Projet ANR-10-BLAN-1405 – EPILAND : Epilepsie, Langage et Développement : réseaux moléculaires, physiopathologie et développement du cortex
Programme : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes :  Neurosciences (Blanc SVSE 4)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Pierre SZEPETOWSKI (INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION PACA)
Partenaires : Hospices Civils de Lyon; Institut de Neurobiologie de la Méditerranée; Institut de Neurobiologie de la Méditerranée; Université de Strasbourg
Montant : 598083.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Epilepsies, troubles du langage, et autres pathologies du cerveau : causes et mécanismesLes épilepsies sont souvent associées à d'autres pathologies cérébrales : mouvements anormaux, migraines, autisme, troubles du langage... avec des conséquences médicales, scolaires et socio-économiques majeures. Notre projet vise à comprendre ces diverses pathologies, à établir des liens cliniques, génétiques, moléculaires, fonctionnels et développementaux entre ces pathologies, et à proposer des stratégies thérapeutiques nouvelles.
Comprendre et modifier la pathologie épileptique et les maladies associéesLes troubles du langage et les épilepsies focales sont des pathologies neurologiques fréquentes de l'enfance, aux conséquences médicales, scolaires et socio-économiques majeures. Un rôle important des anomalies précoces du développement cortical et de la maturation cérébrale est probable. Notre projet vise à comprendre ces anomalies, à établir des liens cliniques, génétiques, moléculaires, fonctionnels et électrophysiologiques entre épilepsies et pathologies associées, et à modifier, pour les améliorer, dans les modèles animaux appropriés, les programmes développementaux altérés. Pour ce faire, une combinaison d’approches complémentaires en génomique, biologie moléculaire et cellulaire, neurobiologie et neurophysiologie sera utilisée par plusieurs partenaires aux compétences spécifiques.
Etudes génétiques et modèles animaux des épilepsies et des pathologies associéesLes études génétiques de patients avec épilepsies et troubles associés (troubles du langage, migraines, autisme, etc.) permettent d'identifier certaines causes, qui sont autant de points de départ pour comprendre ces maladies et leurs associations. Des méthodes complémentaires, de biologie moléculaire, de biochimie, la modélisation des pathologies chez le rongeur notamment par invalidation des gènes en cause in utero, ou par infection virale (cytomégalovirus), pendant le développement du cerveau, et l'étude des conséquences à long terme, post-natales, des altérations ante-natales ainsi induites, par exemple la détection d'une activité épileptique par électrophysiologie, doivent permettre de comprendre les mécanismes de ces pathologies et les principes développementaux qui les sous-tendent. La compréhension de ces modèles permettra aussi de concevoir de nouvelles stratégies de modification, voire de prévention précoce, de ces conséquences pathologiques.
Résumé de la soumission : Les troubles du langage et les épilepsies focales sont des pathologies neurologiques fréquentes aux conséquences médicales, scolaires et socio-économiques majeures. Un rôle physiopathologique crucial des anomalies du développement cortical est probable. Notre projet vise à comprendre les diverses pathologies développementales des aires et réseaux du langage, à établir des liens cliniques, génétiques, moléculaires, fonctionnels et électrophysiologiques entre ces pathologies, et à modifier les programmes auxquels participent les protéines correspondantes.Ces dernières années, nous et d’autres ont identifié quelques gènes et voies impliqués. Nos travaux non publiés les plus récents démontrent un lien régulateur entre FOXP2 et le complexe SRPX2/uPAR, lien qui est altéré dans la dyspraxie verbale, et un rôle pour Srpx2 (Sushi-Repeat Protein) dans la migration neuronale au cours du développement du cortex cérébral chez le rat. Ces résultats sont des portes d’entrée cruciales pour appréhender plusieurs questions scientifiques majeures : i/ identifier et étudier les voies moléculaires du spectre clinique associant variablement épilepsie focale, trouble du langage, et altération du développement des aires et réseaux du langage : épilepsie rolandique, dyspraxie verbale, syndrome des pointes ondes continues du sommeil, polymicrogyrie périsylvienne… ; ii/ établir des liens entre les phénotypes avec et sans anomalie structurale détectable, par l’étude du rôle de voies comme celle liée à Srpx2, dans le développement du cortex ; iii/ étudier la génération des réseaux neuronaux dans le contexte de l’altération in utero d’une telle voie ; iv/ tester la possibilité de sauver le phénotype après la naissance de manière conditionnelle ; v / apprécier l’influence de facteurs non génétiques (médicaments, virus) sur les phénotypes générés par altération de cette voie.Une combinaison d’approches complémentaires en génomique, biologie moléculaire et cellulaire, neurobiologie et neurophysiologie sera utilisée par plusieurs partenaires aux compétences spécifiques. Le projet est organisé en plusieurs tâches permettant de : étudier les liens cliniques, génétiques et génomiques entre syndromes du spectre défini plus haut ; identifier au niveau moléculaire des liens régulateurs et fonctionnels entre ces syndromes ; élucider et préciser le rôle de Srpx2 dans le développement du cortex cérébral chez le rat par ARN interférence in utero, y déterminer l’influence des mutations de SRPX2, et tester le possible sauvetage conditionnel par Srpx2 après la naissance ; rechercher des signaux précoces d’altération du fonctionnement neuronal et de l’organisation des réseaux par le silencing de Srpx2 et disséquer les mécanismes sous-tendant les patterns anormaux ; poser la question générale des influences respectives et utilisations de facteurs environnementaux (médicaments, virus) au cours de la grossesse sur les anomalies de migration neuronale d’origine génétique.A partir de résultats antérieurs qui constituent autant de points-clés, nous attendons des conséquences importantes dans le domaine des épilepsies avec troubles du langage et des pathologies de production de la parole, et dans celui des anomalies du développement cortical. La genèse de réseaux aberrants par les neurones mal positionnés est aussi une question scientifique cruciale. L’influence de facteurs non génétiques (environnementaux) sur les phénotypes obtenus in utero après altération d’un gène donné (ici, Srpx2) est aussi un point crucial pour comprendre les relations respectives entre facteurs environnementaux et génétiques durant la grossesse. Enfin, le sauvetage conditionnel par Srpx2, protéine sécrétée, représente une preuve de concept pour la génération future de stratégies thérapeutiques spécifiques.
Résultats : Identification du gène, PRRT2, responsable de convulsions infantiles, de mouvements anormaux involontaires, et de migraines hémiplégiques.
Identification d'altérations génomiques indiquant une possible origine génétique pour les encéphalopathies épileptiques type 'Landau-Kleffner', et suggérant un lien physiopathologique commun avec certains troubles autistiques.
Création d'un modèle d'anomalie de développement du cortex cérébral par invalidation du gène Srpx2 in utero, et conséquences épileptiformes post-natales.
Rôle de Srpx2 dans la migration neuronale et dans l'acétylation des alpha-tubulines.
Rétablissement d'une migration neuronale efficace par traitement pharmacologique de tranches de cortex cérébral 'in vitro', première étape vers une prévention précoce in vivo.
Perspectives : Identification formelle des causes génétiques des encéphalopathies épileptiques de type Landau-Kleffner : voies physiopathologiques, cibles pharmacologiques, conseil génétique, diagnostic.
Origine précoce des dysfonctionnements cérébraux post-nataux : définition d'une fenêtre de tir thérapeutique pour la prévention des conséquences à long termes des anomalies précoces, anté-natales, du développement cérébral (d'origine génétique ou virale).
Publications et brevets : Une mutation unique de PRRT2 peut causer variablement associées, convulsions infantiles, dyskinésies paroxystiques, et migraines. Deux articles publié et sous presse, respectivement, avec un éditorial concernant ce sujet à paraître dans Neurology. Déjà plus de vingt-cinq articles confirmant tout ou partie de ces découvertes.
Le syndrome de Landau-Kleffner, encéphalopathie épileptique dont la physiopathologie est inconnue et débattue depuis des dizaines d'années, pourrait bien avoir pour origine des altérations génétiques, notamment génomiques; ces altérations sont par ailleurs souvent retrouvées dans les troubles autistiques. L'extension de nos travaux, publiés cette année, doit permettre de préciser les causes génétiques et la fréquence de leur implication. Il s'agit de la première piste majeure dans cette pathologie incomprise située au carrefour de l'épilepsie, de l'autisme, des troubles du langage, et des troubles cognitifs.
La possibilité de corriger, pour l'instant in vitro, des anomalies à l'origine de défauts de développement du cortex cérébral, et de manifestations épileptiques post-natales, nous permet de tester actuellement l'efficacité de telles stratégies thérapeutiques in vivo, avant la naissance.