Techn. Universiẗat, Diss., 2005--München.

Thèse (M.Sc.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr. Publ. aussi en version électronique.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Les bourgeons du goût contiennent 50 à 100 cellules gustatives. Parmi elles, on distingue les cellules de type 2 et 3, capables d’émettre des potentiels d’action. Les cellules réceptrices (type 2), qui détectent les stimulus sapides dans la salive, ne possèdent pas de synapse. Les cellules présynaptiques (type 3), équipées d’une synapse, transmettent l’information aux neurones gustatifs. Nous avons réalisé des enregistrements électrophysiologiques (patch-clamp) de cellules de bourgeons du goût de papilles fongiformes in situ, dans un épithélium lingual isolé de souris.L’analyse des courants d’action en configuration cellule-attachée, permet de distinguer des impulsions courtes et longues. Dans ce dernier cas, la phase initiale rapide de dépolarisation est suivie d’une dépolarisation maintenue et d’une repolarisation lente. Ceci dénote l’activation de canaux dépolarisants autres que ceux réglant habituellement le décours temporel du potentiel d’action.Les enregistrements en patch-perforé gramicidine, qui n’altèrent pas le milieu intracellulaire, ont permis de perfuser l’intérieur de la cellule avec du césium, bloqueur des canaux potassiques. Le césium permet de distinguer les cellules de type 2 des cellules de type 3 par la présence d’un courant césium-résistant qui correspondrait, selon la littérature, à un courant résultant de l’ouverture d’hémicanaux permettant la sortie d’ATP. Nos observations sont globalement en accord avec les données de la littérature, mais ne supportent pas totalement la classification proposée actuellement en trois types cellulaires bien définis.Les hémicanaux joueraient donc un rôle central dans la communication intercellulaire au sein du bourgeon du goût. Nous avons, à notre connaissance pour la première fois, enregistré des canaux à grande conductance dans les cellules gustatives, en absence d’ion divalents dans la pipette d’enregistrement. Ces canaux, non spécifiques, présentent un fonctionnement complexe avec, outre l’état fermé et l’état de plus haute conductance (700pS), de nombreux états d’ouvertures intermédiaires et un état de conductance résiduel proche du niveau fermé.Au bilan, nos résultats confortent l’hypothèse de l’ouverture de canaux dont la grande conductance laisserait passer l’ATP dans les cellules réceptrices. / Taste buds contain 50 to 100 taste cells. Among those cells, type 2 and type 3 cells are able to produce action potentials. Receptor cells (type 2) detect sapid stimulus in the saliva, but do not possess synapses. Presynaptic cells (type 3) with synapse deliver information to the taste neurons. We performed electrophysiological (patch-clamp) recordings of fungiform taste bud cells in situ, from a mouse isolated lingual epithelium.Analysis of action currents in cell-attached configuration allows discrimination of short and long impulses. In the long ones, the rapid initial depolarizing phase is followed by a slow and a maintained repolarization. This suggests the activation of depolarizing channels other than the ones implied in usual action potential time decay. Gramicidin perforated-patch recordings, which do not alter the inside of the cell, allowed cells perfusion with cesium, a potassic channel blocker. Cesium allows to distinguish type 2 from type 3 cells by the presence of a cesium-resistant current, that may correspond, according to the literature, to the current flowing through hemichannels responsible for ATP release. Our observations mostly agree with data from the literature, but do not fully support the actual classification in only three defined cell types.Hemichannels have a key role in intercellular communication within the taste bud. Thus, and to our knowledge for the very first time, we recorded large conductance channels from taste cells, using a divalent-free pipet. Those non-specific channels have a complex opening mechanism, which, besides closed and upper conductance states (700pS), present many intermediate opening levels and residual states close to the closed state. Our results support the hypothesis that large conductance channels responsible for ATP release open in receptor cells.

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Die elektrophysiologischen Vorgänge während der Depolarisation und Repolarisation des Myokards können mittels der Signale des 12-Kanal EKGs selbst bei Vorliegen großen Expertenwissens nur unzureichend beobachtet bzw. interpretiert werden. Grund hierfür sind vor allen Dingen Inhomogenitäten in der kardialen und thorakalen elektrischen Leitfähigkeit sowie die starke Signalabschwächung in den durchlaufenen Geweben. Intrakardiale Verfahren der Signalableitung sind ein Ansatz zu Lösung dieses Problems; sie sind jedoch aufwändig und risikobehaftet. In dem in dieser Arbeit eingesetzten Verfahren hingegen konnte, durch patientenindividuelle Modellierung der Herz- und Thoraxanatomie sowie der Leitfähigkeitsverhältnisse, mittels numerischer Verfahren aus einer Vielzahl von Oberflächen-EKG Ableitungen auf die elektrophysiologischen Vorgänge im Myokard in ihrem zeitlichen und örtlichen Verlauf geschlossen werden (Inverses Problem der Elektrokardiographie). Es konnten bei gesunden Probanden sowie bei Patienten mit verschiedenen kardialen Pathologien zeitlich und örtlich hochaufgelöste Rekonstruktionen von epikardialen- und Transmembranpotentialverteilungen angefertigt werden. Es zeigte sich, dass insbesondere im Bereich großer Infarktnarben der Herzvorder- sowie der Herzhinterwand elektrophysiologische Auffälligkeiten nachweisbar waren. So zeigten sich während der Depolarisationsphase Myokardareale mit einer verminderten Aktivität und Polarisationsumkehr, Bezirke mit verzögerter Depolarisationsaktivität sowie Areale mit atypisch verlaufender Repolarisationsaktivität. Anhand der vorliegenden Ergebnisse konnte gezeigt werden, dass eine Rekonstruktion der physiologischen Abläufe im Myokard während der Depolarisation und der Repolarisation mit dem hierzu implementierten Verfahren möglich ist. Anhand von elektroanatomischen Modellen konnten darüber hinaus die physiologische sowie die pathologisch veränderte Erregungsausbreitung im Myokard simuliert werden. Durch Verbesserung der Rekonstruktionsalgorithmen, der Methoden der Signalverarbeitung und der Regularisierung der Lösungsverfahren ist zukünftig eine weitere Verbesserung der Rekonstruktionsergebnisse zu erwarten. Vor dem klinischen Einsatz der Methode muss eine eingehende Validation erfolgen. / The electrophysiological processes that occur during cardiac depolarization and repolarization can be interpreted via 12-channel ECG only in a limited manner. This is due to inhomogeneities in the cardiac and thoracic electric conductivity and the attenuation of the electric signals in the body. Invasive cardiac measurements can avoid these problems but are expensive and not free of risk for the patient. In this work therefore a method of non-invasive electrocardiographic imaging was established which permits the reconstruction of cardiac electrophysiological processes using exclusively information obtained by non-invasive methods (MR-imaging, electrocardiographic mapping). Using anatomic information from MR-images of the patient’s heart and chest, a patient-individual model of electric conductivity could be created (finite-element method). Numerical algorithms were used to solve the inverse problem of electrocardiography, i.e. finding cardiac potential distributions that explain the measured surface potential distribution. In two healthy volunteers as well as in 7 patients with different cardiac pathologies, reconstructions of epicardial potentials and transmembrane voltages were performed. Specific electrophysiological abnormalities (decreased electric activity, polarization reversal, delayed depolarization and atypical repolarization patterns) could be detected in the proximity of myocardial scars. To optimize reconstruction algorithms and regularization methods, cardiac potentials were also simulated using a cellular automaton and the patient individual conductivity model. This study shows that the reconstruction of cardiac electrophysiology is feasible with this method and that myocardial scars and atypical patterns of depolarization and repolarization can be detected. By further improving the method and after a process of validation, clinically relevant data might be obtained.