Aller au contenuAller au menuAller à la recherche

Daniel Zytnichi "Une nouvelle approche de la physiologie du neurone moteur"

Abstract :


Loin de transmettre passivement une hypothétique « commande centrale », les motoneurones spinaux construisent activement le mouvement.
Ces neurones intègrent de multiples informations en provenance du cortex moteur, du cervelet, du tronc cérébral et de la moelle épinière et les combinent avec les informations sensorielles proprioceptives issues principalement de capteurs situés dans les muscles (fuseaux neuromusculaires, organes tendineux de Golgi). Les motoneurones opèrent une transformation complexe des multiples messages qu’ils reçoivent en un signal de commande adapté aux propriétés contractiles des fibres musculaires qu’ils innervent.
Ce processus de transduction est d’une complexité inouïe. Il repose sur la mise en jeu d’une panoplie de canaux ioniques voltage ou calcium-dépendants situés sur la membrane du motoneurone. Aux courants sodique et potassique rapides responsables des potentiels d’action s’ajoutent notamment un courant potassique lent de post-hyperpolarisation qui stabilise la décharge du motoneurone, un courant cationique mixte Ih et des courants entrants persistants sodique et calcique. De plus, ces différents courants ioniques ne jouent pas un rôle stéréotypé dans le fonctionnement du motoneurone, car ils sont potentialisés ou déprimés par la sérotonine, la noradrénaline et l’acétylcholine en fonction du contexte physiologique. Cette neuromodulation contrôlée par des noyaux du tronc cérébral modifie la balance entre le courant de post-hyperpolarisation qui stabilise la décharge et les courants entrants persistants qui augmentent l’excitabilité du motoneurone.
Notre laboratoire met en œuvre une approche interdisciplinaire originale, combinant électrophysiologie et modélisation physique, pour mettre au jour les principes de fonctionnement du motoneurone et les mécanismes biophysiques qui les sous-tendent. Nous avons été les premiers dans le monde à utiliser in vivo la technique du «dynamic clamp ». Cette technique nous permet de changer à volonté la panoplie des courants ioniques des motoneurones dans des animaux profondément anesthésiés. Nous pouvons ainsi analyser l’impact d’un courant ionique sur l’intégration des entrées synaptiques et les caractéristiques temporelles de la décharge produite par le motoneurone. Les résultats obtenus sont interprétés grâce à des modèles simples de motoneurones que nous résolvons analytiquement ou numériquement, en utilisant des concepts et méthodes classiques en Physique théorique (bifurcations, méthodes multi-échelles, équations stochastiques). Je présenterai nos travaux récents montrant, en particulier, le rôle inattendu du courant Ih et des courants entrants persistants dans le recrutement des motoneurones.

Selected publications

1) Brizzi, L., Meunier, C., Zytnicki, D., Donnet, M., Hansel, D., Lamotte d'Incamps, B., and Van Vreeswijk, C. (2004). How shunting inhibition affects the discharge of lumbar motoneurones: a dynamic clamp study in anaesthetized cats. J Physiol 558, 671-683.
(2) Meunier, C., and Borejsza, K. (2005). How membrane properties shape the discharge of motoneurons: a detailed analytical study. Neural Comput 17, 2383-2420.
(3) Manuel, M., Meunier, C., Donnet, M., and Zytnicki, D. (2005). How much afterhyperpolarization conductance is recruited by an action potential? A dynamic-clamp study in cat lumbar motoneurons. J Neurosci 25, 8917-8923.
(4) Manuel, M., Meunier, C., Donnet, M., and Zytnicki, D. (2005). The afterhyperpolarization conductance exerts the same control over the gain and variability of motoneurone firing in anaesthetized cats. J. Physiol (Lond) 576 :873-86. Epub 2006 Aug 24

Jean René Cazalets