MARSEILLE INSTITUTE OF DEVELOPMENTAL BIOLOGY

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Elena Brunet

IBDM

Compréhension des mécanismes moléculaires et physiques sous-jacents aux stimulations ultrasonores des neurones sensoriels primaires

Les neurones des ganglions dorso-rachidiens (DRG) présentent un large éventail de fonctions, tels que la perception du toucher, de la douleur et de la démangeaison. Ces neurones sont des cibles prometteuses pour la neuromodulation non invasive par ultrasons focalisés. Cependant, les mécanismes moléculaires et physiques sous-jacents aux stimulations ultrasonores des DRG sont à ce jour inconnus. Cette étude vise à explorer la stimulation directe de neurones sensoriels primaires individuels provenant des DRGs en combinant les ultrasons focalisés, l’imagerie calcique et le séquençage ARN de cellules uniques. Nous avons montré qu’un stimulus à 20 MHz pour une durée de 1 ms et une pression acoustique de 5 MPa permet d’activer 52% des DRG. Les données de séquençage ARN de cellules uniques ont également montré que parmi les neurones sensibles aux ultrasons, plus de la moitié sont des neurones exprimant la protéine GINIP (Gαi-interacting protein), correspondant à des mécanorécepteurs à bas seuil (C-LTMRs) exprimant la tyrosine Hydroxylase (TH) et des mécanorécepteurs à haut seuil (C-HTMRs) exprimant le récepteur MRGPRD. Ce résultat a été confirmé par l’utilisation d’un modèle de souris ginip. Les DRG sensibles (US+) et non sensibles (US-) aux ultrasons expriment des modules de gènes différents et sont associés à des voies moléculaires spécifiques telles que la réponse à la douleur pour les neurones US+ et l’organisation des fibrilles de collagène pour les neurones US-. L’imagerie ultra-rapide a révélé que la déformation cellulaire est concomitante à l’activation des DRG, suggérant que les forces mécaniques jouent un rôle majeur dans l’activation cellulaire. Nos résultats ont permis d’identifier les paramètres US permettant d’activer des sous-ensembles distincts de neurones DRG et ouvrent de nouvelles voies pour l’utilisation de la stimulation US afin de moduler la fonction des neurones DRG.