KCC2 : étude phylogénétique et physiopathologique à perspectives thérapeuthiques

KCC2 : phylogenetic and physio-pathologic studies, therapeutics perspectives

• Auteur / Autrice : Lucie Pisella
• Direction : Igor Medyna, Jean-luc Gaïarsa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 11/12/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : INMED - Institut de Neurobiologie de la Méditerranée (Marseille) - Fondation française pour la recherche sur l'épilepsie
• Jury : Président / Présidente : Claudio Rivera
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Chiron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Delpire, Pascal Legendre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épilepsie

Phosphorylation

Dual-specificity kinase

Maladies neurologiques

Mots clés libres

Kcc2

Troubles neurologiques

Tsa

Régulation post-Traductionnelle

Thérapeutique

Neurological disorders

Kcc2

Asd

Post-Translational regulation

Therapeutic

Résumé

Du fondamental à la clinique, cette thèse a été construite autour d’un seul mot clefs : KCC2, grâce à plusieurs projets collaboratifs. Ce co-transporteur d’ion est une molécule à plusieurs facettes dont la multiplicité des rôles et ses implications dans diverses pathologies font d’elle un élément clef de l’organisme vivant. En plus des études phylogénétiques et thérapeutiques effectuées au cours de cette période, mon principal travail a été de déterminer le rôle physio-pathologiques in vitro et in vivo d’un mécanisme de régulation post-traductionnelle de KCC2. Nous avons dans un premier temps montré que la déphosphorylation des Thréonines (Thr) 906 et 1007 in vitro était un puissant activateur de la protéine. En effet, nous avons montré que l’état de phosphorylation des sites dicté par la voie Wnk-Spak/OSR1 était impliqué dans le niveau d’expression en surface de la protéine. Par la suite, nous avons pu révéler que les souris porteuses d’une mutation phospho-mimétique Glu906 et Glu1007 “(KCC2E/+)” sur un allèle de la protéine, présentaient un décalage de l’émergence de la force inhibitrice GABAergique, une altération de la balance excitation/inhibition, ainsi qu’une augmentation de la susceptibilité à générer des crises. De plus, ces même souris développent des troubles de la communication chez le jeune ainsi qu’un défaut de sociabilité chez l’adulte, deux symptômes clefs des TSA. Ces résultats suggèrent que la régulation post-traductionnelle est un mécanisme physio-pathologique clef de la protéine.

From basic to clinical aspects, this thesis comprises different collaborative projects focusing on KCC2. KCC2 is a complex protein with multiple roles and implications in various pathologies that makes this molecule a key element of living organisms. In addition to the phylogenetic and therapeutic studies performed during this period, my main work has been to determine the in vitro and in vivo physio-pathological role of a KCC2 post-translational regulatory mechanism. We first showed in vitro that dephosphorylation of Threonines (Thr) 906 and 1007 was a potent activator of the protein. We have shown that phosphorylation state by the Wnk-Spak/OSR1 pathway of these two residues is implicated in the level surface expression of KCC2. Subsequently we have revealed that mice carrying in one allele a phospho-mimetic mutations Glu906 and Glu1007 “(KCC2E/+)”, preventing the developmental dephosphorylation at these sites, exhibited a delayed onset of fast synaptic GABA inhibition, a decreased ratio of spontaneous GABA- to glutamate-driven post-synaptic responses, and a significantly reduced flurothyl-induced seizure threshold. Furthermore, KCC2E/+ pups and adult mice, respectively, exhibited impaired communication and sociability, classic ASD phenotypes. These results suggest that post-translational regulation is a key physio-pathological mechanism of KCC2.