Influence de différents polymères aminés sur le développement de neurones corticaux primaires

Ce mémoire s’intéresse à l’optimisation de surfaces pour la culture cellulaire afin de favoriser spécifiquement le développement et la maturation de neurones corticaux primaires in vitro. La problématique principale est de comparer l’influence de revêtements de polymère aminé sur l’adhésion cellulaire, la croissance des neurites et la formation de réseaux synaptiques fonctionnels. Pour cela, quatre polymères ont été étudiés : le polyvinylamine (PVAm), le polyéthylèneimine branché 25 kDa et 800 Da (respectivement nommés PEIb1 et PEIb2) et le polyallylamine (PAAm). Ces polymères ont été attachés de manière covalente sur des lamelles de verre, puis comparés à la poly-D-lysine (PDL 5) prise pour référence. Les méthodes utilisées combinent une évaluation colorimétrique de la densité surfacique de groupes amines sur les lamelles fonctionnalisées, grâce au test au bleu de Coomassie brillant, et une analyse du développement neuronal par immunocytochimie, en utilisant la synaptophysine et la sous-unité GluR1 du récepteur au glutamate de type AMPA (α-amino-3-hydroxy-5-méthylisoxazol-4-propionate) comme marqueurs. Par ailleurs, la croissance des neurites et l’évolution de la surface cellulaire ont été suivies par microscopie en temps réel.

Abstract

This thesis focuses on optimizing culture surfaces to promote the development and maturation of primary cortical neurons in vitro. The main goal is to compare the effects of different amine-based polymer coatings on cell adhesion, neurite growth and the formation of functional synaptic networks. Four polymers are studied: polyvinylamine (PVAm), branched polyethyleneimine at 25 kDa and 800 Da (PEIb1 and PEIb2, respectively) and polyallylamine (PAAm). These polymers were covalently grafted onto glass coverslips and compared to poly-D-lysine (PDL 5), used as a reference. Methods combine a colorimetric assay, using Coomassie Brilliant Blue, to measure surface amine density, and immunocytochemical analysis of neuronal development, using synaptophysin and the GluR1 sub-unit of AMPA (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid) receptor as markers. Neurite growth and cell surface area were also monitored by live microscopy. Results indicate that PEIb1 at 20 µg/mL (PEIb1 20) enhances neurite growth, high synaptic contact density and limits cell clustering. PVAm supports synaptic development but leads to less homogeneous network organization. PEIb2 shows insufficient amine density to sustain neuronal growth and PAAm was excluded due to poor coating homogeneity. After ten days of culture, analysis of synaptic contacts indicate that neuron interconnection and maturation are greater and faster on PDL 5. After two weeks, neurons on PEIb1 20 appear more interconnected, but still show delayed maturation compared to those grown on PDL 5.