Déconstruction et restauration des calculs rétiniens via optogénétique : nouveaux rôles du circuit des cellules bipolaires à bâtonnets

Deconstructing and restoring retinal computations with optogenetics : new roles of the rod bipolar pathway

• Auteur / Autrice : Francesco Trapani
• Direction : Pierre Yger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences computationnelles
• Date : Soutenance le 28/01/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de la vision (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Benoît Girard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laura Busse, Sami El Boustani, Olivier Marre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karl Farrow, Philipp Berens
• DOI : 10.70675/55519051z57c1z4548z8a70z0091dbe21c39

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optogénétique

Photorécepteurs (cellules) de la rétine

Cellules ganglionnaires de la rétine

Mots clés libres

Rétine

Cellule ganglionnaire

Cellule bipolaires à bâtonnets

Cellule amacrine AII

Optogénétique

Restauration de la vision

Retina

Ganglion cells

Rod bipolar cells

Amacrine cells

Optogenetics

Résumé

La rétine est la première étape de traitement de notre système visuel. Les cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) constituent la sortie de ce système, et présentent des réponses complexes et non linéaires. Un exemple est la modulation antagoniste de pourtour: des stimuli, bien que situés en dehors du centre du champ récepteur, peuvent évoquer des réponses dans une CGR. Des études récentes ont suggéré que le circuit des cellules bipolaires à bâtonnets pourrait y contribuer. Nous avons utilisé la stimulation optogénétique pour isoler et modéliser la contribution des neurones composant ce système. Nous avons montré que ces contributions pouvaient être décrites par un modèle linéaire-non linéaire. Nous avons ensuite testé si ce circuit pouvait jouer un rôle dans la formation des réponses antagonistes des cellules ganglionnaires de la rétine. À cette fin, nous avons exprimé une opsine inhibitrice, gtACR, dans les cellules amacrines AII, et avons enregistré les réponses du pourtour des CGR aux stimuli visuels tout en inhibant les AII. Dans la condition perturbée, nous avons observé une diminution significative de la réponse dans les CGR de type OFF, confirmant notre hypothèse que le circuit des cellules bipolaires à bâtonnets contribue à l'entourage antagoniste des CGR de type OFF.

The retina is the first processing step of our visual system. Retinal ganglion cells constitute the output of this system, and feature complex nonlinear responses. A typical example is their antagonistic surround modulation: stimuli outside the receptive field center might evoke responses in ganglion cells. Recent studies have suggested that a specific circuit, the rod bipolar cell pathway, might contribute to surround modulation. We used optogenetic stimulation to isolate and model the contribution to the retinal output of the interneurons composing this pathway. We show that these contributions can be well described by a linear-nonlinear model. We then tested whether this circuit plays a role in the formation of the antagonistic surround responses of retinal ganglion cells. To this end, we expressed an inhibitory opsin, gtACR, in AII amacrine cells, and recorded surround responses of ganglion cells to visual stimuli while inhibiting the AIIs. In the perturbed condition we observed a significant decrease of response in OFF retinal ganglion cells, confirming our hypothesis that the rod bipolar cell pathway contributes to the antagonistic surround of OFF retinal ganglion cells.