Architectures dynamiques des réseaux neuronaux in vitro

par Floriane Cohen

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Catherine Villard.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec PhysicoChimie (laboratoire) et de Institut Curie (établissement opérateur d'inscription) .


  • Résumé

    Le fonctionnement du système nerveux est basé sur l'établissement de circuits neuronaux complexes. Pendant le développement, le branchement axonal permet à chaque neurone de créer des contacts synaptiques avec de multiples cibles. Ce phénomène joue un rôle majeur dans la mise en place des réseaux neuronaux. La compréhension des mécanismes du branchement neuronal est donc essentielle à l'étude du développement des circuits nerveux. Dans cette thèse, nous avons étudié le branchement neuronal en imposant des contraintes morphologiques aux neurones à l'aide de micropatterns adhésifs. En utilisant des patterns statiques, nous avons pu explorer le comportement des branchements neuronaux dans une large gamme de géométrie. Nous avons en particulier étudié l'influence de l'angle de branchement. En parallèle, nous avons travaillé sur le développement d'une technique de micropatterning dynamique basée sur l'adsorption spontanée de dérivées PEGylés de poly-L-lyisne permettant de créer des patterns reconfigurables, dans le but de pouvoir contrôler spatio-temporellement la génération de branches neuritiques.

  • Titre traduit

    Dynamic architectures of in vitro neuronal networks


  • Résumé

    The function of the nervous system relies on the establishment of complex neuronal circuitry. During development, axon branching allows each neuron to establish synaptic contacts with multiple targets and is essential to the assembly of highly interconnected networks. Therefore, understanding the mechanisms underlying the control of neuronal branching is crucial in the study of neuronal circuit development. In this thesis, we investigated this phenomenon by imposing morphological constraints to neurons through the use of different chemical micropatterning techniques. Using static micropatterns, we explored branching behavior in a wide range of geometries with a focus on the influence of branching angle. In parallel, we have also worked on the development of a dynamic patterning technique based on spontaneous adsorption of comb-like derivatives of poly-L-lysine to form switchable patterns on highly cell-repellent surfaces, with the aim of creating a platform allowing for spatio-temporally controlled generation of neurite branches.