Transitoires calciques présynaptiques induits par dépolarisation membranaire : amélioration des méthodes dédiées à leur détection automatique et à leur analyse : Sur la réelle complexité de l'analyse des données d'imagerie calcique

par Tiffany Lieury

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Thibault Collin et de Christophe Pouzat.

Soutenue en 2011

à Paris 5 .


  • Résumé

    Dans les neurones, les élévations transitoires de la concentration intracellulaire en ions calcium influencent localement l’excitabilité et l’efficacité synaptique. Dans les petits compartiments axonaux, la dynamique des transitoires calciques présynaptiques joue un rôle majeur dans le contrôle de la libération de neurotransmetteurs, et par conséquent, dans la communication entre les neurones. Leur cinétique est généralement étudiée en estimant les valeurs de paramètres d’intérêt sur les données en utilisant différents modèles de dynamiques calciques. Généralement, la distribution de ces données est considérée comme suivant une loi Normale de variance constante. En réalité, cela ne s’applique guère aux données acquises avec une caméra CCD, et les résultats d’estimation de paramètres sont peu fiables. En adaptant un modèle déjà existant de bruit d’acquisition de caméra CCD, nous avons pu développer le cadre statistique nécessaire à des estimations de paramètres fiables pour 2 modèles de dynamique calcique. De plus, nous proposons une méthode statistique de détection automatique de signaux d’intérêt basée sur la distribution de données d’imagerie calcique obtenues avec une caméra CCD, ainsi qu’un ajustement possible des paramètres de la méthode pour une détection spécifique des signaux calciques présynaptiques de grande amplitude. Enfin, nous adaptons, à nos données d’imagerie calcique, une nouvelle méthode de débruitage et de classification des signaux.

  • Titre traduit

    Depolarisation-induced presynaptic Ca2+-transients: improved methods for their analysis and their automated detection


  • Résumé

    In neurons transient and local elevations of the intracellular free calcium ions concentration influence the excitability and the synaptic efficacy. In small axonal compartements, the dynamics of presynaptic calcium transients were shown to play a major role in the control of neurotransmitter release, and thus in the communication between neurons. Kinetics of presynaptic calcium transients are usually investigated by estimating parameters of interest on recorded data using different models of calcium dynamics, while the distribution of the data is assumed to be Normal with a constant variance. Unfortunately this assumption does not hold for data acquired with a CCD camera because of the photon noise, hence leading to unreliable parameter estimations. By adapting an existing CCD camera noise model, we have developed a correct statistical framework to reliably estimate the parameters of interest of 2 models of calcium dynamics. Based on the correct distribution of calcium imaging data acquired with a CCD camera, we propose a statistical method for an automated detection of signals of interest and adjust its parameters for the specific detection of high amplitude presynaptic calcium transients. Finally we adapt to calcium imaging data a novel method for denoising and clustering signals.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (136 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie 121-131 p.

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  • Bibliothèque : Université Paris Descartes-Bibliothèque médicale Cochin-Port Royal (Paris). Service commun de la documentation. Service commun de la documentation.
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