Etudes morphologique, électrophysiologique et immunocytochimique des neurones "Dorsal paired median" (DPM) du dernier ganglion abdominal de la blatte, Periplaneta americana
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This thesis gathers a set of data concerning the morphological, immunocytochemical, electrophysiological and pharmacological identification of a particular type of neurons, located within the central nervous system of the male cockroach periplaneta americana, never studied until now because of their small number, and generating spontaneously very long duration (72 ms on average) plateau-type action potentials (pap). Four neurons, generating this particular electrical activity, were identified along the dorsomedial line of the last abdominal ganglion of the nerve chain. Two of these neurons are located in the anterior islet and the other two in the medial islet of dorsal cells. The application of different in situ cell labelling techniques allowed us to determine the morphology, the exact position and the target of these neurons. These cells, located on either side of the midline in an even configuration, hence their name: dorsal medial paired neurons (dpm), target the proctodeum. The use of a double labelling procedure (anterograde and immunocytochemical) revealed the proctolinergic nature of the dpm neurons generating pap. The characteristics of the repetitive electrical activity were determined using the intracellular microelectrode technique. The paps are characterised by the presence of two depolarisation phases: a fast sodium phase, followed by a slower calcium phase, and by their long duration, which is related to a calcium conductance. On the other hand, two potassium conductances (one of which is calcium-dependent), and a persistent sodium conductance, are involved in the development of the pap. Complementary approaches including electrophysiological (intracellular microelectrode and patch-clamp in imposed potential mode) and immunocytochemical (labelling of a segment of potential-dependent sodium channels) techniques applied to isolated cell bodies of dpm neurons (including or not an axonal extension), have allowed to demonstrate that the initiation of spontaneous electrical activity is due to a neuritic pacemaker initiation site. Spontaneous sodium action potentials (pa) of neuritic origin trigger calcium pa's (due to a calcium hva current) in the cell bodies. Furthermore, a study of the conductance of electrical activity (intracellular microelectrode and suction electrode) reveals the existence of a neuritic zone of blockage of nerve conduction and, consequently, the existence of another site of neuritic initiation generating slow spikes propagated along the nerve fibres constituting the proctodeal nerve. Finally, the involvement of picrotoxin-insensitive gabaergic receptors and cholinergic receptors (at least one of which is muscarinic) in the modulation of the parameters (duration and amplitude) of the pap and the rhythm of discharge of these neurons has been demonstrated.
Abstract FR:
Ce mémoire regroupe un ensemble de données concernant l'identification morphologique, immunocytochimique, électrophysiologique et pharmacologique d'un type particulier de neurones, situes au sein du système nerveux central de la blatte male periplaneta americana, jamais étudiés jusqu'à présent en raison de leur faible nombre, et générant spontanément des potentiels d'action de type plateau (pap) de très longue durée (72 ms en moyenne). Quatre neurones, générant cette activité électrique particulière, ont été identifies le long de la ligne dorso-médiane du dernier ganglion abdominal de la chaine nerveuse. Deux de ces neurones sont localises au niveau de l'ilot antérieur et les deux autres au niveau de l'ilot médian de cellules dorsales. L'application de différentes techniques de marquages cellulaires in situ a permis de déterminer la morphologie, la position exacte et la cible de ces neurones. Ces cellules, situées de part et d'autre de la ligne médiane en configuration paire, d'où leur nom : neurones dorsal paired médian (dpm), ont pour cible le proctodeum. La mise en œuvre d'un procédé de double marquage (antérograde et immunocytochimique) a révélé la nature proctolinergique des neurones dpm générant des pap. Les caractéristiques de l'activité électrique répétitive ont été déterminées grâce à l'utilisation de la technique de microélectrode intracellulaire. Les pap se caractérisent par la présence de deux phases de dépolarisation : une phase rapide sodique, suivie d'une phase plus lente calcique, et par leur longue durée, qui est en rapport avec une conductance calcique. D'autre part, deux conductances potassiques (dont une dépend du calcium), et une conductance sodique persistante, sont impliquées dans le développement du pap. Des approches complémentaires comprenant des techniques électrophysiologiques (microélectrode intracellulaire et patch-clamp en mode potentiel impose) et immunocytochimiques (marquage d'un segment des canaux sodiques dépendants du potentiel) appliquées sur des corps cellulaires isoles de neurones dpm (comprenant ou non un prolongement axonal), ont permis de mettre en évidence que l'initiation de l'activité électrique spontanée est due à un site d'initiation pacemaker neuritique. Les potentiels d'action (pa) sodiques spontanés d'origine neuritique déclenchent des pa calciques (dus à un courant calcique de type hva) dans les corps cellulaires. Par ailleurs, une étude de la conduite de l'activité électrique (microélectrode intracellulaire et électrode a succion) révèle l'existence d'une zone neuritique de blocage de la conduction nerveuse et par conséquent, l'existence d'un autre site d'initiation neuritique générant des slow spikes propages le long des fibres nerveuses constituant le nerf proctodeal. Enfin, l'implication de récepteurs gabaergiques insensibles à la picrotoxine et de récepteurs cholinergiques (dont au moins un est de type muscarinique) dans la modulation des paramètres (durée et amplitude) du pap et du rythme de décharge de ces neurones a été mise en évidence.