Brain anoxia : a multiscale and multi structure study

Anoxie cérébrale : une étude multi-échelle et multi-structurelle Des explorations cliniques et expérimentales ont précédemment montré que l'anoxie cérébrale, causée soit par une ischémie cérébrale globale soit par asphyxie, provoque des modifications progressives dans les activités néocorticales spontanées, capturées par des électrodes EEG de surface. Ces modifications incluent une bouffée d'activité à haute fréquence, suivie par une période d'oscillations lentes avant de s'effondrer dans un état isoélectrique. Après quelques minutes de privation d'oxygène, une grande onde lente triphasique apparaît, nommée « l'onde de la mort » (WoD) chez le rongeur, et « propagation de la dépolarisation terminale » (TSD) chez l'humain, car considérée comme marquer une mort neuronale irréversible.Mes recherches doctorales visent à évaluer si ces changements d'activité observés à la surface corticale durant l'anoxie se manifestent aussi dans les différentes couches corticales. Je cherche à déterminer si la WoD de surface reflète une dépolarisation anoxique synchrone entre les couches corticales ou si elle résulte d'une propagation depuis une zone particulièrement vulnérable à l'anoxie. J'examine également si ces phénomènes sont spécifiques au cortex ou s'ils se retrouvent dans d'autres structures cérébrales, et tente de définir un modèle spatio-temporel pour ces modifications anoxiques étendues.Utilisant un modèle de rongeur en anoxie transitoire, nos études multi-échelles (enregistrements intracellulaires, potentiel de champ local (LFP), et électrocorticographiques) couplées au suivi des constantes physiologiques, révèlent que les dépolarisations anoxiques néocorticales sont initiées dans les couches profondes et se propagent de manière bidirectionnelle à travers la colonne corticale. Ces dépolarisations semblent être provoquées par la forte demande métabolique des neurones des couches profondes, qui présentent une activité spontanée accrue. De plus, les activités LFP enregistrées simultanément dans le cortex somatosensoriel primaire (S1), le cortex pariétal associatif (PTA), le striatum dorsal (STR), le thalamus (TH) et l'hippocampe (HPC) montrent des changements cohérents, incluant une rafale d'activité rapide, une bouffée de fréquences moyennes, et une période d'oscillations lentes avec toutefois un retard significatif des oscillations rapides et moyennes dans l'HPC, tandis que les motifs d'activité lente étaient synchronisés dans les cinq régions. Notamment, l'occurrence de l'état isoélectrique est synchronisée dans toutes les régions, indiquant un effondrement concomitant de l'activité synaptique spontanée. Toutes les structures cérébrales ont montré la survenue d'une grande onde triphasique similaire à la WoD corticale, mais avec des délais variables selon les régions, les ondes dans le STR et TH apparaissant tôt, tandis que celles dans le PTA étaient significativement retardées. Les enregistrements intracellulaires confirment que ces ondes présentes dans le LFP sont corrélés avec des modifications d'activités synaptiques neuronales de fond, reflétant les dépolarisations anoxiques neuronales avec des dynamiques de potentiel membranaire variables régionalement. Cette recherche fournit une description détaillée des altérations temporelles survenant simultanément dans les principales régions du prosencéphale lors d'une anoxie systémique. Elle souligne des changements synaptiques collectifs et principalement cohérents suivis par un silence neuronal et synaptique concomitant. En revanche, les dépolarisations anoxiques, qui initient la mort neuronale, se produisent avec des délais variables, indiquant que les différentes régions cérébrales perdent leurs fonctions de manière asynchrone, reflétant leur vulnérabilité spécifique à la privation d'oxygène.