Cependant, dans les neurones dLGN, LTP-IE est induit de manière fiable par une activité de pointe à une fréquence de 40 Hz pendant 10 min. LTP-IE dans les neurones relais dLGN est de longue durée car il peut être suivi jusqu’à 40 minutes après le protocole d’induction. En conclusion, les résultats de cette étude fournissent la première preuve de l’induction de la plasticité intrinsèque dans les cellules relais dLGN, soulignant ainsi le rôle des neurones thalamiques dans la plasticité visuelle dépendante de l’activité.
L’objectif global de cet article de méthode est de fournir un moyen simple d’induire une plasticité durable de l’excitabilité neuronale dans les neurones thalamiques visuels du rat in vitro, en utilisant le mode de pince de courant standard de la technique de patch clamp1,2. La raison d’être du développement de cette technique est sa simplicité et sa reproductibilité. L’avantage par rapport aux techniques alternatives, telles que la stimulation des entrées synaptiques appariées ou non avec des potentiels d’action postsynaptiques délivrés avec un timing donné, est sa fiabilité.
La plasticité du système visuel est traditionnellement considérée comme étant exclusivement exprimée au niveau cortical, tandis que le noyau géniculé latéral dorsal (dLGN), une structure réceptrice primaire des entrées rétiniennes au niveau thalamique, est traditionnellement considéré comme n’étant qu’un relais d’informations visuelles3. Cependant, cette conclusion initiale a été contestée par des travaux récents indiquant que cette vision simpliste ne tient pas plus longtemps 4,5,6. Par exemple, des déficits fonctionnels de la réponse visuelle sont déjà observés chez les patients amblyopes au stade de la classe LGN7. De plus, une grande proportion de neurones relais dLGN dans un territoire monoculaire donné reçoivent des entrées de chaque œil, indiquant une binocularité potentielle pour une grande proportion de neurones dLGN8,9,10. De plus, la privation monoculaire produit un changement significatif de la dominance oculaire dans les neurones dLGN5,11,12.
Parmi les mécanismes de plasticité fonctionnelle qui peuvent se produire lors du déplacement de la dominance oculaire, la plasticité de l’excitabilité neuronale intrinsèque est un candidat potentiel. En effet, de nombreuses régions cérébrales incluant les aires visuelles expriment une plasticité intrinsèque suite à diverses tâches comportementales 13,14. Une plasticité intrinsèque à long terme a été signalée dans les neurones centraux suite à la stimulation des entrées de glutamate afférent15,16,17,18, pic d’activité19,20, stimulation sensorielle21 ou suite à une activité ou à une privation sensorielle20,22,23. Ici, nous décrivons un protocole permettant l’induction d’une potentialisation à long terme de l’excitabilité intrinsèque (LTP-IE) dans les neurones relais dLGN suite à une activité de pointe à une fréquence de 40 Hz. La fréquence de décharge de 40 Hz correspond à une fréquence observée dans la plupart des neurones dLGN in vivo lors de la stimulation visuelle 24,25.
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Toutes les expériences ont été menées conformément aux directives européennes et institutionnelles (Directive 86/609/CEE du Conseil et Conseil national de la recherche et approuvées par l’autorité sanitaire locale (Services vétérinaires, Préfecture des Bouches-du-Rhône, Marseille)).
1. Animaux
2. Coupes aiguës de dLGN chez le rat
3. Électrophysiologie par patch-clamp à cellules entières
REMARQUE : Pour les enregistrements de patch-clamp de cellules entières à partir de neurones relais dLGN, utilisez un amplificateur patch-clamp spécifique.
4. Acquisition de données
5. Induction de LTP-IE
6. Analyse des données
REMARQUE : La procédure d’analyse est la même avant (conditions de contrôle) et après l’induction LTP-IE.
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Des neurones du dLGN ont été enregistrés en configuration tout-cellule, et la PPL-IE a été induite par un tirage de potentiels d'action à 40 Hz pendant 10 min en présence d'antagonistes des récepteurs ionotropiques du glutamate et du GABA (Figure 3A). Une augmentation triple du nombre de potentiels d'action a été observée 20 à 30 min après l'induction (Figure 3B), sans changement de la résistance d'entrée, Rin (Figure 3C)...
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Nous rapportons ici l’induction de LTP-IE dans les neurones dLGN maintenus en vie dans des coupes cérébrales aiguës par stimulation du neurone enregistré pour évoquer des potentiels d’action à une fréquence de 40 Hz pendant 10 min. Ce protocole est simple à mettre en œuvre dans n’importe quel laboratoire de neurophysiologie car il nécessite un nombre minimal d’équipements (trancheuse, microscope, 1 amplificateur, 1 carte d’acquisition et ordinateur). Cependant, quelques étapes critiques doivent être respectées afin de co...
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Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.
Avec le soutien de l'INSERM, du CNRS (à DD), d'AMU (à MR), de FRM (DVS20131228768 à DD et DEQ20180839583 à DD), de NeuroSchool (programme « France 2030 » via A*Midex (Initiative d'Excellence d'Aix-Marseille Université, AMX-19-IET-004) et des financements ANR (ANR-17-EURE-0029 à AW), et ANR (LoGiK, ANR-17-CE16-0022 à DD, Plastinex, ANR-21-CE16-013 à DD). Nous remercions A Venture et K Milton pour les excellents soins prodigués aux animaux.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Microtome automatisé à lame vibrante | Leica | VT-1200S | vibratome/slicer |
| Tube en verre borosilicaté | Phymep | B-15086-10 | |
| Contrôleur Typ V | Luigs& | Régulateur de température | Typ V |
| Logiciel Igor | Logiciel d’analyse de mesures | d’ondes | |
| Vidéo microscopie infrarouge | Olympus | XM-10 Caméra | |
| Kynurenate | Merk/Sigma | K3375 | Bloqueur de récepteurs AMPA/NMDA |
| Système d’acquisition de données à faible bruit | Axon - Dispositifs moléculaires | Digidata 1440A | |
| Micromanipulateurs | Luigs& Neumann | LN Mini25 | |
| Multiclamp 200B | Axon - Dispositifs moléculaires | N/A | Amplificateur patch-clamp |
| Multiclamp 700B | Axon - Dispositifs moléculaires | N/A | Amplificateur patch-clamp Extracteur |
| PC-100 | Narishige | PC-100 | Extracteur de micropipettes |
| PClamp10 | Axon - Dispositifs moléculaires | N/A | Logiciel |
| Picrotoxine | AbCam | ab120315 | Bloqueur des récepteurs GABAA |
| Tranche mini chambre ; | Luigs& Neumann | LN Chambre Slice mini I-II | Chambre submergée |
| Microscope vertical | Olympus | BX51 WI |
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