Développement de dispositifs microfluidiques pour l'étude du guidage axonal en molécules uniques

Development of microfluidic devices for single molecule tracking during growth cone guidance

• Auteur / Autrice : Mathieu Morel
• Direction : Maxime Dahan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimiotaxie

Molécule unique

Microfluidique

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.