Les neurones hypothalamiques de kisspeptine comme cible pour les enregistrements de patch-clamp à cellules entières

Hodgkin et Huxley ont fait le premier enregistrement intracellulaire d’un potentiel d’action décrit dans plusieurs études scientifiques. Cet enregistrement a été réalisé sur l’axone du calmar, qui a un grand diamètre (~500 μm), permettant de placer une microélectrode à l’intérieur de l’axone. Ce travail a fourni de grandes possibilités pour la recherche scientifique, aboutissant plus tard à la création du mode tension-pince, qui a été utilisé pour étudier la base ionique de la génération de potentiel d’action 1,2,3,4,5,6,7,8. Au fil des ans, la technique a été améliorée et elle est devenue largement appliquée dans la recherche scientifique ^6,9. L’invention de la technique du patch-clamp, qui a eu lieu à la fin des années 1970 grâce à des études initiées par Erwin Neher et Bert Sakmann, a permis aux chercheurs d’enregistrer des canaux ioniques uniques et des potentiels ou courants de membrane intracellulaire dans pratiquement tous les types de cellules en utilisant une seule électrode 9,10,11,12 . Les enregistrements patch-clamp peuvent être effectués sur une variété de préparations tissulaires, telles que des cellules cultivées ou des tranches de tissus, soit en mode de serrage de tension (maintien de la membrane cellulaire à une tension définie permettant l’enregistrement, par exemple, de courants dépendants de la tension et de courants synaptiques) ou en mode de pince de courant (permettant l’enregistrement, par exemple, des changements dans le potentiel de membrane au repos induits par les courants ioniques, les potentiels d’action et la fréquence du potentiel postsynaptique).

L’utilisation de la technique patch-clamp a rendu possible plusieurs découvertes notables. En effet, les résultats fondamentaux sur les propriétés électrophysiologiques des neurones hypothalamiques kisspeptine situés au niveau des noyaux périventriculaire antéroventrulaire et périventriculaire rostral (AVPV/PeN^Kisspeptin), également connu sous le nom de zone périventriculaire rostrale du troisième ventricule (RP3V), et le noyau arqué de l’hypothalamus (ARH^kisspeptine)^13,14,15 présentent un intérêt particulier. En 2010, Ducret et al. ont effectué les premiers enregistrements de neurones AVPV / PeN^Kisspeptinchez la souris en utilisant un autre outil électrophysiologique, la technique de patch-clamp à cellules lâches. Ces études ont fourni une description électrique des neurones AVPV/PeN^Kisspeptin et ont démontré que leurs schémas de déclenchement dépendent du cycle œstral¹⁶. En 2011, Qiu et al. ont utilisé la technique du patch-clamp à cellules entières pour démontrer que les neurones ARH^kisspeptin expriment les courants endogènes du stimulateur cardiaque¹⁷. Par la suite, Gottsch et al. ont montré que les neurones kisspeptine présentent une activité spontanée et expriment à la fois des courants calciques de type h (stimulateur cardiaque) et de type T, suggérant que les neurones ARH^kisspeptine partagent des propriétés électrophysiologiques avec d’autres neurones cardiaques du système nerveux central¹⁸. De plus, il a été démontré que les neurones de la^kisspeptine ARH présentent des taux de déclenchement sexuellement dimorphes et que les neurones AVPV/PeN^Kisspeptin présentent un potentiel de membrane au repos bimodal (RMP) influencé par les canaux potassiques sensibles à l’ATP (K_ATP)^19,20. En outre, il a été établi que les stéroïdes gonadiques affectent positivement l’activité électrique spontanée des neurones kisspeptine chez la souris 19,20,21. Les premiers travaux qui étudient les propriétés électrophysiologiques des neurones kisspeptine sont mentionnés 16,17,18,19,20. Depuis lors, de nombreuses études ont utilisé la technique de patch-clamp à cellules entières pour démontrer quels facteurs/neuromodulateurs sont suffisants pour moduler l’activité électrique des neurones kisspeptine (Figure 1)17,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,^31,32.

Compte tenu de l’importance de cette technique pour l’étude des neurones nécessaires à la reproduction, parmi d’autres types de cellules non abordés ici, cet article décrit les étapes de base pour le développement de la technique de patch-clamp à cellules entières, telles que la préparation des solutions, la dissection et le découpage du cerveau, et l’exécution du sceau de la membrane cellulaire pour les enregistrements. De plus, des questions pertinentes sur la technique sont discutées, telles que ses avantages, ses limites techniques et ses variables importantes qui doivent être contrôlées pour une performance expérimentale optimale.