Academic literature on the topic 'Cortex somatosensoriel primaire du rat'

Les cellules gliales jouent un rôle important dans l’initiation et la maintenance de la sensation de la douleur. La plupart des études portant sur ce sujet ont été réalisées au niveau de la moelle épinière et relativement peu au niveau supraspinal et notamment thalamique. Les noyaux thalamiques traitent les messages nociceptifs avant d’être adressés au cortex ; en particulier, le noyau thalamique ventropostérolatéral (VPL) est impliqué dans les aspects sensoriels et discriminatifs du traitement de la douleur. L’article présenté par L. Blaszczyk et al. révèle les nouveaux rôles de la microglie et des astrocytes situés dans le VPL et impliqués dans la douleur neuropathique. Dans cette étude, Blasczyk et al. ont utilisé une ligation du nerf spinal L5/L6 chez le rat comme modèle du douleur neuropathique. Des allodynies statiques mécaniques et une hyperalgésie ont été observées chez les animaux après la chirurgie. Plusieurs analyses ont ensuite été effectuées sur les cellules du VPL. Une analyse morphométrique fondée sur les marqueurs gliaux, combinée à un comptage conventionnel et stéréologique de cellules, a indiqué une diminution transitoire de la population de microglies après 14 jours et suggère également une hypertrophie des astrocytes au 28e jour. La réactivité des microglies a été évaluée en utilisant leurs marqueurs spécifiques au 14e jour. Ces résultats révèlent un modèle d’activation séquentiel, sans précédent, des microglies et des astrocytes, pouvant aider à découvrir leur rôle dans l’apparition mais également le maintien de ce dysfonctionnement somatosensoriel.

La douleur chronique, neuropathique ou inflammatoire, résulterait de changements durables synaptiques et neuronaux dans les voies de la douleur dont le cortex somatosensoriel primaire (S1). Utilisant des enregistrements électrophysiologiques ex vivo de neurones pyramidaux des couches 2/3 de S1, nous avons étudié la plasticité induite dans un modèle de douleur inflammatoire chronique de la face chez le rat (injection de CFA). Nous établissons d’abord la relation, dans les conditions normales, entre activité synaptique et (i) plasticité synaptique bidirectionnelle (long-term depression/potentiation ; LTD/LTP), (ii) changements dans la capacité d’exprimer une plasticité synaptique (métaplasticité), (iii) changements bidirectionnels de l’excitabilité neuronale intrinsèque (LTP/LTD-IE) ; soit les règles de plasticité synaptique et intrinsèque de ces neurones. Nous étudions alors ces plasticités chez des rats exprimant une allodynie mécanique faciale, 1 heure et 3 jours après l’injection de CFA. À 1 heure, l’allodynie mécanique est associée à (i) une LTP de la transmission synaptique excitatrice, combinée à (ii) une inhibition de l’induction de la LTP/facilitation de l’induction de la LTD (métaplasticité), consistants avec la LTP, (iii) une LTP-IE et (iv) une réduction de la complexité de l’arbre dendritique de ces neurones. À 3 jours, LTP and LTP-IE sont toujours présentes mais métaplasticité et complexité de l’arbre dendritique sont retournées à l’état basal
Chronic neuropathic or inflammatory pain is believed to result from long-lasting synaptic andneuronal changes in pain pathways, including the primary somatosensory cortex (S1) which codes for pain intensity and location. Using ex vivo electrophysiological recordings from S1 layer 2/3 pyramidal neurons, we investigated pain-induced plasticity in a rat model (CFA injection) of chronic facial inflammatory pain. We first establish the relation in basal conditions between synaptic activity and (i) bidirectionalsynaptic plasticity (long-term depression/potentiation; LTD/LTP), (ii) changes in the ability to express synaptic plasticity (metaplasticity), (iii) bidirectional changes in intrinsic neuronal excitability (LTP/LTD-IE); i.e. the rules for synaptic and intrinsic plasticity in S1 layer 2/3pyramidal neurons. We then investigated such plasticity processes in CFA-treated rats exhibiting facial mechanical allodynia, at 1 hour and 3 days post-injection. At 1-hour, mechanical allodynia is associated with (i) LTP of excitatory synaptic transmission, together with (ii) an inhibition to generate further LTP but a facilitation to generate LTD (metaplasticity), consistent with LTP of synaptictransmission, (iii) LTP-IE and (iv) reduced dendritic arbor complexity of S1 layer 2/3 pyramidal neurons. At 3 days, LTP and LTP-IE were still present but metaplasticity and dendritic arbor complexity had returned to control levels

Ce travail a permis d’introduire des systèmes de balayage acousto-optiques dans la microscopie multiphotonique. Le balayage point par point permet d’augmenter considérablement la résolution temporelle ou le rapport signal-sur-bruit. J’ai donc compensé les déformations spatio-temporelles par des systèmes de pré-compensation. Pour améliorer la transmission globale du système une nouvelle technique de compensation a été montrée. Ce système est ajustable en fonction de la longueur d’onde requise par le fluorophore et offre de grands champs de balayage. Ensuite, une étude de l’organisation fonctionnelle à l’échelle cellulaire du cortex somatosensoriel primaire des vibrisses dans le rat in vivo a été effectuée. A l’échelle d’un tonneau, l’organisation spatiale des neurones en fonction des préférences directionnelles a été étudiée. La microscopie bi-photonique a permis de montrer que dans les rats adultes, contrairement aux rats jeunes, une organisation somatotopique est bien présente.

Ll est maintenant acquis que les cartes corticales de représentation topographique ne sont pas figées chez l'adulte mais peuvent au contraire se réorganiser en réponse à une modification de l'expérience sensorielle. L'objectif de ce travail a été de caractériser la plasticité corticale induite par une privation sensorielle de 14 jours et d'aborder les mécanismes impliqués dans ce processus. Cette privation est obtenue par la suspension du train postérieur chez le rat. Dans ces conditions, les pieds ne sont plus en contact avec le sol et les récepteurs cutanés ne sont plus activés. Dans un premier temps, nous avons réalisé des enregistrementsélectrophysiologiques extracellulaires dans la couche IV dans l'aire de représentation somatotopique du pied du cortex somesthésique primaire (Sml). La privation sensorielle induit une réduction de la représentation corticale du pied et un élargissement des champs récepteurs cutanés. Ces changements sont réversiblesà, court terme: ± 6h). En outre, le seuil d'excitation des neurones est réduit et l'amplitude de la réponse à la stimulation cutanée est augmentée. Dans un second temps, nous avons étudié les mécanismes à l'origine de cette plasticité. Nous avons montré que: (1) la réorganisation des cartes corticales est soustendue par des mécanismes cholinergiques: l'application d'un antagoniste muscarinique empêche en effet la réorganisation corticale; (2) l'activité des interneurones GABAergiques est diminuée; et (3) les taux d'ARNm et de protéines de NGF sont accrus dans le Sml. Pour le BDNF, seuls les taux ARNm sont augmentés. Ces données soulignent une différence dans la régulation pré-'ou post-traductionnelle de ces neurotrophines. L'ensemble de ces données suggère qu'une modification de l'expérience sensorielle induit un déséquilibre entre influx excitateurs et inhibiteurs au niveau cortical, qui, en association avec une régulation des taux neurotrophiques, favorise l'expression de la plasticité corticale.

Nous avons étudié l’expression des Cxs et la communication jonctionnelle (CJ) entre les astrocytes dans une structure où l’organisation et l’activité neuronales sont compartimentées, le cortex somatosensoriel primaire de projection des vibrisses. Nous avons montré que l’organisation anatomo-fonctionnelle compartimentée dans la couche 4 du cortex des barils influence l’organisation fonctionnelle du réseau astrocytaire. En effet, la CJ est restreinte d’un baril à l’autre et est favorisée vers l’intérieur du baril. Ces résultats s’expliquent par l’existence de sous-populations astrocytaires aux propriétés de couplage différentes, dans les septa et dans les barils, mais également par l’expression des Cxs astrocytaires enrichie dans les barils par rapport aux septa. Toutes ces données suggèrent qu’il existe dans la couche 4 du cortex des barils des interactions entre les réseaux neuronaux et les réseaux gliaux. Et qu’ainsi le réseau astrocytaire pourrait contribuer au confinement de l’information provenant d’une vibrisse au sein d’un baril et à l’organisation en colonne du cortex des barils.

Les vibrisses du rat possèdent une carte d'identité dans SIBF ("les tonneaux"). Nous avons recherché cette somatotopie dans d'autres structures tactiles du cortex. Dans ce but, nous avons enregistré des potentiels de champ avec une grille d'électrodes posée sur le cortex et développé une méthode d'analyse pour chaque individu fournissant des informations peu accessibles par une analyse EEG classique basée sur les moyennes entre animaux. Notre approche permet d'obtenir pour chaque rat une cartographie grand champ (~5mm) avec une excellente résolution spatiale (~100µm). Nous avons analysé trois aires corticales peu connues : (1) nous confirmons la somatotopie des vibrisses dans SII; (2) nous montrons pour la première fois une telle organisation dans SII caudal une aire secondaire peu étudiée; (3) nous avons découvert l'existence, lors de stimulations bimodales (un clic sonore et une déflexion d'une vibrisse), d'une somatotopie des vibrisses dans MZ, une aire audio-somatosensorielle.

Les cartes sensorielles du cerveau sont les représentations isomorphiques des récepteurs sensoriels périphériques. Chaque moustache est représentée dans la couche IV du cortex somatosensoriel S1 par un module cytoarchitectural appelé "tonneau". Le facteur de transcription CDP/cux1 est exprimé sélectivement et abondamment dans la couche IV du S1. Je montre que dans le cortex S1 des souris invalidées spécifiquement pour l’homéodomaine (CDP/cux1deltaHD), les neurones épineux étoilés ne s’arrangent plus en tonneaux alors que la ségrégation des fibres thalamocorticales en bouquets est normale. J’indique que l’anomalie corticale n’est pas due à des altérations de la topographie au niveau du tronc cérébral et du thalamus, ni à une absence d’innervation des moustaches. J’ai prouvé que l’invalidation de CDP/cux1 n’induit pas d’anomalies de spécification, de migration et de différenciation des neurones de la couche IV. L’utilisation de la technique de marquage des dendrites de Golgi Cox met en évidence que l'invalidation de Cux1 conduit à une simplification drastique de la complexité morphologique de l'arborisation dendritique des neurones épineux étoilés.

Classiquement, les connexions entre vibrisses et tonneaux corticaux sont considérées comme des voies indépendantes. Cependant le rat génère des contacts multiples lors de l'exploration active. Les champs récepteurs (CR) corticaux sont très étendus, suggérant qu'une information multivibrissale converge sur chaque neurone. Afin d'étudier l'intégration de scènes tactiles dans le cortex, nous avons développé une matrice de 25 stimulateurs qui nous a permis d’étudier les CRs, leur dépendance à l’omission d’un stimulus prédictible et la sélectivité à la direction générale générée par la déflection séquentielle des vibrisses. Le cortex primaire réalise donc une analyse intégrée non-linéaire de l’information sensorielle. Certaines conditions d’activité engendrent une modification durable des CRs. Nous avons observé des modifications de réponse sensorielle dont le signe et l’intensité dépendent de l’ordre et de l’intervalle de temps entre la stimulation et l'activation post-synaptique du neurone enregistré, résultat compatible avec les règles de STDP pour lesquelles ce travail constitue la première validation dans le cortex somatosensoriel in vivo
Classically the connections between whiskers and cortical barrels are considered as independent ways. However, the rat generates complex patterns of contacts during active exploration. The cortical receptive fields (RF) are very large suggesting that multiwhisker information converge on each neuron. In order to study the integration of tactile scenes in the cortex, we have developed a matrix of 25 stimulators. We studied the RFs, their dependence to the omission of a predictable stimulus and the selectivity to global direction generated by sequential deflections of the whiskers. Then primary cortex performs an integrated and non-linear analysis of sensory information. Conditions of activity induce long-term modifications of the RFs. We observed modifications of the sensory response whose sign and intensity depended on the order and the time interval between the stimulations and the post-synaptic activation of the recorded neuron. This result is compatible with STDP rules for which this work is the first validation in the in vivo somatosensory cortex