Enregistrements électrophysiologiques de fibres du tractus optique et outils de traitement pour la caractérisation in vivo de la dynamique de cellules ganglionaires de la rétine chez la souris éveillée et anesthésiée

Electrophysiological optic tract fibres recordings and processing tools for the in vivo characterisation of retinal ganglion cell dynamics in the awake and anaesthetised mouse

• Auteur / Autrice : Tom Boissonnet
• Direction : Karin Pernet-Gallay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences neurobiologie
• Date : Soutenance le 02/03/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : European molecular biology laboratory (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Rémy Sadoul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karl Farrow
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Thomas Euler, Olivier Marre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules ganglionnaires de la rétine

Expériences

Souris

Rétinal

Mots clés libres

Electrophysiologie

Rétine

Souris

In vivo

Cellules ganglionnaires

Anesthésie

Electrophysiology

Retina

Mouse

In vivo

Ganglion cell

Anaesthesia

Résumé

Le système rétinopétal est composé de neurones situés dans le cerveau qui envoient des signaux à la rétine en faisant passer leurs axones à travers le nerf optique. Chez les mammifères, il est suggéré que ces neurones résident dans des régions telles que le noyau du raphé dorsal (sérotoninergique) et l'hypothalamus postérieur (histaminergique), et certains effets physiologiques de la sérotonine et de l'histamine dans la rétine ont été démontrés au niveau de neurones isolé dans des préparations ex vivo. Cependant, il reste à clarifier quelles sont les origines exactes et les cibles du système rétinopétal, et comment il affecte le traitement des signaux visuels dans la rétine in vivo. Les enregistrements ex vivo de la rétine sont des standards dans le domaine ; cependant, la procédure pour obtenir de tels enregistrements nécessite de couper le nerf optique, et donc rompt les fibres rétinopétales. Pour étudier les fonctions de la rétine tout en gardant le système rétinopétal intact, j'ai mis en place une technique d'enregistrement électrophysiologique in vivo à partir des axones des cellules ganglionnaires de la rétine à l'intérieur du tractus optique d'une souris en réponse à un ensemble de stimuli visuels. J'ai également établi un pipeline d'analyse de ces enregistrements et d'autres, tels que les données d'imagerie calcique en bi-photons des axones de cellules ganglionnaires de la rétine dans le colliculus supérieur. En comparant les sorties de la rétine chez les souris éveillées avec celles sous anesthésie, j’ai trouvé une amélioration substantielle de la vitesse et de la sensibilité des réponses visuelles chez les souris éveillées. Ces résultats confirment l'importance d’enregistrements in vivo pour comprendre pleinement la fonction de la rétine et démontrent l'impact de l'anesthésie sur la rétine, conseillant ainsi la prudence avec l'utilisation d'anesthésiques pour étudier le système visuel. Ma thèse servira ainsi de jalon pour une future étude du système rétinopétal.

The retinopetal system is composed of neurons located in the brain which send signals to the retina by passing their axons through the optic nerve. In mammals, it is suggested that these neurons reside in regions such as the dorsal raphe nucleus (serotonergic) and the posterior hypothalamus (histaminergic), and some physiological effects of serotonin and histamine in the retina have been demonstrated at the single-neuron level by ex vivo studies. However, it remains to be clarified what the exact origins and targets of the retinopetal system are, and how it affects the visual signals processing in the retina in vivo. Ex vivo recordings of the retina are standards in the field; however, the procedure to obtain such recordings requires to cut the optic nerve, and therefore disrupt the retinopetal fibres. To study the retinal functions while keeping the retinopetal system intact, I have established an in vivo electrophysiological recording technique from the axons of retinal ganglion cells inside the optic tract of a mouse in response to a set of visual stimuli. I have also established an analysis pipeline of such recordings and others, such as two-photon Calcium imaging data from retinal ganglion cell axons in the superior colliculus. By comparing the retinal outputs in awake mice with those under anesthesia, I found a substantial improvement in the speed and sensitivity of the visual responses in awake mice. These results confirm the importance of in vivo recordings to fully understand retinal function and demonstrate the impact of anaesthesia on retinal processing, thus advising caution with the use of anaesthetics for studying the visual system. My thesis study will thus serve as a milestone for a future study of the retinopetal system.