Stimulation des neurones sensoriels par un faisceau Laser infra rouge : identification et étude des canaux ioniques thermosensibles TRPV4 impliqués dans la réponse induite

Mid infrared laser evoked responses in sensory neurons is mediated by thermosensitive TRPV4 channels

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Sandrine Albert
• Direction : Agnès Baderou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 11/07/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences de Montpellier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Agnès Baderou, Evelyne Sernagor, Christian Chabbert, Michel Vignes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Vergnolle, Bernard Frances

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurones sensitifs

Mots clés libres

Neurones sensoriels

Stimulation

Infrarouge

Potentiel d'action

Canaux TRPV4

Sensory neurons

Stimulation

Mid infrared laser

Action potential

TRPV4 channels

Résumé

Ce travail se situe dans le cadre d'un projet pluridisciplinaire, visant à utiliser un nouveau mode de stimulation des neurones sensoriels par l'infrarouge (IR) à 1875 nm. Actuellement les prothèses cochléaires et visuelles utilisent la stimulation électrique qui permet certes de visualiser des objets et de suivre une conversation mais avec une résolution qui pourrait certainement être améliorée par un autre mode de stimulation, notamment l'infrarouge. Nous avons d'abord démontré qu'une telle technique était possible dans les cellules ganglionnaires de la rétine ainsi que celles du ganglion de Scarpa (vestibule). Les réponses biologiques obtenues sous forme de variations transitoires de calcium intracellulaire et de potentiel d'action, (enregistrées par les techniques d'imagerie calcique et de patch-clamp) nous ont permis d'approfondir cette étude. En effet, de précédents travaux ont montré la faisabilité de la stimulation optique par IR des nerfs périphériques. Mais le mécanisme à l‟origine de la réponse évoquée par IR dans le tissu biologique n'a jamais été décrit jusqu'ici. Nous décrivons pour la première fois le mécanisme moléculaire qui conduit à la genèse de VVEL (variation de potentiel de membrane évoquée par laser IR). L'élément déclencheur de ce mécanisme au niveau membranaire a été révélé à l'aide d'une approche pharmacologique. Le blocage des canaux-récepteurs thermosensibles de la famille de 'Transient Receptor Potential' (Vanilloides) par le rouge de ruthénium et le RN1734, inhibe les VVELs. Nous démontrons que le mécanisme fait intervenir des canaux sodiques et calciques dépendants du voltage, dont l'activation lors d'une stimulation par l'IR est dépendante de l'ouverture des canaux thermosensibles TRPV4.

Infrared (IR) laser irradiation has been established as an appropriate stimulus for primary sensory neurons under conditions where sensory receptor cells are impaired or lost. Yet, development of clinical applications has been impeded by lack of information about the molecular mechanisms underlying the laser induced neural response. Here, we first demonstrate that retinal and vestibular ganglion cells generate biological responses evoked by mid laser irradiation. Then, we directly address this question through pharmacological characterization of the biological response evoked by mid infrared irradiation of isolated retinal and vestibular ganglion cells from rodents. Whole-cell patch-clamp recordings reveal that both voltage-gated calcium and sodium channels contribute to the laser evoked neuronal voltage variations (LEVV). In addition, selective blockade of the LEVV by micromolar concentrations of ruthenium red and RN1734 identifies thermo-sensitive TRPV4 channels as the primary effectors of the chain reaction triggered by mid infrared laser irradiation.