Imagerie de la dynamique des microglies et des épines dendritiques par microscopie super-résolutive STED et bi-photonique
Thèse soutenue le 21 novembre 2017
Thèse sous la direction de Valentin Nägerl / IINS / Team: Synaptic Plasticity and Super-Resolution Microscopy
Les changements des connections neuronales interviendraient dans la formation de la mémoire. J’ai développé de nouvelles approches basées sur l’imagerie photonique pour étudier (i) les interactions entre les microglies et les épines dendritiques, et (ii) le renouvellement des épines dans l’hippocampe in vivo. Ces deux phénomènes contribueraient au remodelage des circuits synaptiques intervenant dans la mémoire. (i) Les microglies sont impliquées dans de nouvelles fonctions en condition saine. J’ai examiné l’effet de la plasticité synaptique sur la dynamique morphologique des microglies, et sur leur interaction avec les épines. En combinant l’électrophysiologie et l’imagerie bi-photonique dans des tranches aigües de souris transgéniques, je démontre que la microglie intensifie son interaction physique avec les épines. Ainsi pour continuer l’étude de ces interactions et leur impact fonctionnel plus précisément, j’ai optimisé l’imagerie STED dans des tranches aigües. (ii) La plasticité structurale des épines est cruciale pour la mémoire, mais les connaissances à ce sujet dans l’hippocampe in vivo restent limitées. J’ai donc établi une technique d’imagerie chronique STED in vivo pour visualiser les épines dans l’hippocampe. Cette approche a révélé une densité double de celle reportée précédemment à l’aide de la microscopie bi-photonique. De plus j’ai observé un renouvellement des épines de 40% en 5 jours, représentant un taux important de remodelage synaptique dans l’hippocampe. Les approches d’imagerie super-résolutive permettent l’étude des interactions microglie-épine, et du renouvellement des épines hippocampiques avec une résolution inédite chez la souris vivante.
Mots clés :
Microscopie super-résolutive STED ; Microscopie bi-photonique ; Microglie ; Plasticité synaptique ; Épine dendritique ; Plasticité structurale ; Imagerie in vivo ; Microglie — Imagerie ; Microscopie STED ; Plasticité neuronale
Publications:
In vivo STED imaging reveals high spine turnover in the hippocampus over days Pfeiffer T*, Stefanie Poll*, Stéphane Bancelin*, Kevin Keppler, Martin Fuhrmann# and Nägerl UV#; in preparation.
Two-photon STED microscopy for nanoscale imaging of neural morphology in vivo ter Veer MTV*, Pfeiffer T* and Nägerl UV; Methods in Molecular Biology 2017 1663:45-64.
Induction of hippocampal long-term potentiation increases the morphological dynamics of microglial processes and prolongs their contacts with dendritic spines Pfeiffer T, Avignone E# and Nägerl UV#; Scientific Reports 2016 6:32422.
Thomas Pfeiffer PhD Student, MSc Valentin Nägerl Group – Synaptic Plasticity and Super-resolution Microscopy Interdisciplinary Institute for Neuroscience Université de Bordeaux / UMR 5297 CNRS Centre Broca Nouvelle-Aquitaine
Dernière mise à jour le 23.11.2017
Jury
Stéphane OLIET
DR, CNRS President
Etienne AUDINAT
DR, INSERM Reviewer
Martin FUHRMANN
Associate Prof., DZNE Bonn, Reviewer
Frank KIRCHHOFF
Professor, University of Saarland Examiner
Valentina EMILIANI
DR, CNRS Examiner
Valentin NÄGERL
Prof., University of Bordeaux Supervisor