Inhibition latérale dans la rétine : Caractérisation électrophysiologique des cellules bipolaires humaines in vitro et des cônes de porc en culture ou purifiés par " lectin-panning "

Lateral inhibition in the retina : electrophysiological characterization of human bipolar cells in vitro and of pig cone photoreceptors in culture or purified by "lectin-panning"

• Auteur / Autrice : Elise Balse
• Direction : Serge Picaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cultures cellulaires

Électrophysiologie

GABA

Photorécepteurs (molécules)

Rétine

Résumé

Dans la rétine, le traitement de l'information visuelle est réalisé par une transmission verticale excitatrice, des photorécepteurs aux cellules bipolaires puis ganglionnaires, qui est modulée par des inhibitions latérales, principalement GABAergiques et glycinergiques, issues des cellules horizontales, amacrines et interplexiformes. L'objectif de cette thèse était de caractériser d'un point de vue électrophysiologique, moléculaire et cellulaire les substrats de cette inhibition au niveau des photorécepteurs et des cellules bipolaires. Dans les cellules bipolaires humaines en culture, nous avons relevé des réponses au GABA montrant des propriétés physiologiques et pharmacologiques intermédiaires entre celles des récepteurs GABAA et GABAC pouvant suggérer l'existence d'un récepteur hybride. D'autre part, nous avons démontré selon des approches électrophysiologique, immunohistochimique et moléculaire, la présence de récepteurs glycine au niveau d'une sous-population de cônes de porc in vitro mais aussi in situ. Enfin, cette volonté de caractériser les cônes nous a conduit à développer une technique de purification sélective de ces cellules, le " lectin-panning ", qui nous a permis de mettre en évidence un effet bénéfique du milieu conditionné de glie sur la survie et la croissance neuritique des cônes de porc in vitro. La présence inattendue de récepteurs glycine dans les cônes et l'expression de récepteurs GABA atypiques dans les cellules bipolaires humaines ouvrent des perspectives nouvelles dans la compréhension des mécanismes d'inhibition latérale au niveau de la rétine externe. Ce travail s'inscrit également dans une perspective thérapeutique puisque le lectin-panning permettra un criblage à haut débit de molécules potentiellement neuroprotectrices mais aussi de caractériser les cônes, au niveau protéomique et génomique, dans des modèles de dégénérescence rétinienne ou après traitement avec des molécules neuroprotectrices.

Visual information processing in the retina is achieved through excitatory transmission from photoreceptors to bipolar cells and then from bipolar to ganglion cells. This vertical pathway is modulated by GABAergic and glycinergic lateral inhibitions arising from horizontal, amacrines and interplexiform cells. The aim of our work was to characterize these inhibitory pathways in cone photoreceptors and bipolar cells at electrophysiological, cellular and molecular levels. On one hand, GABA responses recorded in cultured human bipolar cells were found to exhibit mixed physiological and pharmacological properties from both GABAA and GABAC receptors thereby suggesting heteromeric assembly of GABAA and GABAC receptor subunits. On the other hand, one subpopulation of adult pig cone photoreceptors was found to express glycine receptors, both in vitro and in situ, as demonstrated by electrophysiology, immunohistochemistry and single-cell RT-PCR. This characterization of cone photoreceptors led us to develop a new purification procedure named “lectin-panning” that allowed us to demonstrate the neuroprotective effect of glial cell-conditioned medium on both cone photoreceptors survival and neuritic outgrowth. The unexpected presence of glycine receptors in cone photoreceptors and the expression of uncommon GABA receptors on human bipolar cells provide new insights into the understanding of mechanisms of lateral interactions occurring in the outer retina. This work also offers interesting perspectives for the development of therapeutic strategies since the “lectin-panning” procedure could allow us to screen for neuroprotective molecules such as pharmaceutical compounds, neurotrophic factors and glia-derived factors. Moreover, purification of cone photoreceptors should open new possibilities to study gene regulation at genomic and proteomic levels either in animal models of retinal degeneration and/or following neuroprotective treatment administration.