Développement de dispositifs microfluidiques pour l’étude du guidage axonal en molécules uniques
Mathieu MOREL (LKB)

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Cette thèse est confidentielle et la soutenance se passera à huis clos

Vendredi 17 septembre à 14h00

résumé :

Le fonctionnement de notre système nerveux repose sur l’établissement d’un réseau complexe de connexions neuronales au cours de l’embryogenèse et sur le maintien de ces circuits au cours de la vie adulte. C’est la présence de molécules de guidage qui permet aux axones de s’orienter correctement soit par attraction, soit par répulsion, et d’établir ainsi un réseau entre cellules nerveuses. Les recherches effectuées au cours de cette thèse de doctorat ont porté sur la détection des molécules de guidage par le cône de croissance, l’extrémité motile de l’axone, et sur sa capacité à répondre à un signal directif de très faible intensité.

Dans un premier temps, nous avons développé des microsystèmes de stimulation utilisant la technologie microfluidique, compatibles avec la culture primaire de neurones et l’imagerie en molécule unique. Ceux-ci permettent de générer rapidement des gradients stables et contrôlés afin d’analyser la dynamique cellulaire en fonction des paramètres d’un signal chimique et de faire des mesures parallélisées sur plusieurs neurones.
Nous avons alors utilisé ces « puces » pour étudier la distribution de récepteurs uniques diffusant sur la membrane du cône de croissance. Nous avons ainsi pu caractériser quantitativement les processus d’amplification et de filtrage temporel durant la détection d’un gradient de GABA en fonction des paramètres de ce gradient. Les résultats expérimentaux ont été confrontés à un modèle biophysique basé sur la diffusion libre des récepteurs membranaires et sur leur interaction transitoire avec le cytosquelette.

abstract :

The functioning of our nervous system is based on the establishment of a complex network of neuronal connections during embryogenesis and the maintenance of these circuits during adulthood. The presence of guidance molecules allows axons to move properly either by attraction or repulsion, and thus establish a network between nerve cells. Research conducted during this thesis focused on the detection of guidance molecules in the growth cone, the motile tip of the axon, and its ability to respond to a directional signal of very low intensity.
Initially, we developed micro stimulation using microfluidic technology, compatible with the primary culture of neurons and single molecule imaging. This technic allows to generate stable chemical gradients and to monitor and analyze cell dynamics of several neurons in parallel within the parameters of the signal.

We used these "microchips" to study the distribution of single receptors diffusing on the membrane of growth cone. We have then been able to characterize quantitatively the process of amplification and temporal filtering in the detection of a gradient of GABA for different parameters of this chemical gradient. The experimental results were compared to a biophysical model based on free diffusion of membrane receptors and their transient interactions with the cytoskeleton.

Cette thèse est confidentielle et la soutenance se passera à huis clos