Électrophysiologie patch clamp

Électrophysiologie moléculaire patch clamp

L’électrophysiologie est l’une des disciplines fondatrices des neurosciences et de la physiologie cardiaque pour l’étude des canaux ioniques. La technique d’électrophysiologie moléculaire patch-clamp est un outil d’électrophysiologie polyvalent qui permet de mieux comprendre le fonctionnement des canaux ioniques.

Toutes les cellules expriment des canaux ioniques, mais les cellules les plus souvent étudiées avec les techniques patch-clamp incluent les neurones, les fibres musculaires, les cardiomyocytes et les ovocytes surexprimant des canaux ioniques uniques. Pour évaluer la conductance des canaux ioniques uniques, une microélectrode forme un joint de haute résistance avec la membrane cellulaire, puis un morceau de membrane cellulaire contenant le canal ionique d’intérêt est prélevé. Lorsque la microélectrode est scellée à la membrane cellulaire, une technique alternative est de rompre ce petit morceau pour donner à l’électrode un accès électrique à la cellule entière. Une tension est alors appliquée, formant un voltage-clamp, ou blocage de potentiel, et le courant membranaire est mesuré. La technique de current-clamp, ou de courant imposé, peut également être utilisée pour mesurer les changements de potentiel de la membrane. Les changements de potentiel ou de courant dans les membranes cellulaires peuvent être modifiés en administrant des composés capables de bloquer ou d'ouvrir les canaux. Ces techniques permettent aux chercheurs de mieux comprendre le comportement des canaux ioniques en état normal et en état pathologique, et comment différents médicaments, ions ou autres analytes peuvent modifier ces états.

Techniques d’électrophysiologie

  • Qu’est-ce que le voltage-clamp, mesure de courant en potentiel imposé, continu à électrode unique (cSEVC) ?

    cSEVC

    Qu’est-ce que le voltage-clamp continu à électrode unique (cSEVC) ? Il s’agit d’une méthode patch-clamp électrophysiologique permettant de passer une tension membranaire dans une cellule et de mesurer le changement de courant lors du changement de tension.

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  • Qu’est-ce que le voltage-clamp, mesure de courant en potentiel imposé, continu à électrode unique (cSEVC) ?

    dSEVC

     Dans le voltage-clamp discontinu à électrode unique (dSEVC), les tâches d’enregistrement de la tension et de passage du courant se font dans la même micropipette.

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  • Qu’est-ce qu’un potentiel d’action  ?

    Potentiel d’action

     Un potentiel d’action est une augmentation rapide suivie d'une chute de tension ou de potentiel membranaire à travers une membrane cellulaire, selon un modèle caractéristique. Des exemples de cellules qui envoient des signaux par des potentiels d’action sont les neurones et les cellules musculaires.

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  • Acquisition numérique pour l’électrophysiologie patch-clamp

    Acquisition numérique

    Le signal de tension ou de courant recueilli par l’amplificateur est un signal analogique, mais pour effectuer l’analyse des données nécessaire pour les mesures patch-clamp haute résolution, ce signal analogique doit être converti en signal numérique. Positionné entre l'amplificateur et l'ordinateur, le numériseur accomplit cette tâche importante. La qualité du signal est extrêmement importante et dépend de la fréquence d’échantillonnage. La dernière génération de numériseurs Digidata effectue l'échantillonnage à une fréquence de 500 kHz et peut être équipée de la fonctionnalité HumSilencer, qui permet d'éliminer le bruit de la fréquence d’alimentation à 50/60 Hz.

  • Technique d’enregistrement patch-clampsur canaux uniques

    Enregistrement sur canaux uniques

    La technique d’électrophysiologie moléculaire patch-clamp utilise une micropipette en verre en formant un joint de l'ordre du giga-ohm avec la membrane cellulaire. La micropipette contient un fil électrique baignant dans une solution électrolytique pour la conduction des ions. Pour mesurer les canaux ioniques uniques, un « morceau » (patch) de membrane est prélevé sur la cellule après avoir formé une étanchéité giga-ohmique. Si un canal ionique unique se trouve dans le patch, des courants peuvent être mesurés. L’Axopatch 200B, grâce à son profil à bruit de fond très bas, est idéal pour cette application, optimisant le signal pour les canaux ioniques présentant les plus faibles conductances.

  • Action Potential Search patch-clamp pour les événements cellulaires

    Action Potential Search

    Les potentiels d’action constituent des événements cellulaires importants. Sans potentiel d’action, le cœur ne battrait pas et les neurones n’enverraient pas de signaux. La mesure de ces événements est donc capitale. L’outil Action Potential Search (Recherche de potentiels d’action) dans le module avancé Clampfit 11 détecte tous les potentiels d’action dans le fichier de données. Il applique des métriques déterminées par le programme et définies par l’utilisateur, notamment l’amplitude, la durée du PA, les temps de montée et de descente, les pentes de montée et de descente, la fréquence et le temps pic à pic, le delta d’amplitude par pic, l’amplitude et la durée après potentiel et le potentiel seuil.

  • Canaux ioniques

    Canaux ioniques

    Un canal ionique est un groupe de protéines qui forme un pore à travers la bicouche lipidique d'une cellule. Chaque canal est perméable à un ion spécifique tel qu'un ion potassium, sodium, calcium, chlorure. La technique de patch-clamp est utilisée pour évaluer le courant ou la tension dans la membrane associée à l’activité des canaux ioniques grâce à une mesure directe, en temps réel, par des amplificateurs ultrasensibles, des systèmes d’acquisition de données de haute qualité et des logiciels puissants pour évaluer les résultats.

  • Techniques d’électrophysiologie patch-clamp

    Patch Clamp

    La technique d’électrophysiologie moléculaire patch-clamp utilise une micropipette en verre en formant un joint de l'ordre du giga-ohm (GΩ) avec la membrane cellulaire. La micropipette contient un fil électrique baignant dans une solution électrolytique pour la conduction des ions. La technique « sur cellule entière » implique la rupture d’un morceau de membrane par une aspiration légère de manière à fournir un accès électrique de faible résistance permettant le contrôle de la tension transmembranaire. Sinon, il est aussi possible de prélever un morceau de membrane sur la cellule et d'évaluer les courants qui passent à travers les canaux uniques au moyen de la technique d’électrophysiologie moléculaire patch-clamp « inside-out » ou « outside-out ».

  • Technique d’électrophysiologie moléculaire patch-clamp pour l’enregistrement sur cellule entière

    Enregistrement sur cellule entière

    La technique de patch-clamp sur cellule entière utilise une micropipette en verre en formant un joint étanche de l'ordre du gigaohm (GΩ) avec la membrane cellulaire. Cette micropipette contient un fil électrique baignant dans une solution électrolytique pour la conduction des ions. Un morceau de membrane est ensuite brisé par légère aspiration afin de fournir un accès de faible résistance à la cellule entière grâce à la micropipette en verre, ce qui vous permet de contrôler la tension transmembranaire et d’évaluer la somme de tous les courants traversant les canaux ioniques liés à la membrane.

  • Compensation de la résistance en série en utilisant la méthode d’enregistrement sur cellule entière

    Compensation de la résistance en série

    La résistance en série est la somme de toutes les résistances entre l’amplificateur et l’intérieur de la cellule calculée en utilisant la méthode d’enregistrement sur cellule entière. En raison de la loi d’Ohm, plus cette résistance est élevée, plus la différence entre le niveau de contrôle et les valeurs mesurées est importante. Cela engendre une erreur de la mesure de potentiel ou de courant, entraînant éventuellement des observations inexactes. Pour éviter cette erreur, les amplificateurs de Molecular Devices sont dotés de circuits intégrés visant à améliorer la bande passante de l’enregistrement en compensant l’erreur introduite par la chute de tension ou de courant à travers des résistances en série.

  • Amplificateur de mesure de courant en potentiel imposé

    Amplificateur de mesure de courant en potentiel imposé

    Dans une expérience de mesure de courant en potentiel imposé, le potentiel membranaire d'une cellule est contrôlé et le courant transmembranaire requis pour maintenir ce potentiel est mesuré. Ce contrôle du potentiel s’appelle un potentiel de commande. Pour maintenir ce niveau de potentiel de commande, un amplificateur doit injecter du courant. Le courant injecté sera égal et opposé au courant s’échappant des canaux ioniques ouverts, permettant à l’amplificateur de mesurer la quantité de courant passant par les canaux ioniques membranaires ouverts.

  • Amplificateur de mesure de potentiel en courant imposé

    Amplificateur de mesure de potentiel en courant imposé

    Le current-clamp est une méthode utilisée pour mesurer le potentiel membranaire (tension) résultant d’une injection de courant. Pour mesurer le potentiel membranaire, les amplificateurs MultiClamp 700B et Axoclamp 900A suivent la chute de tension initiée par l’injection de courant le long d’une résistance en série. Le current-clamp est couramment utilisé pour injecter des ondes de courant simulées, mais réalistes, dans une cellule, et pour en suivre l’effet sur la membrane. Cette technique est idéale pour évaluer les événements cellulaires importants tels que les potentiels d’action.

  • Technologie HumSilencer

    Technologie HumSilencer

    Le bruit de fréquence de ligne 50/60 Hz, également appelé hum électrique, est la source la plus fréquente de bruit de fond dans les expériences d'électrophysiologie patch-clamp. Ce bruit de fond peut recouvrir les signaux biologiques d’intérêt, ce qui rend les mesures patch-clamp sensibles pratiquement impossibles. Les solutions traditionnelles ne sont généralement que partiellement efficaces et peuvent altérer la précision des données. HumSilencer est une technologie adaptative sans filtre qui apprend et supprime le bruit de la fréquence d’alimentation sans avoir recours à des méthodes altérant la précision des signaux comme, par exemple, l'utilisation de filtres qui peuvent déformer les signaux biologiques.

  •  Analyse des voies de signalisation cellulaire

    Analyse des voies de signalisation cellulaire

    Les canaux ioniques jouent un rôle dans de nombreuses voies de signalisation cellulaire. Ainsi une meilleure connaissance de la fonction de ces canaux ioniques sensibles aux variations du potentiel membranaire, ou à la présence/absence d’autres molécules, permet de comprendre exactement leur rôle dans les processus biologiques normaux et anormaux, tels que la différenciation et la migration cellulaires, les états pathologiques et les communications neuronales.

  • Canaux ioniques utilisés dans la recherche sur les maladies

    Recherche sur les maladies

    Les canaux ioniques jouent un rôle dans de nombreuses maladies, dont l'hypertension, les arythmies cardiaques, les troubles gastro-intestinaux, immunitaires et neuromusculaires, les douleurs pathologiques et les cancers. En comprenant le rôle exact joué par les canaux ioniques dans une maladie, les chercheurs pourraient trouver un moyen de modifier le canal ionique afin d'agir sur l’évolution de cette maladie.

  • Outil Population Spike Search

    Population Spike Search

    Les enregistrements de pics de population et les expériences « paired pulses », même s’ils sont simples à recueillir, sont généralement difficiles à analyser. Ce n’est plus le cas avec le module d’analyse avancé Clampfit dans le logiciel pCLAMP 11. L’outil Population Spike Search (recherche de pics de population) localise automatiquement les pics de population selon des paramètres définis par l’utilisateur et calcule l’amplitude, l’aire sous la courbe, la demi-largeur, les temps de montée et de descente, les pentes de montée et de descente, les contours des pics de population et les « paired pulses ».

  • Macros d’analyse de données par lots

    Macros d’analyse de données par lots

    Le module d’analyse avancé Clampfit, qui fait partie du logiciel pCLAMP 11, comprend un outil d’analyse de données par lots qui utilise des macros pour accélérer l’analyse des données. L’analyse par lots permet de gagner du temps en analysant des quantités importantes de données créées par le même protocole. Pour utiliser l’analyse par lots, il suffit d’activer la fonction de capture macro, d’analyser les données et d’enregistrer la macro. Lorsque des données supplémentaires doivent être analysées, il suffit d’appliquer la macro enregistrée et les données sont automatiquement analysées.

  • Détection automatisée des événements Clampfit

    Détection automatisée des événements

    Le module d’analyse avancé Clampfit, qui fait partie du logiciel pCLAMP 11, est doté d’un moteur de détection d'événements flexible qui analyse les données post-synaptiques et les potentiels d’action spontanés et provoqués. Les événements sont détectés par franchissement de seuil ou par « pattern-matching Template Search », une recherche de correspondances à des modèles. Les Template Search analysent les événements spontanés comme les PPSE et les PPSI miniatures. En outre, plusieurs catégories d’événements peuvent être détectées simultanément. L’environnement intégré du logiciel Clampfit 11 associe les événements détectés dans les données aux fenêtres de tableurs et de graphiques, ce qui permet une évaluation contextuelle rapide de l'ensemble des données.

Ressources sur l’électrophysiologie

Vidéos et démos

Calculez la constante du temps de descente et réalisez des courbes de régression avec le logiciel Axon pCLAMP

Comment combiner les tracés, calculer la constante du temps de montée ou de décroissance et réaliser l'ajustement des courbes avec le logiciel pCLAMP de chez Axon

Créez des formes d'ondes de commande personnalisées avec le logiciel pCLAMP

Comment créer des formes d'ondes de commande personnalisées avec le logiciel pCLAMP

Utilisez les clés de séquençage, la liste des utilisateurs et le fichier de stimulation avec le logiciel pCLAMP

Utilisation des clés de séquençage, de la liste des utilisateurs et du fichier de stimulation avec le logiciel pCLAMP

Synchronisation des solutions d’électrophysiologie et d’imagerie avec le logiciel pCLAMP et MetaMorph

Synchronisation des solutions d’électrophysiologie et d’imagerie avec le logiciel pCLAMP et MetaMorph de chez Axon

Test membranaire entre les balayages dans Clampex et analyse des événements synaptiques avec l’analyse de données Clampfit

Statistiques en ligne, test membranaire entre les balayages dans Clampex et analyse des événements synaptiques avec l’analyse de données Clampfit™

Utilisation de l'Axoporator pour l’électroporation de cellule unique pour la transfection et le marquage par coloration

Utilisation de l’Axoporator 800A pour l’électroporation de cellule unique pour la transfection et le marquage par coloration

Utilisation d’Axoclamp 900A pour la mesure de courant en potentiel imposé à deux électrodes d'expression de canaux ioniques dans des ovocytes de xénope

Utilisation d’Axoclamp 900A pour la mesure de courant en potentiel imposé à deux électrodes d'expression de canaux ioniques dans des ovocytes de xénope

Utilisation de filtres pour l’acquisition de données et avec l’application Clampfit

Rédaction de protocoles de dépression et de potentialisation à long terme et utilisation de filtres pour l’acquisition de données et avec l’application Clampfit

Résistance en séries compensée

Résistance en séries compensée ou non

Utilisation des études électrophysiologiques pour accélérer l’étude mécanique sur la réception et la transmission

Utilisation des études électrophysiologiques pour accélérer l’étude mécanique sur la réception et la transmission

Choix de matériels pour l’optogénétique en vue de la modélisation de lumière synchronisée

Choix de matériels et de mises à jour pour l’optogénétique en vue de la modélisation de lumière synchronisée

Effets des protéines bêta-amyloïdes sur hSlo1.1, un canal BK, dans le modèle d’ovocyte de xénope

Études sur les effets des protéines bêta-amyloïdes sur hSlo1.1, un canal BK, dans un modèle d’ovocyte de xénope

Outils nanopores-électroniques pour la biophysique de la molécule unique et les bio-nanotechnologies

Outils nanopores-électroniques pour la biophysique de la molécule unique et les bio-nanotechnologies

Amplificateurs Axon et logiciel pCLAMP : revue des principales caractéristiques (version chinoise)

Amplificateurs Axon et logiciel pCLAMP : revue des principales caractéristiques (version chinoise)

Utilisation de Clampfit dans l’analyse basique de canaux uniques

Analyse basique de canaux uniques avec Clampfit

Analyse du potentiel d’action dans le module Clampfit

Analyse du potentiel d’action dans le module Clampfit

Présentation de l’éditeur de protocoles dans le module d’acquisition de données pCLAMP

Présentation de l’éditeur de protocoles dans le module d’acquisition de données pCLAMP

Présentation de l’éditeur de protocoles dans pCLAMP (version chinoise)

Présentation de l’éditeur de protocoles dans pCLAMP (version chinoise)

Produits et services connexes de l’électrophysiologie

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