La technique patch-clamp est le nom donné à une technique de mesure électrophysiologique. Il permet de mesurer les courants ioniques à travers des canaux individuels dans une membrane plasmique.
Quelle est la technique du patch-clamp?
La technique de patch clamp ou méthode de patch clamp appartient à l'électrophysiologie, qui est une branche de la neurophysiologie traitant de la transmission électrochimique de signaux dans le système nerveux. Avec l'aide de cette méthode, il est possible de visualiser des canaux ioniques individuels dans le membrane cellulaire d'une cellule corporelle. Cela implique la mesure des courants de quelques picoampères. La technique du patch-clamp a été décrite pour la première fois en 1976 par le biophysicien allemand Erwin Neher et le médecin allemand Bert Sakmann. Les deux scientifiques ont reçu le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1991 pour le développement de la technique du clamp-patch. Ainsi, la recherche électrophysiologique a été pratiquement révolutionnée par la technique du patch-clamp car elle ouvrait la possibilité d'observer le comportement électrique au niveau de la membrane. protéines de l'individu molécules. Le terme patch vient de la langue anglaise et signifie «patch». Il se réfère à une petite section de membrane sous la pipette de patch, qui est utilisée comme électrode de mesure. Pendant le processus de mesure, le patch de membrane est fixé ou serré (pour serrer) aux potentiels spécifiés.
Fonction, effet et objectifs
La technique du patch-clamp est une méthode d'analyse électrophysiologique. Il est basé sur le fait biologique que les cellules ont un grand nombre de pores et de canaux ioniques. Différentes concentrations ou charges ioniques se produisent à l'intérieur et à l'extérieur de chaque cellule, ce qui dépend de l'état physiologique de la cellule. La bicouche lipidique de la membrane n'est pas perméable à d'eau molécules ainsi que des ions. Néanmoins, un échange de particules chargées a lieu à travers le membrane cellulaire à intervalles irréguliers. La raison en est la dépendance en tension des canaux ioniques. Si un certain potentiel membranaire est atteint, les canaux sont ouverts selon le principe du «tout ou rien». C'est exactement là qu'intervient la technique du patch clamp. De cette manière, une pipette de mesure est avancée vers un canal ionique sans pénétrer dans le membrane cellulaire. De cette manière, le potentiel électrique local peut être déterminé avec précision. Les courants de fuite, qui pourraient affecter le résultat de la mesure, peuvent généralement être évités par des connexions électriquement extrêmement étroites entre le bord de la pipette et la membrane cellulaire. La méthode patch clamp est basée sur la technique de voltage clamp. Cette technique a été développée dans les années 1930 par le biophysicien américain Kenneth Stewart Cole (1900-1984) pour mesurer les courants sur des cellules nerveuses intactes. Dans la pince de tension, l'insertion de deux électrodes dans une cellule a lieu pour fournir une tension de commande ou de maintien. Dans le même temps, une autre électrode est utilisée pour enregistrer les courants qui se produisent à travers la membrane. Si les neurophysiologistes veulent connaître le flux des courants électriques à travers des zones spécifiques d'un cellule nerveuse membrane, ils utilisent la technique du patch clamp. Pour ce faire, ils utilisent une fine pipette en verre qui est placée à l'extérieur de la cellule. Une pression négative peut être créée en l'aspirant à l'aide d'une seringue hypodermique. Cette procédure provoque un léger renflement de la membrane à l'emplacement correspondant. La pression négative garantit que le verre est attaché à la membrane. Il en résulte une isolation électrique de la petite tache de membrane dans la pipette du reste de la membrane. Pour mesurer les courants électriques, les neurophysiologistes utilisent un amplificateur patch clamp. Ceci est un appareil de mesure spécial. Dans le cas idéal, le scientifique peut utiliser l'appareil pour obtenir des informations sur les propriétés électriques des canaux ioniques individuels. Les canaux ioniques régulent, par exemple, l'entrée et la sortie de sodium ions, qui sont chargés positivement, dans les cellules nerveuses. L'enquête se déroule sur des cellules humaines, végétales ou animales. La méthode patch-clamp est généralement effectuée dans une station de mesure qui comprend divers appareils. Sur la table de mesure à amortissement des vibrations, il y a une cage dite de Faraday, qui sert de blindage électrique. De plus, un microscope optique comprenant un micromanipulateur est disponible pour mettre en place la pipette patch. De plus, le porte-pipette est connecté à un préamplificateur, tandis que le porte-échantillon est connecté à une électrode de bain. L'amplificateur patch clamp fonctionne pour amplifier le signal du préamplificateur. Un moniteur est également fourni pour observer le DUT ainsi que la pipette de patch. Dans la plupart des cas, un ordinateur et plusieurs dispositifs de stockage de données sont également disponibles à la table de mesure pour permettre l'enregistrement numérique.
Risques, effets secondaires et dangers
Il n'y a aucun risque associé à la technique du patch-clamp. Par exemple, les cellules humaines, animales ou végétales ne sont examinées qu'après avoir été retirées. Un accès illimité à la membrane cellulaire externe existe rarement. Pour cette raison, il est souvent nécessaire de préparer les cellules pour la méthode patch-clamp. Après avoir rempli la pipette de patch, elle est serrée dans un micromanipulateur. Celui-ci est connecté à l'amplificateur patch clamp et doucement pressé sur une cellule intacte. Le processus peut être suivi avec un moniteur ou un microscope. Sous la pipette se trouve un morceau de membrane appelé patch à membrane. La légère pression négative créée à l'extrémité arrière de la pipette fournit une connexion solide entre la pipette et la membrane. Ce processus se traduit par la création d'une résistance électrique entre la solution externe et l'intérieur de la pipette de plusieurs gigaohms. Les scientifiques appellent également cela «gigaseal», ce qui permet d'obtenir la configuration attachée à la cellule de la méthode patch-clamp. Le courant circulant à travers un canal ionique dans le patch traverse également le contenu de la pipette en raison de la résistance gigaseal élevée. Une électrode connectée à l'amplificateur est immergée dans la solution de la pipette, ce qui permet de mesurer les activités des canaux ioniques individuels à l'intérieur de la membrane patch.
