Les Encéphalopathies épileptiques infantiles précoces en tant que synaptopathies - Etude du rôle des récepteurs NMDA dans l'étiologie de la maladie

par Roza Szlendak

Projet de thèse en Biologie Santé

Sous la direction de Julie Perroy et de Dorota Hoffman-zacharska.

Thèses en préparation à Montpellier en cotutelle avec l'Institute of Mother and Child (IMC) , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé , en partenariat avec IGF - Institut de Génomique Fonctionnelle (laboratoire) et de PATHOPHYSIOLOGY OF SYNAPTIC TRANSMISSION (equipe de recherche) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Les encéphalopathies épileptiques infantiles précoces (EEIP) constituent un groupe de syndromes épileptiques pharmaco-résistants dans l'enfance, qui se caractérise par la survenue simultanée de crises épileptiques et par un développement psychomoteur retardé observé chez les patients. Ce sont des syndromes de pronostic défavorable caractérisés par des perturbations progressives des fonctions cognitives, sensorielles et / ou motrices. Ils surviennent chez les enfants, qui se développent correctement au début. Jusqu'à récemment, l'étiopathologie des EEIP était, dans la plupart des cas, inconnue. Grâce à la recherche multicentrique utilisant l'analyse en trio et le séquençage de nouvelle génération (Next Generation Sequencing - NGS), dans le cadre du séquençage de l'exome complet, une série de gènes responsables des EEIP a été identifiée. Parmi eux, un groupe assez important est engagé dans le processus de formation de la synapse et de son fonctionnement correct. Il est connu que des mutations de gènes codant pour des protéines synaptiques provoquent un certain nombre de maladies neurologiques, appelées «synaptopathie». La synaptogenèse est le processus permanent de formation de connexions synaptiques entre neurones, mais elle est extraordinairement intensifiée et fragile chez les nouveau-nés et les nourrissons. La synaptogenèse est extrêmement importante pendant les périodes critiques de la vie, lorsque le développement du cerveau est particulièrement sensible à l'expérience. Toute perturbation de ces processus entraîne la survenue de crises d'épilepsie. De nombreuses recherches ont montré que le récepteur N-méthyl-D-aspartate (NMDA), récepteurs du glutamate situé dans la membrane de l'élément post-synaptique d'un neurone, pouvait jouer un rôle clé dans la physiopathologie de plusieurs maladies neurologiques, notamment l'épilepsie. Son implication dans l'étiopathologie des EEIP n'est pas connue. Principales étapes de recherche: 1. Analyse NGS (panel de 49 gènes connus) chez des patients atteints d'EEIP pour rechercher des mutations pathogènes. 2. Sélection des patients avec des mutations identifiées dans les gènes GRIN1, GRIN2A, GRIN2B (inclus dans le panel) codant pour les sous-unités du récepteur NMDA, induction de cellules souches pluripotentes (iPSC) à partir de fibroblastes du patient. 3. Caractérisation des neurones dérivés des iPSC par rapport au mutant inversé. 4. Caractérisation moléculaire de la mutation du récepteur NMDA. Ce projet mettra en lumière l'implication des récepteurs NMDA dans le développement des réseaux corticaux et de l'excitabilité des neurones glutamatergiques et GABAergiques. Les résultats permettront de mieux comprendre les encéphalopathies en tant que synaptopathies et pourraient conduire à de nouvelles approches thérapeutiques dans un cadre de médecine de précision. De plus, les recherches fournissent à la communauté scientifique de nouvelles techniques de pointe pour mesurer les courants NMDA synaptiques, la signalisation cellulaire impliquée dans la plasticité neuronale et les fonctions cognitives associées.

  • Titre traduit

    Early Infantile Epileptic Encephalopaties as a synaptopathies - assessment of the role of NMDA receptor in the etiopathogenesis of the disease


  • Résumé

    Early Infantile Epileptic Encephalopathies (EIEEs), constitute a group of drug-resistant epileptic syndromes in childhood, which are characterized by simultaneously occurring epileptic seizures and delayed psychomotor development seen in patients. These are syndromes with unfavourable prognoses characterized by progressive disturbances in cognitive, sensory, and/or motor functions. They occur in children, who develop appropriately, at first. Until recently, the etiopathology of EIEEs, in the most cases, has remained unknown. Thanks to multicentre research using trio analysis and Next Generation Sequencing (NGS), within the framework of the whole exome sequencing, a series of genes causative for EIEEs have been identified. Among them a quite big group is engaged in the process of synapse formation and their correct functioning. It is known that mutations of genes encoding synaptic proteins cause a number of neurological diseases, which can be referred to as "synaptopathies". Synaptogenesis is the life-long process of forming synaptic connections between neurons, but it is extraordinarily intensified and prone to disturbances in newborns and infants. Synaptogenesis is extremely important during critical periods of life, when the brain development is particularly sensitive to experience. Any disturbance of these processes lead to the occurrence of epileptic seizures. A substantial amount of research has shown that the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor, neurotransmitter receptors located in the post-synaptic membrane of a neuron may play a key role in the pathophysiology of several neurological diseases, including epilepsy, but its involvement in etiopathology of EIEEs is not known. Main steps of research work: 1. NGS analysis (panel of 49 known genes) for patients with EiEE to search for pathogenic mutations. 2. Patient selection with identified mutations in genes GRIN1, GRIN2A, GRIN2B (included in panel) coding the subunits of NMDA receptor, induction of pluripotent stem cells (IPSCs) from patient fibroblasts. 3. Characterization of iPSCs derived neurons compared to reverted mutant. 4. Molecular characterization of NMDA receptor mutation. This project will shed light on the involvement of NMDA receptors in the development of cortical networks and of the excitability of glutamatergic and GABAergic neurons. The results will enable a better understanding of encephalopathies as synaptopathies and may lead to novel therapeutic approaches in a precision medicine framework. Moreover, the research provide the scientific community with novel cutting-edge techniques for measuring synaptic NMDA currents, cellular signaling involved in neuronal plasticity and related cognitive functions.