Projet ANR-12-BSV4-0013 – AstroSleep : Rôle des connexines astrocytaires dans la régulation du sommeil
Programme : Blanc - SVSE 4 - Neurosciences (Blanc SVSE 4)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Christian GIAUME (Communication jonctionnelle et interactions entre réseaux neuronaux et gliaux)
Partenaires : EPFL, Lausanne Brain Mind Institute; Laboratoire public; Développement et Évolution du Système Nerveux; Plasticité du Cerveau; Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon
Montant : 448793.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 36 mois
Résumé : Rôle des protéine jonctionnelles dans la régulation du cycle veille-sommeila/ déterminer l'impact des fonctions des Cxs et Inxs dans la régulation du cycle veille-sommeil chez la souris et la mouche,b/ déterminer la contribution des Cxs astrocytaires dans lactivité a onde lentes de neurones corticaux,c/ identifier les changements d'expression et de fonctions des Cxs astrocytaires suite à des privations de sommeil,d/ utiliser la drosophile comme modèle pour «screener« et identifier des gènes et des voies moléculaires impliqués dans la régulation du sommeil.
Enjeux et objectifCe projet vise à reconsidérer la vision “neurocentrique” qui prévaut dans l’étude des fonctions cérébrales.Cependant, les cellules gliales, qui constituent la population majoritaire du cerveau, entretiennent des interactions dynamiques avec les neurones. Ils sont étroitement associés aux éléments pré- et post-synaptiques sur lesquels ils exercent une action modulatrice par le biais de différents mécanismes comme: i) la capture d’ions et de neurotransmetteurs; ii) la libération de molécules actives, les “gliotransmetteurs”, et de substrats énergétiques dont l’implication dans le sommeil a été récemment démontrée et iii) le contrôle du volume extracellulaire. D‘autre part, les astrocytes se caractérisent par l’expression d’un très grand nombre de jonctions communicantes qui leur confère une organisation en réseaux cellulaires. Ces jonctions sont formées par l’agrégation de canaux intercellulaires, chacun étant composé par l’appariement de deux hexamères constitués par des protéines membranaires, les innexines (Inxs) chez les invertébrés et les connexines (Cxs) chez les vertébrés. Ces réseaux gliaux sont impliqués dans l’homéostasie d’ions et de neurotransmetteurs, la propagation des vagues calciques intercellulaires et la dispersion de substances neurotoxiques. Ils participent également à l’apport de substrats énergétiques aux neurones et contribuent ainsi au maintien de l’activité synaptique. Si des évidences existent en faveur d’une participation des Cxs gliales à des pathologies cérébrales, leur contribution à des fonctions fondamentales du cerveau est moins connue. L’objectif de ce projet est de déterminer le rôle de cette propriété caractéristique des cellules gliales dans les interactions neurone-glie impliquées dans la régulation du cycle veille-sommeil.
Méthodes et approches expérimentalesVoir la partie en anglais
Résumé de la soumission : Ce projet vise à reconsidérer la vision “neurocentrique” qui prévaut dans l’étude des fonctions cérébrales comme par exemple la régulation du sommeil. En effet, celle-ci postule que l’activité rythmique enregistrée pendant le sommeil est uniquement due aux propriétés intrinsèques des neurones et de leurs réseaux. Cependant, les cellules gliales, qui constituent la population majoritaire du cerveau des mammifères, entretiennent des interactions dynamiques avec les neurones. En particulier, les astrocytes sont étroitement associés aux éléments pré- et post-synaptiques sur lesquels ils exercent une action modulatrice par le biais de différents mécanismes comme: i) la capture d’ions et de neurotransmetteurs; ii) la libération de molécules actives, les “gliotransmetteurs”, et de substrats énergétiques dont l’implication dans le sommeil a été récemment démontrée et iii) le contrôle du volume extracellulaire. D‘autre part, les astrocytes se caractérisent par l’expression d’un très grand nombre de jonctions communicantes (gap junctions) qui leur confère une organisation en réseaux de cellules couplées. Ces jonctions sont formées par l’agrégation de canaux intercellulaires, chacun étant composé par l’appariement de deux hexamères constitués par des protéines membranaires, les innexines (Inxs) chez les invertébrés et les connexines (Cxs) chez les vertébrés. Ces réseaux gliaux sont impliqués dans l’homéostasie d’ions et de neurotransmetteurs, la propagation des vagues calciques intercellulaires et la dispersion de substances neurotoxiques. Ils participent également à l’apport de substrats énergétiques aux neurones et contribuent ainsi au maintien de l’activité synaptique. Si des évidences existent en faveur d’une participation des Cxs gliales à des pathologies cérébrales, leur contribution à des fonctions fondamentales du cerveau est moins connue. L’objectif de ce projet est de déterminer le rôle de cette propriété caractéristique des cellules gliales dans les interactions neurone-glie impliquées dans la régulation du cycle veille-sommeil. Il nous semble justifié de poser cette question car: i) les cellules gliales expriment un niveau très élevé de Cxs ou d’Inxs; ii) des données préliminaires suggèrent des changements d’expression et de fonction de ces protéines suite à des privations de sommeil, enfin iii) une modification des oscillations “lentes” typiques du sommeil profond est enregistrée chez des souris dépourvues de Cxs astrocytaires.Les étapes de ce programme sont: i) de déterminer les changements d’expression et de fonction des Cxs/Inxs provoqués par une perte de sommeil; ii) d’établir in vitro et in vivo la contribution de la communication jonctionnelle à l’activité rythmique “ondes lentes” dans le cortex; iii) d’utiliser le modèle de la Drosophile pour rapidement cribler et identifier des gènes et des voies moléculaires associés aux mécanismes de communication jonctionnelle impliqués dans la régulation du sommeil et iv) d’identifier l’impact de l’invalidation des Cxs et Inxs gliales sur la quantité et la qualité du sommeil chez la Drosophile et la souris.Ce projet sera réalisé par un partenariat qui allie expertise et savoir-faire dans plusieurs domaines des neurosciences comme les jonctions communicantes et les interactions neurone-glie, l’enregistrement et l’analyse de l’activité rythmique neuronale in vitro comme in vivo, la physiologie et la génétique du sommeil. Cette multidisciplinarité offre les meilleures chances de succès à ce projet translationnel. De plus, l’implication d’un partenaire étranger qui a une reconnaissance internationale dans les interactions métaboliques neurone-glie et la régulation du sommeil constitue une valeur ajoutée appréciable. Une fois réalisé, ce programme de recherche permettra d’établir quelle est la contribution des réseaux gliaux dans la régulation du sommeil aux niveaux moléculaire, cellulaire et comportemental ainsi que leur implication dan les troubles du cycle veille-sommeil.
Résultats : Voir la partie en anglais
Perspectives : Voir la partie en anglais
Publications et brevets : Publications:
1. Liu X, Petit JM, Ezan P, Gyger J, Magistretti P, Giaume C. (2013) The psychostimulant modafinil enhances gap junctional communication in cortical astrocytes. Neuropharmacology. 75:533-8.
2. Liu X  and Giaume C. (2014) Astroglial connexins as elements of sleep-wake cycle regulation and dysfunction. In “Pathological potential of neuroglia: Possible new targets for medical intervention” (Eds. Parpura V, Verkhratsky, A), Boston, MA:Springer (ISBN-13:978-1493909735, ISBN-10:1493909738). 
Abstracts:
1. Lacroix MM, Roux L, Giaume C, Benchenane K «Role of astrocytes connexins in the regulation of sleep oscillatory pattern»
Meeting Society for Neuroscience 2013
2. Lacroix MM, Roux L, Giaume C, Benchenane K «Role of astrocytic connexins in the regulation of sleep oscillatory patterns»
FENS Meeting 2014
3. Liu X, Petit JM, Boulay AC, Cohen-Salmon, Magistretti P and Giaume C. 2014 «The role of connexin 30 in sleep homeostasis»
Meeting Society for Neuroscience 2013
4. X. Liu, V. Eligert, P.J. Magistretti, C. Giaume, J.-M. Petit «Connexin30 knock-out mice display less spontaneous locomotor activity, more sleep pressure and a reduced expression of metabolism-related genes»
ESRS 2014
5. Lacroix MM, Roux L, Giaume C, Benchenane K «Role of astrocytes connexins in the regulation of sleep oscillatory pattern»
GDR multi-électrodes Bordeaux 2013
6. Lacroix MM, Roux L, Giaume C, Benchenane K «Role of astrocytes connexins in the regulation of sleep oscillatory pattern »
Congrès des Neurosciences Françaises Lyon 2013