Projet ANR-10-BLAN-1407 – KCC2-SCI : Le co-transporteur potassium-chlorure KCC2 : une nouvelle cible pour le traitement des maladies neurologiques
Programme : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes :  Neurosciences (Blanc SVSE 4) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur frédéric brocard (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE PROVENCE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Pharmaxon PHARMAXON
Montant : 597889.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : L’inhibition neuronale est fréquemment réduite–désinhibition- dans certaines conditions pathologiques telles que lésion de moelle épinière (SCI), douleurs neuropathiques… La glycine et le GABA sont les principaux neurotransmetteurs inhibiteurs dans la moelle épinière. Les récepteurs GABAA et  glycine sont perméables aux ions chlorure. Le poids de la transmission synaptique inhibitrice est d’autant plus fort que la concentration en ions chlorure ([Cl-]i) des cellules cibles est faible. Une faible [Cl-]i est maintenue dans les cellules adultes saines par des transporteurs membranaires cation-chlorure (KCC2). Nous avons montré récemment (Nature Medicine, accepté pour publication) que l’expression de ces transporteurs est réduite dans la moelle épinière après SCI, réduisant ainsi le poids des inhibitions, ce qui rend compte à la fois de la spasticité et des douleurs neuropathiques. Les KCC2 apparaissent donc comme une nouvelle cible pour restaurer l’inhibition au sein des réseaux de neurones dans des conditions pathologiques. Le projet a pour but de réduire la spasticité et les douleurs neuropathiques induite par SCI en augmentant la fonctionnalité de KCC2.
Une importante partie du projet va consister à identifier de nouveaux composés susceptibles d’augmenter l’expression de KCC2 dans la membrane plasmique. Deux stratégies complémentaires sont considérées : 1) La sérotonine et le BDNF seront testés sur la base d’expériences préliminaires très encourageantes et de données bilbiographiques sur d’autres régions du système nerveux central indiquant que ces deux composés pourraient moduler l’expression de KCC2 dans la moelle épinière. 2) Tester une grande quantité de molécules présentes dans une banque (“test en aveugle”). Cette tâche ne peut être réalisée qu’in vitro sur des cultures cellulaires (cellules HEK) permettant de visualiser et quantifier facilement l’expression membranaire de KCC2, en réponse à ces molécules. Les quelques composés qui seront identifiées à l’issue de cette partie seront ensuite testés sur des cultures de motoneurones (motoneurones de souris et motoneurones humains différenciés à partir de cellules pluripotentes) et caractérisés de manière plus approfondie (toxicité potentielle, capacité à traverser la barrière hémato-miningée et effet sur l’internalisation et l’endocytose de KCC2).
Les composés ainsi identifiés et caractérisés entreront ensuite dans la phase de validation in vivo, dont le but est d’augmenter l’expression de KCC2 après lésion (par contusion ou par section totale) de la moelle épinière (SCI). Les composés seront injectés par voie intrathécale et leurs effets sur l’expression membranaire de KCC2 seront déterminés par western blots et immunohistochimie. Leur efficacité sur la fonctionnalité de KCC2 sera testée aussi à l’aide d’enregistrements électrophysiologiques in vitro (i.e. leur capacité à hyperpolarier ECl). Enfin, nous testerons leurs effets sur la spasticité, les douleurs neuropathiques et les récupérations fonctionnelles de la locomotion sur tapis roulant.
Des outils génétiques seront utilisés afin d’augmenter l’expression de KCC2 dans certains neurones spinaux après lésion de la moelle épinière. Cette partie du projet sera réalisée en collaboration avec des équipes américaines. Un vecteur lentiviral a été développé à San Diego et une souris sur-exprimant KCC2 de manière conditionnelle, après activation par le tamoxifène, a été développée à Pittsburgh.
La dernière partie du projet étudiera des aspects plus fondamentaux concernant le lien entre la réduction d’expression de KCC2 induite par SCI et le développement de la spasticité.
Ce projet devrait ouvrir la voie d’un nouveau traitement non seulement de la spasticité et des douleurs neuropathiques mais aussi d’autres maladies neurologiques puisque la chute d’expression de KCC2 semble être un phénomène ubiquitaire dans des conditions pathologiques.