Projet ANR-10-BLAN-1419 – RoME : Rôle de la microglie dans l'épilepsie
Programme : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes :  Neurosciences (Blanc SVSE 4)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Etienne Audinat (INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION DE PARIS V)
Partenaires : Institut national de la santé et de la recherche médicale; Neurophysiologie Nouvelles Microscopies
Montant : 484765.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Les macrophages cérébraux et l'épilepsieLes cellules microgliales sont des macrophages résidant dans le cerveau. Au-delà de leur fonction immune, notre projet explore la possibilité qu'elles puissent réguler la mort neuronale et les modifications d'activité neuronale dans le du cerveau épileptique.
Implication de la microglie dans l'épilepsie: de nouvelles cibles thérapeutiques?Un pourcentage non négligeable des épilepsies du lobe temporal sont résistantes à tout traitement pharmacologique. De façon surprenante, malgré la mise sur le marché de différents anti-épileptiques, la proportion de patients pharmaco-résistants est stable depuis des décennies ; de nouvelles cibles thérapeutique doivent donc être identifiées. Par ailleurs, les traitements épileptiques actuels reposent uniquement sur l'utilisation de drogues agissant uniquement sur des protéines neuronales largement exprimées dans tout le cerveau et qui ont donc tendance à modifier l'ensemble de l'activité cérébrale et pas uniquement celle du foyer épileptique. Notre travail s'inscrit dans une nouvelle vision, moins neurocentrique, du fonctionnement cérébral mettant en avant les fonctions des cellules gliales dans la modulation de l'activité et la survie des neurones. Les cellules gliales et en particulier les cellules microgliales sont très plastiques et sont les premières à réagir en cas de disfonctionnement cérébral. Notre objectif est de mieux comprendre comment les cellules microgliales s'adaptent et modulent les neurones après l'apparition d'une crise d'épilepsie. Comprendre la spécificité de ces interactions dans les zones épileptiques c'est ouvrir la voie à la découvertes de nouvelles cibles thérapeutiques.
Etude fonctionnelle multidisciplinaire d'un modèle murin d'épilepsieNous utilisons un modèle murin d'épilepsie pour mettre en œuvre des approches électrophysiologiques et de microscopie super-résolutive pour comprendre les voies de signalisation et les interactions physiques entre la microglie et les neurones. Pour cela nous utilisons plusieurs lignées de souris transgéniques permettant la visualisation de la microglie, des interactions spécifiques entre la microglie et les neurones et l'invalidation de protéines microgliales.
Résumé de la soumission : La crise de grand mal ou status epilepticus (SE) est une des affections neurologiques les plus communes qui peut être déclenchée par de nombreuses causes et entraîner le développement de crises d'épilepsie. Des données récentes indiquent que les cellules gliales pourraient participer au développement et au maintient de l'état épileptique, remettant en cause une vision purement neurocentrique des mécanismes à la base du remodelage fonctionnel induit par un SE. En particulier, les cellules microgliales, qui orchestrent les réactions inflammatoires dans le cerveau, sont activées par un SE, et ceci même en absence d'une mort neuronale massive. Nous avons récemment caractérisé l'état fonctionnel de la microglie de l'hippocampe dans un modèle murin de SE. Notre hypothèse actuelle est que l'activation rapide et spécifique de la microglie déclenchée par le SE détermine certains des mécanismes adaptatifs neuronaux dont dépend l'issue de la maladie. Cette influence pourrait s'exercer par la capacité de la microglie à libérer des molécules inflammatoires mais aussi à établir des contacts directs avec les neurones et notamment les synapses.L'objectif de ce projet est donc de comprendre les conséquences de l'activation microgliale déclenchée par le SE sur la signalisation neuronale et synaptique. Notre stratégie consistera à étudier comment les propriétés neuronales et les interactions microglie-neurone évoluent parallèlement au développement de la réaction inflammatoire puis comment ces changements se développent lorsque l'activation microgliale est perturbée. En absence d'outils pharmacologiques spécifiques pour inhiber la microglie, nous utiliserons des souris invalidées (KO) pour les récepteurs P2X7 et TLR4, principalement microgliaux, et pour lesquelles des données préliminaires montrent que la réaction inflammatoire est anormale après le SE. Nous analyserons tout d'abord par qPCR et à l'aide de puces à ADN l'expression des gènes à différents temps après le SE, afin de déterminer le décours temporel précis de la réaction inflammatoire et l'ampleur du remodelage du transcriptome dans l'hippocampe des souris sauvages et KO. Nous identifierons ainsi les gènes dont l'expression est modifiée après un SE, régulée par P2X7 et TLR4 et pour lesquels nous rechercherons un corrélat fonctionnel dans les taches suivantes. De façon surprenante, il n'y a pas de description précise et globale des changements fonctionnels qui apparaissent dans l'hippocampe au cours des heures et des jours qui suivent un SE. Nous combinerons l'électrophysiologie et les techniques les plus résolutives de la microscopie à fluorescence (confocale, bi-photonique et STED) pour analyser les modifications le l'excitabilité neuronale, de la transmission synaptique, de la structure fine des épines dendritiques, des prolongements microgliaux et des contacts entre microglie et neurones dans l'hippocampe à différents temps après le SE. La comparaison de l'évolution temporelle de ces paramètres fonctionnels et structuraux au cours de la réaction inflammatoire normale, chez les souris sauvages, et lorsque l'activation microgliale est perturbée, chez les souris KO, nous renseignera sur l'influence exercée par la microglie sur l'adaptation neuronale consécutive à un SE. La comparaison de ces données à celles de l'analyse de l'expression des gènes identifiera des voies de signalisation possibles dont nous testerons ensuite la pertinence.Ce projet associe un laboratoire spécialisé dans l'étude fonctionnelle des réseaux neuronaux et des interactions neurone-glie et un laboratoire pionnier dans les techniques microscopiques à haute résolution appliquées à l'étude des synapses. Il devrait permettre d'identifier de nouvelles voies de signalisation entre microglie et neurone et d'éclairer sous un angle nouveau les mécanismes de l'épileptogenèse.
Résultats : Nos résultats indiquent que les propriétés microgliales sont rapidement (24h) modifiées après une crise d'épilepsie unique. Ces modifications incluent des changements de propriétés électrophysiologiques et pharmacologiques ainsi que des altérations de la façon dont les prolongements très fins de ces cellules bougent vers des sites de lésions. Ces modifications de la microglie s'accompagnent d'une mort neuronale et nous avons identifié un récepteur membranaire de la microglie dont la mise en jeu contrôle en partie cette mort neuronale. Nous étudions actuellement les changements d'activité synaptique qui se produisent pendant les premiers jours qui suivent la crise d'épilepsie et nos résultats préliminaires suggèrent que la présence de la microglie au contact des synapses induit des modifications de leur activité. 
L'ensemble de ces données confirment que la microglie influence le remodelage neuronal qui intervient après une crise d'épilepsie et nous travaillons actuellement sur les voies de signalisation entre la microglie et les neurones pouvant expliquer ces observations.
Perspectives : La seconde partie de notre projet sera consacré à l'étude des mécanismes cellulaires et moléculaires responsables des interactions entre la microglie et les neurones après une crise d'épilepsie. Si nous arrivons à identifier des voies de signalisations spécifiques de ces interactions, cela devrait permettre de tester de nouvelles pistes thérapeutiques, non neuronales, dans le traitement de l'épilepsie.
Publications et brevets : Nos travaux ont été présentés dans plusieurs congrès nationaux et internationaux sous la forme de présentations orales et d'affiches. Un premier article a été soumis à la revue Glia cet été.