intrinsic membrane properties of central vestibular neurons in physiological and pathophysiological conditions
Propriétés électrophysiologiques intrinsèques des neurones vestibulaires centraux en conditions physiologiques et physiopathologiques
Résumé
The rationale of this thesis is to investigate both the resting and the dynamical properties of central vestibular neurons. A principal objective of this work is to determine the functional properties of different populations of neurons within a particular nucleus. In particular, two neuronal groups in the medial vestibular nucleus (MVN), type A and type B, having different action potential profiles, were investigated to evaluate their resting and dynamical properties. In order to address these issues, we compared different central vestibular neurons recorded under several experimental conditions. Namely, we studied (1) the behaviour of normal MVN neurons, (2) the plasticity of the intrinsic properties of MVN neurons after lesions, (3) the properties of vestibular neurons located in the lateral nucleus, and finally (4) the characterictics of vestibular neurons in another species, the frog. For (1) and (2), long term studies of the plasticity of MVN neurons intrinsic properties following unilateral labyrinthectomy showed that the lesion differentially affects ipsi and contralesional neurons. Ipsilesional MVN neurons developed more tonic discharge properties while contralesional MVN neurons evolved towards more phasic discharge properties. From a functional point of view, some of these neural modifications might help to restore the deficits triggered by the lesion, whereas others will indefinitly impaire the behaviour. On (3), a comparison of the normal electrophysiological intrinsic properties of MVN neurons and of the giant Deiters' neurons located in the lateral vestibular nuclei recorded in control conditions was performed. This shows that a particular function of neurons appears to be directly correlated with its electrophysiological intrinsic properties. Finally in (4), the properties of guinea-pig and frog central vestibular neurons were compared. Central vestibular pathways are organized in complementary, frequency tuned channels. The neuronal populations constituting those overlapping channels were involved in common motor tasks. These studies suggest that in both frog and guinea-pig, the central vestibular system consists of essentially linear tonic neurons and more nonlinear phasic neurons. Thus it would appear that the basic organization of the vestibular system is conserved throughout Vertebrates. These results are interpreted within the framework of a coadaptation between the intrinsic electrophysiological properties and the synaptic inputs for particular neurons.
Nous nous sommes attachés à étudier les propriétés électrophysiologiques intrinsèques des neurones vestibulaires centraux. Notre objectif était de déterminer les propriétés fonctionnelles de différentes populations de neurones enregistrés au sein d'un même noyau. Plus précisément, deux types cellulaires ont été décrits au sein du noyau vestibulaire médian (NVM) à partir de la forme de leurs potentiels d'action : il s'agit des neurones de type A et B. Afin de comprendre la pertinence physiologique de cette classification, nous avons comparé les propriétés intrinsèques de groupes de neurones enregistrés dans différentes conditions au sein des noyaux vestibulaires centraux. Nous avons (1) étudié le comportement des neurones du NVM en conditions contrôles. (2) Nous avons étudié la plasticité post-lésionelle des propriétés intrinsèques de ces neurones. (3) Par la suite, nous avons comparé les neurones du NVM et du noyau vestibulaire latéral (NVL) en conditions normales. (4) Finalement nous avons comparé les propriétés des neurones vestibulaires enregistrés chez le cobaye à celles des neurones enregistrés chez la grenouille. Nos études de la plasticité à long terme des propriétés électrophysiologiques des neurones vestibulaires médians au cours de la compensation vestibulaire (1) et (2) nous ont permis de montrer que la labyrinthectomie unilatérale affecte différemment les neurones vestibulaires situés de part et d'autre du tronc cérébral. Les neurones ipsilatéraux à la lésion développent des propriétés de décharge plus toniques qu'en contrôle, alors que les neurones contralatéraux à la lésion développent des propriétés de décharge plus phasiques. D'un point de vue fonctionnel, certaines des modifications observées favoriseront la compensation comportementale des déficits induits par la labyrinthectomie unilatérale, mais d'autres rendront au contraire certaines réponses définitivement impossibles. Puis, en (3), l'extension de nos études aux neurones de Deiters du NVL chez le cobaye a montré comment la fonction particulière des cellules d'un noyau peut déterminer l'expression de leurs conductances. Finalement, en (4), la comparaison des propriétés des neurones vestibulaires centraux de deux espèces nous a permis de proposer une organisation des voies centrales vestibulaires en voies fréquentielles complémentaires de traitement des informations sensorielles. Au sein de chaque espèce, nous retrouvons la même distinction fonctionnelle entre les neurones toniques à réponses plutôt linéaires et les neurones phasiques pourvus de non-linéarités importantes, suggérant une conservation de l'organisation de base du système vestibulaire chez les Vertébrés. L'ensemble de mes résultats peut être interprété dans le cadre d'une coadaptation des propriétés intrinsèques et des entrées synaptiques reçues par les neurones.