Régulation du transport neuronal du chlorure par les gangliosides: une nouvelle perspective thérapeutique pour l'épilepsie – GABGANG

La polarité de la signalisation du GABA dans le cerveau repose sur des gradients transmembranaires d’ions chlorures qui sont régulés par des co-transporteurs cations/chlore (CCCs). Dans le cortex des patients épileptiques et les modèles animaux, l’accumulation d’ions chlorures dans les neurones favorise les activités pathologiques. Il donc crucial de développer de nouvelles approches afin de prévenir cette accumulation en condition pathologique. Nous avons récemment identifié un rôle insoupçonné des gangliosides membranaires dans le fonctionnement des CCCs neuronaux. Les gangliosides, dont le monosialotetrahexosylganglioisde (GM1), sont largement présents dans les rafts des neurones et régulent plusieurs processus cellulaires dont le trafic membranaire des protéines neuronales. Une réduction des taux de GM1, qui contribue au développement des crises, est observée dans les modèles murins d’épilepsie et dans les tissus péri-tumoraux provenant de patients épileptiques ayant subi une chirurgie résective. De plus, un dérèglement du métabolisme des gangliosides est associé à des épilepsies. A l’inverse, l’augmentation des quantités de gangliosides cérébraux réduit les dommages causés par un traumatisme crânien ou par une crise d’épilepsie. Ainsi, nous proposons de disséquer les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la modulation de la fonctionnalité des CCCs par le GM1 et d’évaluer leur potentiel thérapeutique. Nos données préliminaires montrent une interaction spécifique du GM1 avec KCC2 et NKCC1 qui régule leur mobilité à la membrane. Nous avons aussi identifié une mutation ponctuelle sur KCC2 qui abolit son interaction avec le GM1. Cette mutation est localisée dans le domaine d’interaction avec le GM1 et est associée à des épilepsies chez l’homme. Le projet GABGANG rassemble un consortium d’experts dans leur domaine respectif et ambitionne de répondre à trois principaux objectifs en développant un programme multidisciplinaire de 4 ans. Notre premier objectif est d’élucider le rôle des gangliosides dans la régulation de la diffusion membranaire de KCC2 et de NKCC1 ainsi que dans leur organisation à l’échelle nanométrique, leur stabilité et leur fonctionnement membranaire, et les conséquences sur l’homéostasie des ions chlorure et la signalisation du GABA. Notre second objectif est d’évaluer la contribution de l’interaction GM1-CCCs dans un modèle animal d’épilepsie du lobe temporal (TLE). Plus particulièrement, nous évaluerons l’impact du status epilepticus sur l’expression des gangliosides et des CCCs. Dans ce modèle, nous évaluerons également l’impact d’une altération de l’interaction GM1-CCCs sur la diffusion membranaire des CCCs et sur l’hyperexcitabilité de l’hippocampe. Si de tels effets sont démontrés, nous déterminerons si une augmentation de GM1 restaure le fonctionnement des CCCs et prévient l’activité ictale/intercitale dans notre modèle animal de TLE (modèle pilocarpine). Le dernier objectif abordera l’impact des manipulations de GM1 sur la signalisation du GABA et donc sur l’activité du réseau dans le tissu cortical postopératoire humain. Pour atteindre ces objectifs, nous combinerons plusieurs approches de pointe, dont du single-particle tracking, de l’imagerie chlore bi-photonique, de l’imagerie par spectrométrie de masse, des enregistrements électrophysiologiques multicanaux intrahippocampiques in vivo, de l’imagerie calcique endoscopique combinée à du comportement ainsi que des enregistrements multiélectrodes sur des cultures organotypiques humaines. Ce travail dévoilera de nouveaux mécanismes régulant l’homéostasie neuronale des ions chlorures et la signalisation du GABA. Il identifiera de nouvelles cibles thérapeutiques pertinentes et utiles pour traiter les épilepsies réfractaires ainsi que d’autres pathologies neurologiques et psychiatriques associées à une modification du transport neuronal des ions chlorures.