Rôle des cellules gliales dans les mécanismes cellulaires de la maladie de Niemann-Pick de type C

Relevance of glial cells in cellular mechanisms underlying the Niemann-Pick type C disease

• Auteur / Autrice : Isabelle Buard
• Direction : Frank Pfrieger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Strasbourg 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cholestérol

Souris de laboratoire

Maladies neurodégénératives

Névroglie

Résumé

La maladie de Niemann-Pick type C (NPC) est une pathologie rare caractérisée par une hépatosplénomégalie progressive et une dégénérescence du système nerveux central due à des mutations dans le gène npc1. Chez les malades, les tissus montrent une accumulation intracellulaire anormale de cholestérol et de glycosphingolipides. Dans le cervelet, les cellules de Purkinje sont spécifiquement affectées, présentant une dégénérescence massive et une morphologie dendritique anormale. Il reste encore à déterminer la raison pour laquelle une déficience en NPC1, protéine qui interviendrait dans le transport intracellulaire de cholestérol, induit la neurodégénérescence. Une question importante est si les neurones meurent de façon autonome ou dû à des interactions neurone-glie défectueuses. Nous avons postulé que le cholestérol issu de la glie serait nécessaire pour la formation et le maintien des synapses et qu'une privation de NPC1 induirait une perte des synapses et ainsi, la mort neuronale. Pour tester cette hypothèse, nous avons établi des nouvelles cultures primaires de neurones cerebelleux isolés de la glie à partir de souris postnatales. Grâce à l'utilisation d'un modèle murin pour NPC, ces cultures nous ont permis de déterminer l'importance de NPC1 sous forme fonctionnelle dans les neurones et les cellules gliales pour le développement et la fonction des synapses. Afin d'étudier les synapses, nous avons enregistré l'activité synaptique dans les cellules granulaires (GCs) et de Purkinje (PCs) par la méthode du voltage imposé en configuration cellule-entière. En absence de glie, seules les GCs ont établi des connections synaptiques. Les cellules gliales ont favorisé le développement des synapses entre GCs et PCs indépendamment de la présence de NPC1 fonctionnelle dans les neurones ou dans la glie. En revanche, l'absence de NPC1 dans les GCs et/ou dans la glie a altéré dramatiquement la synaptogenèse entre les GCs. Basée sur ces résultats, nous proposons l'hypothèse suivante: l'altération, suivie par la dégénérescence, des PCs dans la maladie de NPC serait causée par un développement ou une fonction déficiente des synapses au niveau des GCs.

Niemann-Pick type C disease (NPC) is a rare autosomal recessive lysosomal storage disease due to mutations in the npc1 gene. NPC patients show progressive hepatosplenomegaly and central nervous system degeneration and abnormal intracellular accumulation of cholesterol and glycosphingolipids in different tissues. In the cerebellum, Purkinje cells are specifically affected showing abnormal dendritic morphology and a high rate of cell death. So far, it is unclear how a defect in NPC1, which is thought to mediate the intracellular transport of cholesterol, causes neurodegeneration. An important question is whether neurons die in a cell-autonomous manner or due to a breakdown of neuron-glia interactions. We have postulated that glia-derived cholesterol is necessary for the synapse formation and maintenance and that a defect in NPC1 causes loss of synapses and subsequently neuronal cell death. To test this hypothesis, we established new glia-free primary cultures of immunoisolated cerebellar neurons from postnatal mice. These cultures together with a mouse model of NPC allowed to determine the relevance of functional NPC1 in neurons and glial cells for synapse development and function. To study synapses, we recorded synaptic activity in granule cells (GCs) and Purkinje cells (PCs) by whole-cell patch-clamp. In the absence of glia, only GCs but not PCs formed synaptic connections. Glial cells promoted development of synapses between GCs and PCs independently from the presence of functional NPC1 in neurons or in glia. In contrast, absence of NPC1 in GCs and/or in glia impaired dramatically synaptogenesis between GCs. Based on our results, we hypothesize that the impairment and ultimately degeneration of PCs in NPC is caused by deficient synapse development or function in GCs.