Imagerie calcique in vivo des réponses des neurones ganglionnaires géniculés de souris aux stimuli gustatifs

Un élément clé du système gustatif périphérique des mammifères est le ganglion géniculé. En plus de certains neurones somatosensoriels qui innervent le pavillon de l’oreille, le géniculé est composé des corps cellulaires des neurones gustatifs innervant la langue antérieure et le palais. Semblables à d’autres neurones sensoriels périphériques, les neurones ganglionnaires géniculés sont pseudo-unipolaires avec un long axone projetant périphériquement vers les papilles gustatives, et au centre du noyau du tronc cérébral du tractus solitaire¹. Ces neurones sont activés principalement par la libération d’ATP par les cellules réceptrices du goût répondant aux stimuli gustatifs dans la cavité buccale^2,3. L’ATP est un neurotransmetteur essentiel pour la signalisation du goût, et les récepteurs P2rx exprimés par les neurones ganglionnaires gustatifs sont nécessaires à leur activation^4. Étant donné que les cellules réceptrices du goût expriment des récepteurs gustatifs spécifiques pour une modalité gustative particulière (sucré, amer, salé, umami ou acide), on a émis l’hypothèse que les réponses des neurones ganglionnaires gustatifs aux stimuli gustatifs seraient également étroitement accordées⁵.

Des enregistrements de nerfs entiers ont montré à la fois que la chorda tympani et les nerfs pétrosaux supérieurs plus grands conduisent des signaux gustatifs représentant les cinq modalités gustatives du ganglion géniculé^6,7. Cependant, cela laissait encore des questions sur la spécificité des réponses neuronales à un tastant donné: s’il existe des neurones spécifiques à la modalité du goût, des neurones polymodaux ou un mélange des deux. Les enregistrements de fibres uniques donnent plus d’informations sur l’activité des fibres individuelles et leurs sensibilités chimiques^8,9,10, mais cette méthodologie se limite à la collecte de données à partir d’un petit nombre de fibres. De même, les enregistrements électrophysiologiques in vivo de neurones ganglionnaires géniculés individuels de rats donnent des informations sur les réponses des neurones individuels^11,12,13, mais perdent toujours l’activité de la population et produisent relativement peu d’enregistrements de neurones par animal. Afin d’analyser les schémas de réponse des ensembles neuronaux sans perdre de vue l’activité des neurones individuels, de nouvelles techniques devaient être utilisées.

L’imagerie calcique, en particulier en utilisant des indicateurs de calcium génétiquement codés comme GCaMP, a fourni cette percée technique^14,15^,16,17,18. GCaMP utilise le calcium comme indicateur de l’activité neuronale, augmentant la fluorescence verte à mesure que les niveaux de calcium dans la cellule augmentent. De nouvelles formes de GCaMP continuent d’être développées pour améliorer le rapport signal/bruit, ajuster la cinétique de liaison et s’adapter aux expériences spécialisées¹⁹. GCaMP fournit une résolution de neurone unique, contrairement à l’enregistrement de nerfs entiers, et peut mesurer simultanément les réponses d’ensembles de neurones, contrairement à l’enregistrement d’une seule fibre ou d’une seule cellule. L’imagerie calcique des ganglions géniculés a déjà fourni des informations importantes sur les profils de réglage de ces neurones chez les souris de type sauvage^16,20, et a identifié des phénotypes périphériques de mauvais câblage du goût chez des souris génétiquement manipulées¹⁸.

Une difficulté majeure à l’application de techniques d’imagerie calcique in vivo au ganglion géniculé est qu’il est encapsulé dans la bulle tympanique osseuse. Afin d’obtenir un accès optique au géniculé, une intervention chirurgicale délicate est nécessaire pour enlever les couches d’os, tout en gardant le ganglion intact. À cette fin, nous avons créé ce guide pour aider d’autres chercheurs à accéder au ganglion géniculé et à imager les réponses fluorescentes médiées par GCaMP de ces neurones pour goûter les stimuli in vivo.